DD205429A1 - Verfahren zur herstellung und verarbeitung eines hochtemperaturbestaendigen waermeisolationsschaumstoffes - Google Patents
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Abstract
Ziel der Erfindung ist, das Verfahren - so zu verbessern, dass dieser Stoff, ohne erst zu einem Halbfabrikat verarbeitet werden zu muessen, sofort seine endgueltige Gestalt erhalten kann. Dieses Ziel wird dadurch erreicht, dass eine in einem ersten Vorratsbehaelter gelagerte, saure, waessrige Loesung und eine in einem zweiten Vorratsbehaelter gelagerte Suspension aus einem zweiwertigem Metallcarbonat und Wasser vor der Verarbeitung aufgeruehrt, danach ueber jeweils ein Verschlussventil und zur genauen Dosierung von jeweils einer Praezisionszahnradpumpe zu einer Zweikomponentenpistole gefoerdert und aus dieser mittels eines gasfoermigen Druckmediums in die mit dem Waermeisolationsschaumstoff zu fuellenden Raeume oder Formen geblasen werden. Der sauren waessrigen Loesung des Metallphosphates werden Zuschlagstoffe wie Glasfasern, Schaumglasgranulat, Perlitgranulat, Kaolin u.ae. beigemengt, waehrend die zur Herstellung des Metallphosphates notwendigen Metalloxide und -hydroxide, Zinkoxid, Magnesiumoxid und Aluminiumoxid und das Metallcarbonat Calciumcarbonat sind.
Description
240461 5
Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung eines hochtem« peraturbeständiRen Wä>meisolations3chaumstoffes
Internationale Patentklassifikation: O 04 B, 43/00 Anwendungsgebiet der Erfindung: ~
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung eines hochtemperaturbeständigen, schäumbaren, anorganischen Wärmeisolationsstoffes, wie er von den unterschiedlichsten Industriezweigen zur Wärmeisolierung verwendet wirdo So ist sein Einsatz zur Isolierung von•Wärmeschränken, Kühleinrichtungen, Kühlwaggons, Bauten u. a· Einrichtungen bekannt·
-O-
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:
In der UB-Patentschrift 3 148 996 ist ein anorganischer, temperaturbeständiger, schäumbarer Stoff beschrieben, der aus einem saurem Metallphosphat, feinpulvrigem Oalciumsilioat, Wasser als Bindemittel und Oalciumcarbonat als Schäummittel hergestellt wird. Das nach dem Schäumen entstandene Produkt weist eine Dichte von 290 kg/nr auf»
«· 2 «w
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im 2 —
In der US-Patentschrift 3 330 675 wird ein schäumbarer Stoff vorgestellt, der anstelle des Calciumsilikats eine basische Verbindung enthält, welche die freie Pg0S*" Bindungen neutralisiert« Das geschäumte Produkt hat eine Dichte von mindestens 4-10 kg/nr β In beiden Fällen wird mit stochiometrischen Mengen, de h0 das Iquivalentverhältnis ist gleich 1, gearbeitet, um ein Aushärten des Phosphatgemisches zu erreichen· Wegen der relativ langen Aushärtezeit lassen sich diese Schaumstoffe nicht an Ort : und Stelle und in der endgültigen Form verarbeiten· Bs können damit nur Halbfabrikate wie Profile, Quader u· a· hergestellt werden, aus denen dann die gewünschten Formstücke anzufertigen sind.
