DE10334997A1 - Foam glass composition, useful as filler, e.g. in mix of lightweight mineral aggregate, binder and water for thermally insulating roof or sub-floor leveling plaster, is loose mixture of foam glass grains with pore-sealing binder coating - Google Patents
Foam glass composition, useful as filler, e.g. in mix of lightweight mineral aggregate, binder and water for thermally insulating roof or sub-floor leveling plaster, is loose mixture of foam glass grains with pore-sealing binder coating Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Blähglaszusammensetzung mit Blähglaskörnern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Blähglaszusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 8.The The invention relates to a blown glass composition with inflated glass grains according to the preamble of Claim 1 and a method for producing such Blähglaszusammensetzung according to the generic term of claim 8.
Blähglas besteht in der Regel aus einer aufgeblähten Substanz, die aus natürlichen Rohstoffen, wie Steine und Mineralien, Abfallstoffen, wie Altglas und Flugasche oder aus speziell geschmolzenen Gläsern besteht. Durch Zersetzung von Blähmitteln oder durch deren Reaktion mit der zu blähenden Substanz im viskosen Bereich der Substanz werden Gase gebildet, die zu einer Blähung der Substanz führen. Übliche Blähmittel sind Wasserglas, Kohlenwasserstoffe, Carbonate, Carbide, Nitride, Sulfate, Kalk, Talk, Gips und Ruß. Zusätzlich werden zur Änderung der Oberflächenspannung und Färbung der Blähglaszusammensetzung Modifizierungsmittel hinzugegeben.Blähglas exists usually from a bloated Substance made from natural Raw materials, such as stones and minerals, waste, such as glass and fly ash or made of specially melted glasses. By decomposition of blowing agents or by their reaction with the substance to be distended in the viscous The area of the substance gases are formed, which leads to a flatulence of the Lead substance. Usual blowing agents are Water glass, hydrocarbons, carbonates, carbides, nitrides, sulfates, Lime, talc, gypsum and soot. additionally become a change the surface tension and coloring the expanded glass composition Modifier added.
Derartige
Blähgläser, die
als Blähglaskörner mit
einem Korndurchmesser von üblicherweise
0,1–4
mm vorliegen, stellen vielseitig verwendbare Füllstoffe dar, die beispielsweise
in einer Baustoffmischung aus mineralischem Leichtzuschlag, Bindemittel
und Wasser insbesondere zur Verwendung als trittfeste, raumstabile, wärmedämmende Ausgleichsschüttung auf
Decken oder Untergründen
verwendet werden kann, wie es in
Bei einer derartigen Baustoffmischung wird zum schnelleren Abbinden beziehungsweise Austrocknen als Bindemittel Calciumsulfat, bevorzugt als α-Halbhydrat und/oder als Calciumsulfatkomposit verwendet. Ein derartiges Bindemittel hat in Verbindung mit einem mineralischen, porigem Material, welches den Leichtzuschlag bildet, und Wasser eine schnellabbindende Wirkung, die dazu führt, dass beispielsweise Betonflächen mit der Baustoffmischung als Ausgleichsschüttung bereits nach 3 Stunden nach dem Verlegen der Baustoffmischung begangen werden können. Derartige Baustoffmischungen dienen also als Endprodukt für den Einsatz unmittelbar an einem Bauwerk.at Such a building material mixture is used for faster setting or drying out as a binder calcium sulfate, preferably as α-hemihydrate and / or used as calcium sulphate composite. Such a binder has in conjunction with a mineral, porous material, which forms the light aggregate, and water has a fast-setting effect, which leads that for example concrete surfaces with the building material mixture as a leveling compound already after 3 hours after laying the building material mixture can be committed. such Building material mixtures thus serve as the final product for use immediately a building.
Blähglas kann
aufgrund seiner porösen
Struktur unterschiedliche Dichten aufweisen, die in Abhängigkeit
von dessen Material und dessen Herstellungsverfahren individuell
eingestellt werden können.
Derartig porös
ausgebildete Materialien weisen jedoch nachteilhaft eine hohe Bereitschaft
zur Wasseraufnahme auf, die beispielsweise bei der Vermischung von
Wasser, Bindemittel und Blähglas
zu einer Baustoffmischung gemäß
Aus
der
Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Blähglaszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, deren Wasseraufnahme reduziert werden kann und die als rohstoffartiger Füllstoff Mischungen hinzugegeben werden kann. Des weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Blähglaszusammensetzung zur Verfügung zu stellen.As a result, the present invention has for its object to provide a Blähglaszusammensetzung for disposal to provide, whose water absorption can be reduced and as raw material filler mixtures can be added. Furthermore, it is the task of the present Invention, a process for producing such a blown glass composition to disposal to deliver.
