Unbrennbarer, wärmeisolierender Formkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein unbrennbarer, wärmeisolierender Formkörper aus einer mit Bindemittel versetzten Teilchen bestehenden Masse. Insbesondere soll der Formkörper als Platte ausgebildet sein.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem liegt in der Schaffung eines unbrennbaren, verhältnismässig leichten Formkörpers, welcher eine gute thermische Isolation aufweist und sich ohne besondere technische Schwierigkeiten wirtschaftlich fertigen lässt.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Teilchen mindestens teilweise aus geblähten Perlitkörnern bestehen, die mit einem Kunstharzbindemittel miteinander verbunden sind.
Perlit, oft auch als Perlstein bezeichnet, ist ein natürliches, wasserhaltiges Gesteinsglas, welches durch zwiebelschalenähnlich sich umhüllende Sprünge in Kügelchen abgesondert ist. Dieses Gestein hat die besondere Eigenschaft, eine gewisse Menge Wasser zu binden.
Wenn man nun Perlitgestein mahlt und die Körner plötzlich auf eine Temperatur von etwa 7000 C bringt, blähen sich diese auf ein Volumen, das bis 20mal grösser sein kann als das ursprüngliche Volumen.
Derartig geblähte Perlitkörner sind unbrennbar und haben bisher verschiedene Anwendungen gefunden. So werden sie häufig Verputzmitteln beigefügt, um die Unbrennbarkeit und die Isolierfähigkeit zu erhöhen. Sie eignen sich beispielsweise auch als Ölabsorbierungsmittel zum Aufsaugen von auf einer Wasseroberfläche schwimmendem öl.
Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, dass die geblähten Perlitkörner ein vorzügliches Ausgangsmaterial für die Herstellung von Formkörpern darstellen. Hierbei sollen jedoch die Perlitkörner nicht etwa mit Zement oder einem anderen mineralischen Bindemittel zusammengekittet werden. Es hat sich gezeigt, dass dank der Verwendung von Kunstharzbindemitteln Formkörper erhalten werden, die - obschon sie unbrennbar sind - keinen steinartigen Charakter haben.
Solche, insbesondere durch einen Pressvorgang hergestellte Formkörper können als Bauplatten, Türen, feuerfeste Verkleidungen von Schränken, Trennwänden, Zwischenböden in Holzhäusern, Verkleidungen von Mauern, Blumenschalen usw. Verwendung finden. Falls die Formkörper eben sind, also beispielsweise als eigentliche Platten ausgebildet sind, lassen sie sich leicht furnieren, streichen oder mit Tapete überziehen. Ausserdem lassen sich die Formkörper ähnlich wie ein Holzbrett mit Sägen und anderen Werkzeugen bearbeiten oder verschrauben.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des neuen Formkörpers. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse, welche mit einem wärmehärtenden Kunstharzbindemittel versetzte, geblähte Perlitkörner enthält, mit Hilfe einer beheizten Form oder beheizten Pressplatten einem Pressvorgang unter Anwendung derartiger Pressdrücke unterworfen wird, dass mindestens der Hauptanteil der geblähten Perlitkörner während des Pressvorganges nicht zerquetscht wird.
Bei Anwendung geeigneter Drücke werden lediglich die Perlitkörner, welche die äusserste Schicht bilden, mehr oder weniger plattgedrückt, wogegen die im Inneren des Presskörpers vorhandenen Körner keine oder bloss eine geringfügige Beeinflussung ihrer Struktur erfahren.
Besonders wenn die Masse nicht in einem Kasten, sondern zwischen flachen Pressplatten ohne seitliche Begrenzungen gepresst wird, kann das Material der Randzonen der Masse seitlich wegfliessen. Dieser störenden Tendenz kann mit Erfolg dadurch entgegengewirkt werden, dass die Perlitkörner mit mineralischen Fasern (Steinwollefasern, Glasfasern oder dgl.) versetzt werden.
Diese Fasern, die sehr fein sein können, erhöhen die innere Reibung der noch nicht verpressten Masse und setzen die Fliessfähigkeit herab. Ausserdem wirken die Fasern als Armierung und verbessern dermassen die Festigkeitseigenschaften der Presskörper. Mit Vorteil werden zunächst die Fasern mit einem flüssigen Bindemittel sehr innig gemischt, worauf nach Beigabe der geblähten Körner das Ganze erneut einem Misch- und Knetvorgang unterzogen wird.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben. Es handelt sich hierbei um die Herstellung einer Platte mit einer Dicke von 20 mm.