Als weiterer Nachteil kommt die wegen der hohen Dichte bedingte geringe Wärmedämmung hinzu·
In der BRD-AS 2 756 198 wird ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung eines anorganischen Schaumstoffes als War- ; meschutzmaterial auf der Basis von Metallphosphaten erläutert· Demzufolge wird eine wäßrige saure Lösung eines Metallphosphates mit einem in bestimmten Grenzen variablen At.mverhältnis von Metallen zu Phosphor und einem gleichfalls in bestimmten Grenzen variablen Äquivalentverhältnis : mit einem basischen Metallcarbonat zu einem Schaumstoff
3 geschäumt· Die Dichte dieses Schaumstoffes beträgt 150 kg/m ·
Auf Grund der Mischungsbedingung ist die Herstellungstechnologie dieses Schaumstoffes umständlich und unpraktisch Die zu verarbeitenden Mengen sind vorher genau zu berechnen, da eine Unterbrechung des Verarbeitungsvorganges nicht vorgenommen werden darf· Ebenso nachteilig ist, daß dieser Schaumstoff nur vergossen werden kann und eine Verarbeitung in horizontaler oder nach oben geneigter Lage nicht möglich iste
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Ziel der Erfindung:
Ziel der Erfindung ist die Herstellung und Verarbeitung eines hochtemperaturbeständigen Wärmeisolationsschaum«· stoffes verfahrensmäßig so zu vereinfachen und verbessern, daß dieser Stoff, ohne erst zu einem Halbfabrikat verarbeitet werden zu müssen, sofort seine endgültige Gestalt erhalten kann·
Darlegung des Wesens der Erfindung:
Der Erfindung lag die Aufgabe zur Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung und Verarbeitung eines hochtemperaturbeständigen, sohäumbaren, anorganischen Wärmeisolationsschaumstoffes zugrunde, das keiner umfangreichen Vorbereitungsarbeiten bedarf, jederzeit, selbst in kurzen Intervalle^ unterbrechbar und sofort wieder fortführbar ist, eine Verarbeitung des Schaumstoffes auch in horizontaler Lage und in den verschiedensten Neigungen gestattet und dessen Schaumstoff bei geringer Dichte eine hohe Wärmedäm«. mung aufweist©
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst worden, daß eine in einem ersten Vorratsbehälter gelagerte saure wäßrige Metallphosphatlösung und eine in einem zweiten Vorratsbehälter gelagerte Suspension aus einem zweiwertigen Metallcarbonat und Wasser vor der Verarbeitung aufgerührt, danach über jeweils ein Verschlußventil und zur genauen Dosierung von jeweils einer Präzisionszahnradpumpe zu einer Zweikomponentenpistole gefördert und aus dieser mittels eines gasförmigen Druckmediums in die mit dem Wärmeisolationsschaumstoff zu füllenden Räume oder Formen geblasen werden, wobei der sauren wäßrigen Lösung des Metallphosphates Zuschlagstoffe wie Glasfasern, Schaumglasgranulat, Perlitgranulat, Kaolin u» ä» beigemengt; werden^ das Gemisch von Metallphosphat durch Umsetzung von 75 %iger Ortho-
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m 4 ~
rait zwei- und mehrwertigen Metalloxiden und «hydroxid hergestellt wird, die Metalloxide Zinkoxid und Magnesiumoxid und das Hydroxid Aluminiumhydroxid sind und das Metallcarbonat Calziumcarbonat ist und zur Ansäue»· rung des Metallphosphates geringe Mengen verdünnter Schwefelsäure, vorzugsweise 0.01 Masseteil bis 0.1 Masseteil auf 100 Masseteile Metallphosphatlöaung, zugesetzt werden 0 Die schäumfähigen Mischungen der Metallatome von Aluminium, Magnesium und Zink zu den Phosphoratome liegen in einem Verhältnis von 0»6 bis 0.9» während das Verhältnis bei Zugabe von Calcium um einen Betrag von 0#25 bis 0.45 größer wirdj das Verhältnis der Jtquivalentmassen der Metalle zum Phosphat einen Wert? fQ$ Qtty bis O«75 hat und bei Zugabe des Calciums um einen Wert von 0.17 bis 0.30 ansteigt»
Drei Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
Die im wesentlichen aus einer sauren wäßrigen Lösung eines Gemisches von Metallphosphaten bestehende Schaumstoffkomponente A und die im wesentlichen aus Calciumcarbonat und Wasser bestehende Schaumstoffkomponente B sind in separaten Vorratsbehältern gelagert. Beide Behälter sind jeweils mit einem Versohlußventil versehen, denen wiederum je eine Präzisionszahnradpumpe nachgeschaltet ist« Die von den Pumpen ausgehenden Leitungen münden in eine Zweikomponentenpistole, die mit einem Druckmittelbehälter verbunden ist· Zum Aufrühren der Komponenten A und B, ist jeder Vorratsbehälter mit einer Eühreinriohtung versehen.
Wesentlich bei der Herstellung sowohl lagerfähiger Einzelgemische als auch des schäumfähigen Gemisches A + B ist die Einhaltung bestimmter Mischungsverhältnisse, Dabei bilden folgende quantitative Zusammenhänge die Grundlage:
4 6 Γ 5
"J, Pas Verhältnis der Anzahl der Metallatome zu den Phosphoratomen (Me/P-Verhältnis) .