Diese Aufgabe wird stoffseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst.These Task is material side by the features of claim 1 and method side by the features of claim 8 solved.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass bei einer Blähglaszusammensetzung mit Blähglaskörnern diese mit einem porenverschließenden Überzug aus Bindemittel beschichtet sind und weiterhin als lose Blähglaskörnermischung vorliegen. Ein derartiger Überzug, der durch intensives Vermischen der Blähglaskörner mit dem Bindemittel innerhalb eines Zwangsmischers erreicht werden kann, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Flüssigkeiten, wie Wasser leicht von den Blähglaskörnern aufgesaugt werden können.An essential point of the invention is that in a Blähglaszusammensetzung with Blähglaskörnern these are coated with a poreverschließenden coating of binder and continue to be present as a loose Blähglaskörnermischung. Such a coating, which can be achieved by intimately mixing the expanded glass grains with the binder within a compulsory mixer, reduces the true It is likely that fluids such as water can easily be absorbed by the inflatable glass grains.
Um eine feste Einbindung des Überzugs zu erhalten, werden die ummantelten Blähglaskörner nachträglich einer Wärmebehandlung unterzogen, indem sie für einen vorbestimmten Zeitraum bei einer bestimmten Temperatur oder innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs aus einem Bereich von 60°C bis 800°C erwärmt werden. Auf diese Weise bildet sich eine Art Netzstruktur des Überzugmaterials, wodurch die Wasseraufnahme der Blähglaskörner reduziert wird.Around a firm integration of the coating to receive, the coated blown glass grains are subsequently a heat treatment subjected by for a predetermined period of time at a certain temperature or within a certain temperature range from one range from 60 ° C be heated to 800 ° C. In this way, a kind of network structure of the coating material, whereby the water absorption of Blähglaskörner is reduced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bindemittelanteil aus einem Bereich von 0,1–20,0 Ma%, vorzugsweise 0,2–10,0 Ma% bezogen auf die Masse der unbehandelten Blähglaskörner ausgewählt. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein dünner Überzug mit hoher Festigkeit erhalten werden, ohne dass das Gesamtgewicht der weiterhin lose vorliegenden Blähglaskörner wesentlich erhöht wird.According to one preferred embodiment the binder content is in the range 0.1-20.0 Ma%, preferably 0.2-10.0 Ma% selected based on the mass of untreated expanded glass grains. In this way can be beneficial a thin coating with high strength can be obtained without affecting the overall weight of still loose blown glass grains essential elevated becomes.
Als Bindemittel können sowohl anorganische als auch organische Materialien verwendet werden. Beispiele für anorganische Materialien sind Natronwasserglas oder modifiziertes Aluminiumphosphat. Als organisches Material können organische Harze oder Bindemittel, wie Polyurethan, Epoxidharz, Polyesterharz oder Silikonharz verwendet werden. Abhängig von der Wahl des Bindemittels wird ein vorbestimmter Bindemittelanteil aus dem Bereich von 0,1–20,0 Ma% während des Mischvorganges zu dem kornartig ausgebildeten Blähglas hinzugefügt.When Binders can both inorganic and organic materials are used. examples for inorganic materials are soda water glass or modified Aluminum phosphate. As organic material, organic resins or Binders, such as polyurethane, epoxy resin, polyester resin or silicone resin be used. Dependent the choice of binder becomes a predetermined amount of binder from the range of 0.1-20.0 Ma% during the mixing process added to the grain-like expanded glass.
Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Blähglaszusammensetzung mit Blähglaskörnern werden die Blähglaskörner und das Bindemittel so lange intensiv miteinander vermischt, bis das Bindemittel einen dünnen Überzug um die Blähglaskörner bildet, wobei die beschichteten Blähglaskörner weiterhin in loser Form vorliegen.at A process for producing a blown glass grain expanded glass composition is described in US Pat Blown glass grains and The binder so intensively mixed together until the Binders around a thin coating forms the inflatable grains, wherein the coated blown glass grains continue in loose form.