18 GT eines wässerigen, kolloidalen Harnstoff-Formaldehydharzes mit einem Feststoffanteil von 60% werden nach Zusatz von 0,3 GT eines Heisshärters (d.h.
eines unter Hitze aktiv werdenden Härters) mit 10 GT trockener Steinwollefasern gemischt. Diese Masse wird mit Hilfe eines Doppel-Z-Arm-Kneters so lange geknetet, bis die Fasern vollständig benetzt sind und die Masse homogen ist. Zu dieser teigigen Masse gibt man einen Anteil von 90 GT geblähter Perlitkörner mit einer Korngrösse, die beim Hauptanteil 1 mm übersteigt. Der Durchmesser der grösseren Körner liegt bei etwa 5-6 mm, so dass sich ein mittlerer Durchmesser von ca. 2-4 mm ergibt. Das Gemisch von Bindemittel, Fasern und Perlitkörnern wird so lange gerührt oder geknetet, bis alle Komponenten gleichmässig verteilt sind.
Die in dieser Weise vorbereitete, noch rieselfähige Masse wird hierauf mittels einer Einstreuvorrichtung, die etwa eine Vibrationsrinne mit einer über dieser rückläufig drehenden Dosierwalze umfassen kann, auf ein Pressblech verteilt, welches seitlich durch einen Formrahmen begrenzt ist. Nach einem kurzzeitigen Vorpressen ohne Hitze wird der Formrahmen abgehoben und das Pressblech mit dem vorgepressten Plattenformling in eine Hauptpresse mit beheizten Pressplatten eingeführt, wo der Formling bei einem Druck von beispielsweise 510 kg/cm2 und einer Pressplattentemperatur von ca.
150-1600 C zu einer Platte verpresst wird. Die Presszeit kann etwa 20Minuten betragen. Das Raumgewicht der nach dem Verfahrensbeispiel erzeugten Platte liegt bei etwa 430Lg/m3. Sie ist ausserordentlich feuerfest und übersteht Feuerbeständigkeitsprüfungen mit Schweissbrennern ohne grössere Schäden. Es konnte lediglich eine Glasierung der Oberfläche auf eine Tiefe von wenigen Millimetern festgestellt werden.
PATENTANSPRUCH 1
Unbrennbarer, wärmeisolierender Formkörper aus einer mit Bindemittel versetzten Teilchen bestehenden Masse, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mindestens teilweise aus geblähten Perlitkörnern bestehen, die mit einem Kunstharzbindemittel miteinander verbunden sind.
UNTERANSPRÜCHE
1. Formkörper nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass er ausser den Perlitkörnern und dem Bindemittel als weitere Komponente mineralische Fasern enthält.
2. Formkörper nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Fasern aus Steinwollefasern bestehen.
3. Formkörper nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mineralischen Fasern aus Glasfasern bestehen.
4. Formkörper nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen mit einem Harnstoff-Formaldehydbindemittel unter sich verbunden sind.
PATENTANSPRUCH II
Verfahren zur Herstellung des Formkörpers nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Masse, welche mit einem wärmehärtenden gKunstharzbin- demittel versetzte geblähte Perlitkörner enthält, mit Hilfe einer beheizten Form oder beheizten Pressplatten einem Pressvorgang unter Anwendung derartiger Pressdrücke unterworfen wird, dass mindestens der Hauptanteil der geblähten Perlitkörner während des Pressvorganges nicht zerquetscht wird.
UNTERANSPRÜCHE
5. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass mineralische Fasern mit einem flüssigen Bindemittel vermischt und diese Mischung hierauf durch Kneten vergleichmässigt wird, und dass die geblähten Perlitkörner dem derart vorbereiteten Faser-Bindemittelgemisch zugesetzt werden, worauf die ganze Masse zwecks Homogenisierung einem Mischvorgang unterworfen wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man die mineralischen Fasern mit einer wässerigen, kolloidalen Lösung eines Harnstoff-Formaldehydharzes vermischt.
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Non-combustible, heat-insulating molded body and process for its manufacture
The present invention relates to an incombustible, heat-insulating molded body made from a mass of particles mixed with a binder. In particular, the molded body should be designed as a plate.
The problem on which the invention is based lies in the creation of an incombustible, relatively light molded body which has good thermal insulation and can be manufactured economically without any particular technical difficulties.
This object is achieved according to the invention in that the particles consist at least partially of expanded pearlite grains which are bonded to one another with a synthetic resin binder.
Perlite, often also referred to as pearl stone, is a natural, water-containing rock glass, which is separated into spheres by cracks enveloping themselves like onion skin. This rock has the special property of binding a certain amount of water.
If you grind pearlite rock and suddenly bring the grains to a temperature of around 7000 C, they expand to a volume that can be up to 20 times larger than the original volume.
Perlite grains expanded in this way are incombustible and have so far found various uses. They are often added to plastering agents in order to increase the incombustibility and insulation properties. They are also suitable, for example, as oil absorbents for sucking up oil floating on a water surface.