lle/P » i /« \
|=1 ai · ni ίιΓβ)
r "* ·
p_. »|j -Ll—i (ί; b)
mi,g - Masse der Verbindung ifi
ni,j ·» Anzahl der Metall (i)- bzw, Phosphor(3)atome in der Verbindung iod
- molare Masse der Verbindung i,j
2β Das Verhältnis der Wertigkeit der Metalle zu der Wertigkeit des Phosphors (Äquivalent-Verhältnis, !-Verhältnis)
P»r . w
i,j - Wertigkeit des Metalles (i) bzw. des Phos*· phors (j) in der Verbindung 19$
Zur besseren Kennzeichnung unterscheidet man noch zwischen folgenden Werten:
Me/P^ ·* Me/P-Verhältnis der Komponente A Me/P2 · Me/P«-Verhältnis des Gemisches A+B A\j «· Äquivalentverhältnis der Komponente A Ag μ Äquivalent-Verhältnis des Gemisches A+B
m 6 -
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— 6 »·
sowie zwischen
A Me/P » Me/P2 - MeZP1 (3e)
und
AA « A2 - I1 ^ (/J.#)
Diese oben beschriebenenVerhältnisse, sowie deren Λ -Werte müssen in einem bestimmten Bereich liegen, um ein Schäumen mit parallelem Aushärten des Metallphosphates zu gewährleisten«,
Als günstiger Bereich dafür hat sich ein Me/P^Wert im Bereich von 0*6 bis O99 und ein A1-Wert von 0,4- bis 0,75 herausgestellt· Die Λ -Werte verlaufen dabei in entgegengesetzter Richtung; A, Me/P von 0,4-5 bis 0,25 und A 1 von 0,30 bis 0,17V
Von entscheidender Bedeutung für die Eigenschaften des Schaum stoffes ist die Menge des Wassers, die zugegeben wird· Hier sind zwei entgegengesetzt wirkende Tendenzen zu beachten·
1» 'Mit steigendem Me/P.rf-Wert nimmt die Viskosität der Komponente A und damit die Tendenz zum selbständigen Aushärten zu. Für große Me/P^-^erte werden aber geringe Mengen der Komponente B für ein paralleles Schäumen und Aushärten be« nötigt·
2o Niedrige Me/P,j~Werte ergeben eine niedrige Viskosität und damit eine stabile wäBrige Metallphosphatlösungo Zum Schäumen und Aushärten wird jedoch eine größere Menge von B benötigt.
Da das Verhältnis Metalloarbonat zu Wasser mit 1« 2 für die Komponente B feststeht (geeignete Viskosität), ein zu hoher Wasseranteil den Schaum vor dem endgültigen Verfestigen schrumpfen läßt und sich damit solche Eigenschaften wie Dichte, Wärmeleitfähigkeit und Temperaturbeständigkeit verschlechtern,
für die Me/P,.«· δΜθ/F- und A\,- δI »· Intervalle diese ©!»schränkenden Bedingungeno Der Masseanteil des Wasser zur Masse des Gesamtmetallphosphates liegt dadurch in einem Bereich von 25 b£s 45 zu 100· Das Variationsintervall einschließlich des prozentualen Wasseranteiles ist in Abbildung 1 (Me/P) und Abbildung 2 (Ä) dargestellt.
0,7 0.8 OS Aß
Abb· 1 Variationsintervall für Me/P^- und mit maximalem Wasseranteil
Me/P - Werte
O1^ 0,5 0,6 Q? 0.6 Abb· 2 Variationsintervall der JL- und λ 1-Jfferte
Herstellung der Komponenten A und B
Die Komponente A wird vorzugsweise durch Umsetzung von zwei rad mehrwertigen Metallhydroxiden bzw. -oxiden mit 75%iger
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Ortho-Phosphorsäure hergestellt· Zur Ansäuerung wird der komponente A verdünnte Schwefelsäure, ca« 0,01 bis. Q,1 Masseanteile auf 100 Masseteile Metallphos.pha1«j zugegeben, #ur Herstellung von A werden in einem Rührgefäß eur Phosphorsäure die drei Bestandteile in Reihenfolge, Aluminiumhydroxid» Zinkoxid und Magnesiumoxid gegeben» angesäuert und mit einer Drehzahl von 800 bis 1000 min bis zur vollständigen Umsetzung bei Normaltemperatur (ca0 3 bis 4 h) gerührte
Es entsteht eine weiß bis transparente viskose Suspension mit einer dynamischen Viskosität von etwa 0,1 bis 0,5 ^1
Bei Einhaltung der o.g. Mischungsverhältnisse ist diese wäßrige Metallphosphatlösung stabil und über einen längeren Zeitraum bei Normaltemperatur lagerfähig» Nach längerer Lagerung empfiehlt es sich, das Gemisch kurz auf·· zurühren.