Anschließend werden die beschichteten Blähglaskörner auf eine vorbestimmte Temperatur aus einem Bereich von 60–800°C für einen vorbestimmten Zeitraum erwärmt, um die feste Einbindung des Überzugs der Beschichtung und insbesondere eine homogene Verteilung des Bindemittels auf den Blähglaskörnern zu erreichen. Abhängig von dem Grad der homogenen Verteilung des Bindemittels, der Art des verwendeten Bindemittels, der Bindemittelmenge und der spezifischen thermischen Nachbehandlung, insbesondere der Art der Ofenatmosphäre, wird eine Wasseraufnahme durch die Blähglaskörner mehr oder weniger vermieden.Then be the coated inflatable grains on a predetermined temperature from a range of 60-800 ° C for a heated for a predetermined period of time, about the firm integration of the coating the coating and in particular a homogeneous distribution of the binder on the blown glass grains too to reach. Dependent from the degree of homogeneous distribution of the binder, the type the binder used, the amount of binder and the specific thermal aftertreatment, in particular the type of furnace atmosphere is a water absorption by the blown glass grains more or less avoided.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Nachfolgend
wird eine erfindungsgemäße Blähglaszusammensetzung
und deren Herstellungsverfahren gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung beschrieben:
Blähglaskörner und ein organisches Bindemittel
werden zu deren Vermischung in einen Zwangsmischer eingewogen. Hierbei
besteht das organische Bindemittel aus 0,1–10 Ma% bezogen auf die Masse
der Blähglaskörner eines
verzweigten, kurzkettigen, niedrigviskosen Polyesterpolyols. Das
Polyesterpolyol ist beispielsweise Desmophen VP LS 2249/1 der Bayer
AG mit einem Hydroxylgehalt von 16,0 Ma% und einer Dichte von 1,05
g/cm3 in Kombination mit 1,3 Ma% eines niedrigviskosen,
aliphatischen Polyisocyanates. Das Polyisocyanat ist beispielsweise
Desmodur N 3400 der Bayer AG mit einem NCO-Gehalt von 21,8 % +/– 0,7 %
und einer Dichte von 1,14 g/cm3. Das Polyesterpolyol
und das Polyisocyanat werden vorab zu einem Bindemittel miteinander
vermischt.A blown glass composition according to the invention and its production method according to a first embodiment of the invention are described below:
Blown glass grains and an organic binder are weighed into a compulsory mixer to mix them. Here, the organic binder from 0.1-10 Ma% based on the mass of Blähglaskörner a branched, short-chain, low viscosity polyester polyol. The polyester polyol is, for example, Desmophen VP LS 2249/1 from Bayer AG with a hydroxyl content of 16.0% by mass and a density of 1.05 g / cm 3 in combination with 1.3% by mass of a low-viscosity, aliphatic polyisocyanate. The polyisocyanate is, for example, Desmodur N 3400 from Bayer AG with an NCO content of 21.8% +/- 0.7% and a density of 1.14 g / cm 3 . The polyester polyol and the polyisocyanate are previously mixed together to form a binder.
Anschließend werden die Blähglaskörner mit dem Bindemittel in dem Zwangsmischer für eine Zeitspanne von 5 Minuten intensiv miteinander vermischt. Nach Beendigung des Mischvorganges wird die damit erhaltene Blähglaszusammensetzung bei einer Temperatur von 80°C für eine Zeitspanne von 15 Minuten getempert.Then be the inflatable grains with the binder in the compulsory mixer for a period of 5 minutes intensively mixed together. After completion of the mixing process becomes the expanded glass composition thus obtained at a temperature of 80 ° C for one Tempered period of 15 minutes.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden Blähglaskörner mit einem anorganischen Bindemittel in einem Zwangsmischer eingewogen, wobei das anorganische Bindemittel 3,0 Ma% Natronwasserglas bezogen auf die Masse der Blähglaskörner ist. Beispielsweise kann hierfür das Natronwasserglas „Van Baerle" als klare, viskose und kolloidale Lösung mit ca. 37–40° Be bei einem Na2O-Anteil von 8,2 Ma% sowie einem SiO2-Gehalt von 27,3 Ma% verwendet werden.According to a second embodiment of the invention, blown glass grains are weighed with an inorganic binder in a forced mixer, wherein the inorganic binder is 3.0% by mass of sodium silicate, based on the mass of blown glass grains. For example, for this purpose, the sodium water glass "Van Baerle" as a clear, viscous and colloidal solution with about 37-40 ° Be at a Na 2 O content of 8.2 Ma% and a SiO 2 content of 27.3 Ma% used become.