It has now surprisingly been found that the expanded perlite grains represent an excellent starting material for the production of shaped bodies. Here, however, the pearlite grains should not be cemented together with cement or another mineral binder. It has been shown that, thanks to the use of synthetic resin binders, moldings are obtained which - although they are incombustible - do not have a stone-like character.
Such moldings, especially those produced by a pressing process, can be used as building panels, doors, fireproof cladding of cupboards, partition walls, intermediate floors in wooden houses, cladding of walls, flower bowls, etc. use. If the moldings are flat, for example designed as actual panels, they can easily be veneered, painted or covered with wallpaper. In addition, the shaped bodies can be machined or screwed like a wooden board with saws and other tools.
The invention also relates to a method for producing the new shaped body. This method is characterized in that a mass which contains expanded pearlite grains mixed with a thermosetting synthetic resin binder is subjected to a pressing process with the aid of a heated mold or heated press plates using pressing pressures such that at least the majority of the expanded pearlite grains are not crushed during the pressing process becomes.
When using suitable pressures, only the pearlite grains, which form the outermost layer, are more or less pressed flat, whereas the grains present in the interior of the pressed body experience no or only a slight influence on their structure.
Particularly if the mass is not pressed in a box but between flat pressing plates without lateral boundaries, the material from the edge zones of the mass can flow away laterally. This disruptive tendency can be successfully counteracted by adding mineral fibers (rock wool fibers, glass fibers or the like) to the perlite grains.
These fibers, which can be very fine, increase the internal friction of the not yet compressed mass and reduce the flowability. In addition, the fibers act as reinforcement and thus improve the strength properties of the compacts. Advantageously, the fibers are first mixed very intimately with a liquid binder, whereupon the whole thing is subjected again to a mixing and kneading process after the expanded grains have been added.
An embodiment of the method according to the invention is described below. This involves the production of a plate with a thickness of 20 mm.
18 pbw of an aqueous, colloidal urea-formaldehyde resin with a solids content of 60% are added after adding 0.3 pbw of a hot hardener (i.e.
a hardener that becomes active under heat) mixed with 10 GT dry rock wool fibers. This mass is kneaded with the help of a double Z-arm kneader until the fibers are completely wetted and the mass is homogeneous. A portion of 90 pbw of expanded perlite grains with a grain size of which the main portion exceeds 1 mm is added to this doughy mass. The diameter of the larger grains is around 5-6 mm, resulting in an average diameter of around 2-4 mm. The mixture of binder, fibers and pearlite grains is stirred or kneaded until all components are evenly distributed.
The still free-flowing mass prepared in this way is then distributed to a press plate by means of a sprinkling device, which may include a vibrating chute with a metering roller rotating in reverse over it, which is laterally bounded by a mold frame. After a brief pre-pressing without heat, the mold frame is lifted off and the press plate with the pre-pressed plate blank is introduced into a main press with heated press plates, where the blank is placed at a pressure of, for example, 510 kg / cm2 and a press plate temperature of approx.
150-1600 C is pressed into a plate. The pressing time can be around 20 minutes. The density of the panel produced according to the method example is about 430Lg / m3. It is extremely fireproof and withstands fire resistance tests with welding torches without major damage. Only a glaze of the surface to a depth of a few millimeters could be determined.
PATENT CLAIM 1
Non-flammable, heat-insulating molded body made of a mass consisting of particles mixed with binder, characterized in that the particles consist at least partially of expanded perlite grains which are connected to one another with a synthetic resin binder.
SUBCLAIMS
1. Shaped body according to claim I, characterized in that it contains mineral fibers as a further component in addition to the pearlite grains and the binder.
2. Shaped body according to dependent claim 1, characterized in that the mineral fibers consist of rock wool fibers.
3. Shaped body according to dependent claim 1, characterized in that the mineral fibers consist of glass fibers.
4. Shaped body according to claim I or one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that the particles are bonded to one another with a urea-formaldehyde binder.
PATENT CLAIM II
Process for the production of the molded body according to claim 1, characterized in that a mass which contains expanded pearlite grains mixed with a thermosetting synthetic resin binder is subjected to a pressing process with the aid of a heated mold or heated press plates using press pressures such that at least the main portion of the expanded perlite grains are not crushed during the pressing process.
SUBCLAIMS
5. The method according to claim II, characterized in that mineral fibers are mixed with a liquid binder and this mixture is then evened out by kneading, and that the expanded pearlite grains are added to the fiber-binder mixture prepared in this way, whereupon the whole mass is subjected to a mixing process for homogenization becomes.
6. The method according to dependent claim 5, characterized in that the mineral fibers are mixed with an aqueous, colloidal solution of a urea-formaldehyde resin.
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