Die Komponente B wird durch Mischung von Calciumcarbonat mit Wasser im Verhältnis 1s2 hergestellt, wobei eine weiße, ähnlich viskose Suspension wie die Komponente A, entsteht. Unter Luftabschluß gelagert, ist die Komponente B ebenfalls lagerfähig. Da bei der Komponente B so gut wie keine chemischen Umwandelungen stattfinden, es handelt sich lediglich um eine stark übersättigte Lösung, ist hier nur eine kurze Herstellungsfrist notwendig (einige Minuten), Es empfiehlt sich ebenfalls, nach längerer Lagerung die Komponente B kurz aufzurührenο
Beispiele und Ergebnisse
Folgende Beispiele sollen die Grenzbedingungen zur Herstellung des Schaumstoffes verdeutlichen.
Die Mengenangaben sind in Masseteilen· Die Wärmeleitfähigkeit wurde nach einem weiterentwickelten Heißdrahtverfahren gemessen»
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1o Beispiels
Alis folgenden Bestandteilen wird die Komponente A hergestellt:
100 Teile 75 %ige Phosphorsäure 28 Teile Aluminiumhydroxid 10 Teile Zinkoxid 8 Teile Magnesiumoxid
Diese Bestandteile werden wie beschrieben gemischt und mit 0,05 Masseteilen verdünnter Schwefelsäure angesäuert und umgesetzt. Es entsteht eine weiß bis transparente viskose Flüssigkeit mit einem Me/P^-Wert » 0,90 und I^ » O,75«> Die Komponente B wird aus 20 Teilen Calciumcarbonat und 40 Teilen Wasser hergestellt, Nach Vermischung von A und B nach dem beschriebenen Verfahren entsteht ein Schaumstoff mit folgenden Werten:
Me/P2 * 1,16 Δ Me/P = 0,26 * 0,92 Δ Ä a 0,17
Die physikalischen Parameter sind: S a 140 kg/m3
8000O (keine Veränderungen nach 6 h)
Druckfestigkeit PD « 59 durchschnittliche Zellengröße: 1,5 mm Expansionsverhältnis V2/V^ » 16,5
« 10
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- 10 -
Komponenten A und B der Beispiele 2 und 3 werden wie im Beispiel 1 hergestellt und verarbeitete» Folgende Mengen« Verhältnisse und Parameter sind zu verzeichnen (a:f.e.he fabele 1)?
| {JJabelle 1 | Beispiel 2 | Beispiel 3 |
| 100 | 100 | |
| 75 %ige Phosphorsäure, | 15 | 12 |
| Aluminiumhydroxid | 12 | 8 |
| Zinkoxid | 8 | 5 |
| Magnesiumoxid | 0s 70 | 0,62 |
| MeZP1 | 0,55 | 0,39 |
| 30 | 35 | |
| Oalciumcarbonat | 60 | 70 |
| Wasser | 1,09 | 1,08 |
| Me/P2 | 0,81 | 0,80 |
| h | 0,39 | 0,46 |
| AMe/P | 0,26 | 0,31 |
| Al | ||
Die Komponente A wurde in beiden Beispielen mit 0,05 Masseteilen verdünnter Schwefelsäure versetzt·
Die in den Beispielen 2 und 3 erhaltenen Schaumstoffe weisen folgende Parameter auf (siehe Tabelle 2):
Parameter . Beispiel 2 Beispiel 3
Dichte/ kg/nr* 95 II5
Wärmeleitfähigkeit/ 3,4 3,7
21κ1
240461 5 -
Parameter Beispiel 2 Beispiel 3
prucjsfeatigkeit/ KPa 40 £4
J)aue:ptemperatur-
besijondigVBit/^Q 800
(2h bei 100O0O ohne Veränderung)
durchschnittliche Λ j, Λ 7
Zellengröße /mm t,4+ Ί>'
Expansionsverhältnis 20 18,5
Claims (5)
- 240461 5 -Erfindungsanspruchi12 -It Verfahren zur Herstellung und Verarbeitung eines hoch·* Jiemperat^b ©ständigen W^^f|solatipns8Qhaiw«||;pii#0t da« durch gekennzeichnet! daß eine in einem ersten Vorratsbehälter gelagerte saure, wäßrige I/ösung aus einem Geroisch von Metallphosphaten und eine in einem zweiten Vorratsbehälter gelagerte Suspension aus einem zweiwertigem Metallcarbonat und Wasser vor der Verarbeitung aufgerührt, danach über jeweils ©in Verschlußventil und zur genauen Dosierung von jeweils einer Präzisions·" zahnradpumpe zu einer Zweikomponentenpistole gefördert und aus dieser mittels eines gasförmigen Druckmediums in die mit dem Wärmeisolationsschaumstoff zu füllenden Räume oder Formen geblasen werden«
- 2» Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sauren wäßrigen Lösung des Metallphosphates Zuschlagsstoffe wie Glasfasern, Schaumglasgranulat, Perlitgranulat, Kaolin u« ä# beigemengt werdenβ
- 3« Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch von Metallphosphat durch Umsetzung von 75 %igerOrtho-Phosphorsäure mit zwei- und mehrwertigen Metalloxiden und -hydroxid hergestellt wirde
- 4. Verfahren nach Punkt 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide Zinkoxid und Magnesiumoxid9 das Hydroxid Aluminiumoxid und das Metallcarbonat Calcium«» carbonat sind.