Anschließend werden die Blähglaskörner mit dem Bindemittel für eine Zeitspanne von 2 Minuten innerhalb des Zwangsmischers gemischt und nach Beendigung des Mischvorganges werden die beschichteten Blähglaskörner für insgesamt 15 Minuten bei einer Temperatur von 450°C geglüht.Subsequently, the expanded glass grains are mixed with the binder for a period of 2 minutes within the compulsory mixer and after completion of the mixing process, the coated Blähglaskörner annealed for a total of 15 minutes at a temperature of 450 ° C.
In Tabelle 1 sind erfindungsgemäße Blähglaszusammensetzungen mit verschiedenen Bindemittelanteilen an Natronwasserglas gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und Blähglas ohne Hinzufügung von Bindemittel vergleichend gegenübergestellt. Tabelle 1: Table 1 compares the expanded glass compositions according to the invention with different binder contents of sodium silicate according to the second embodiment of the invention and expanded glass without the addition of binder. Table 1:
In der Tabelle 1 wird mit der Bezeichnung Δml n. 7d diejenige Volumenmenge an entionisiertem Wasser angegeben, die von eingewogenen Blähglaskörnern mit und ohne Überzugsschicht innerhalb von 7 Tagen aufgenommen wurde. Die Bezeichnung ΔMa% n. 7d gibt diejenige prozentuale Masse gegenüber der Masse der für den Test eingewogenen unbehandelten Blähglaskörner an, die durch das innerhalb von 7 Tagen aufgenommene entionisierte Wasser wiedergegeben wird.In Table 1 is denoted by Δml n. 7d that volume amount of deionized water, that of weighed inflatable grains with and without a coating layer was recorded within 7 days. The term ΔMa% n. 7d gives the percentage mass versus mass for the test weighed untreated expanded glass grains, by the deionized water taken within 7 days is reproduced.
Der Tabelle 1 ist deutlich zu entnehmen, dass die Volumen- und Massewerte an aufgenommenen entionisiertem Wasser bei Blähglaskörnern ohne Bindemittelüberzugsschicht deutlich höher liegen, nämlich bei 25, 27, 31 oder 36 Δml beziehungsweise 35,3, 36,7, 40 oder 44,4 ΔMa%. Demgegenüber zeigt eine erfindungsgemäße Blähglaszusammensetzung mit Blähglaskörnern, die eine Korngröße von 0,5–1 mm im Durchmesser aufweisen, bei der ein Natronwasserglasanteil von 2,0 Ma% hinzugemischt wurde und eine nachträgliche Wärmebehandlung mit 650°C durchgeführt wurde, sehr geringe Wasseraufnahmewerte auf. Die im Rahmen eines Wasseraufnahmeversuchs ermittelten Wasseraufnahmewerte an entionisiertem Wasser betragen 4 Δml und 4,4 ΔMa%, also bis zu einem Zehntel derjenigen Werte, die mit unbehandelten Blähglaskörnern erreicht werden.Of the Table 1 clearly shows that the volume and mass values on absorbed deionized water in blown glass grains without binder coating layer significantly higher lie, namely at 25, 27, 31 or 36 Δml or 35.3, 36.7, 40 or 44.4 ΔMa%. In contrast, shows a Bläh glass composition according to the invention with inflatable grains, the a grain size of 0.5-1 mm in Diameter, in which a sodium silicate content of 2.0 Ma% was admixed and a subsequent heat treatment was carried out at 650 ° C, very low water absorption values. The as part of a water absorption test determined water absorption values of deionized water are 4 .mu.m and 4.4 .mu.Ma%, ie up to a tenth of the values achieved with untreated expanded glass grains become.
In Tabelle 2 werden die Wasseraufnahmewerte in Ma% über einen Zeitraum von 7 oder 30 Tagen in Abhängigkeit von der Temperatur der thermischen Nachbehandlung dargestellt. Tabelle 2: In Table 2, the water uptake values are presented in terms of Ma% over a period of 7 or 30 days, depending on the temperature of the thermal aftertreatment. Table 2:
Der Tabelle 2 ist deutlich zu entnehmen, dass bei der gleichen Menge an zugemischtem Natronwasserglas reduzierte Wasseraufnahmewerte bei einer Erhöhung der Wärmebehandlungstemperatur von 450°C auf 650°C erhalten werden.Of the Table 2 clearly shows that at the same amount of admixed soda water glass reduced water absorption values at an increase the heat treatment temperature from 450 ° C to 650 ° C received become.