- 5· Verfahren nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansäuerung des Metallphosphates geringe Mengen2404verdünnter Schwefelsäure, vorzugsweise 0,01 Masseteil bis 0,1 Masseteil auf 100 Masseteile Metallphosphatlösung zugesetzt werden.Verfahren nach Punkt 1 bis 5κ dadurch gekennzeichnet, daß die schäumfähigen Mischungen der Metallatome von Aluminium, Magnesium und Zink und der Phosphoratöme in einem Verhältnis von 0f6 t4s. 0^9 lieg60 und das yerhältnis bei Zugabe von qa^O^HW W einen patrag von Oyä5 bis 0,^-5 größer wird, das Verhältnis $ev Äq|;ivälentmässen der Metalle zum Phosphat einen Wert von 6t4 bis 0,75 hat und bei Zugabe des Calciums um einen Wert von 0,17 bis 0,30 ansteigto
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24046182A DD205429A1 (de) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | Verfahren zur herstellung und verarbeitung eines hochtemperaturbestaendigen waermeisolationsschaumstoffes |
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|---|---|---|---|
| DD24046182A DD205429A1 (de) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | Verfahren zur herstellung und verarbeitung eines hochtemperaturbestaendigen waermeisolationsschaumstoffes |
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| DD205429A1 true DD205429A1 (de) | 1983-12-28 |
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ID=5539054
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| DD24046182A DD205429A1 (de) | 1982-06-04 | 1982-06-04 | Verfahren zur herstellung und verarbeitung eines hochtemperaturbestaendigen waermeisolationsschaumstoffes |
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| DD (1) | DD205429A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995019939A1 (de) * | 1994-01-21 | 1995-07-27 | Gerhard Melcher | Verfahren zur herstellung einer überwiegend anorganischen geschäumten masse, sowie ein(e) nach diesem verfahren herstellbare(r) masse oder formteil |
| WO1999016725A1 (de) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Gerhard Melcher | Überwiegend anorganische masse, daraus hergestellter schaumprodukt und verfahren seiner herstellung |
| EP2077978A1 (de) * | 2006-11-03 | 2009-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Zementzusammensetzungen mit ultraniedriger dichte und herstellungsverfahren dafür |
| DE102015000393A1 (de) | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Frank Becher | Verfahren zur Herstellung von geschlossen-porigen Erzeugnissen mit hohlen Zellen, mittels dessen der Druck in den Zellen kontrolliert während des Aufschäumens erhöht oder reduziert werden kann, sowie Erzeugnisse, die nach diesem Verfahren hergestellt werden |
-
1982
- 1982-06-04 DD DD24046182A patent/DD205429A1/de unknown
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995019939A1 (de) * | 1994-01-21 | 1995-07-27 | Gerhard Melcher | Verfahren zur herstellung einer überwiegend anorganischen geschäumten masse, sowie ein(e) nach diesem verfahren herstellbare(r) masse oder formteil |
| WO1999016725A1 (de) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Gerhard Melcher | Überwiegend anorganische masse, daraus hergestellter schaumprodukt und verfahren seiner herstellung |
| WO1999016726A1 (de) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Friatec Aktiengesellschaft | Überwiegend anorganische schaummasse, daraus hergestelltes schaumprodukt und verfahren zur herstellung derselben |
| EP2077978A1 (de) * | 2006-11-03 | 2009-07-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Zementzusammensetzungen mit ultraniedriger dichte und herstellungsverfahren dafür |
| DE102015000393A1 (de) | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Frank Becher | Verfahren zur Herstellung von geschlossen-porigen Erzeugnissen mit hohlen Zellen, mittels dessen der Druck in den Zellen kontrolliert während des Aufschäumens erhöht oder reduziert werden kann, sowie Erzeugnisse, die nach diesem Verfahren hergestellt werden |
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