In Tabelle 3 wird vergleichend die Verwendung verschiedener Bindemittel in Abhängigkeit von deren Ma%-Anteil und verschiedener Brenntemperaturen in Bezug auf die Erreichten Wasseraufnahmewerte dargestellt. Hierbei wird gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung modifiziertes Aluminiumphosphat als Bindemittel mit einem Anteil von 1,5 oder 3,0 Ma% bezogen auf die Masse der unbehandelten Blähglaskörner bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 650°C verwendet. Tabelle 3: Table 3 shows comparatively the use of different binders as a function of their Ma% content and different firing temperatures in relation to the water absorption values achieved. In this case, according to a third embodiment of the invention modified aluminum phosphate is used as a binder in a proportion of 1.5 or 3.0 Ma% based on the mass of untreated expanded glass grains at a heat treatment temperature of 650 ° C. Table 3:
Der Tabelle 3 ist zu entnehmen, dass ebenso wie bei der Verwendung von Natronwasserglas, welches eine Na-Silikatschicht auf den Körnern erzeugt, modifizierte Aluminiumphosphate als Bindemittel verwendet werden können, um niedrige Wasseraufnahmewerte zu erreichen. Beispielsweise ist bei der Verwendung des modifizierten Aluminiumphosphates 1 mit einem Anteil von 1,5 oder 3,0 Ma% ein Wasseraufnahmewert von 23,1 oder 17,3 Ma% nach 7 Tagen Wasserbehandlung und ein Wasseraufnahmewert von 57,8 oder 57,5 Ma% nach einer Wasserbehandlung von 30 Tagen möglich.Of the Table 3 shows that as well as in the use of Soda water glass, which produces a Na silicate layer on the grains, modified aluminum phosphates are used as binders can, to achieve low water absorption values. For example when using the modified aluminum phosphate 1 with a Proportion of 1.5 or 3.0 Ma% a water absorption value of 23.1 or 17.3% by mass after 7 days of water treatment and a water absorption value of 57.8 or 57.5 Ma% after a water treatment of 30 days possible.
Zusätzlich ist der Tabelle 3 zu entnehmen, dass bei der Verwendung von Natronwasserglas bei einer Erhöhung der Wärmebehandlungstemperatur von 650°C auf 750°C eine Reduzierung des Wasseraufnahmewertes auf 11,3 Ma% beziehungsweise 45,2 Ma% erreicht werden kann.In addition is Table 3 that when using soda water glass at an increase the heat treatment temperature from 650 ° C to 750 ° C a reduction of the water absorption value to 11.3 Ma% respectively 45.2 Ma% can be achieved.
Derartig geringe Wasseraufnahmewerte können selbst bei einem geringen Bindemittelanteil von 1,5 Ma% bezogen auf die Masse der unbehandelten Blähglaskörner erreicht werden.Such low water absorption values can even with a low binder content of 1.5 Ma% be achieved on the mass of untreated expanded glass grains.
Sobald die Wärmebehandlungstemperatur 750°C übersteigt, treten jedoch leichte Sintererscheinungen in der Blähglaszusammensetzung auf, die vermieden werden sollten.As soon as the heat treatment temperature Exceeds 750 ° C, However, slight sintering phenomena occur in the expanded glass composition which should be avoided.
Die obigen Vergleichsdaten verdeutlichen, dass bei einer Auswahl des geeignetsten Bindemittels, der für die Wärmebehandlung geeignetsten Temperatur und des Vorliegens einer möglichst homogenen Verteilung des Bindemittels eine Reduzierung der Wasseraufnahmewerte durch die erfindungsgemäße Blähglaszusammensetzung um weit mehr als 50% bei einem Beobachtungszeitraum von 30 Tagen gegenüber unbehandeltem Blähglas erreicht werden kann.The above comparison data clarify that when selecting the most suitable binder for the heat treatment most suitable temperature and the presence of a possible homogeneous distribution of the binder a reduction in water absorption values by the expanded glass composition according to the invention well over 50% for a 30-day observation period across from untreated expanded glass can be achieved.
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