DE2617601A1

DE2617601A1 - Waermedaemmstoff

Info

Publication number: DE2617601A1
Application number: DE19762617601
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Chem Dr Adlkofer; Bernd Dipl Chem Dr Leutner
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1976-04-22
Filing date: 1976-04-22
Publication date: 1977-11-03

Description

Wärmedämmstoff
Vorliegende Erfindung betrifft einen nichtbrennbaren Dämmstoff hoher Feuerwiderstandsdauer und mit hoher mechanischer Festigkeit auf der Basis anorganischer Leichtpartikel und anorganischer Bindemittel.
Leichte, wärmeisolierende Dämmstoffe für die Verwendung im Bausektor, beispielsweise bei der Isolierung von Schulen, Krankenhäusern, Hochhäusern und dglG, müssen im Rahmen des vorbeugenden Brandschutzes ständig steigenden Anforderungen bezüglich ihrer brandtechnischen Eigenschaften und ihrer feuerhemmenden Wirkung genügen Es sind mehrere Verfahren zur Itersteilung von Dämmstoffen, die in die Klasse A 1 bzw F 9S (jeweils nach DIN 4102) eingereiht werden können bekannt Als Grundstoff dienen meistens anorganische Leichtpartlkel, wie Perlit, Vermiculit, die durch ein Bindemittel zusammengehalten werden. Allerdings ist bei den (wegen der möglichst geringen Wärmeleitfähigkeit) angestrebteni niedrigen Dichten von max 200 kg/m3 eine zusätzliche Verstärkung nötig - nicht zuletzt im Hinblick auf die gewünschte, feuerhemmende Wirkung und die damit verbundenen Anforderungen an die mechanische Festigkeit Die Verstärkung kann durch die Einarbeitun erschieaener Zuschläge, wie organische und anorganische Fasern, Papierschnitzel etc., erzielt werden.
Diese Verfahren weisen allerdings eine Reihe gravierender Nachteile auf So ist das trockene und gleichzeitig homogene Vermischen von Fasern mit einem sehr leichten Material, wie z.B.
Perlit wegen der unvermeidlichen Bildung von Zusammenballungen ("Fasernester") praktisch unmöglich. Alle bisher bekannten Verfahren arbeiten deshalb mit Faserbreien oder mit Aufschlämmungen der Fasern in viel Wasser. (Siehe hierzu auch die DT-OS 1 239 608, 1 958 371, 2 123 509, 2 311 918, 32 329 161, 2 336 400 Dies bedingt neben dem Einsatz einer komplizierten und teueren Apparatur (Faservliesmaschinen, Foudrinier-Formmaschinen etc) und hohen Trockenkosten besondere UmweltschutzmaBnahmen beim Entfernen des vorher zugesetzten und jetzt mit Netzmitteln sowie Faserresten verunreinigten Wassers. Daruber hinaus ist die verstärkende Wirkung von anorganischen Fasern - dies gilt besonders für Glasfasern - in Kombination mit den ansonsten gut geeigneten, anorganischen Bindemitteln Zement, Wasserglass gelöschten Kalk etc bekanntlich nur gering So sinkt die Druckfestigkeit von Perlit-Zement oder Perlit-Wasserglasplatten durch die Einarbeitung von Glasfasern sogar ab, während die Biegezugfestigkeit nur wenig zunimmt Dies liegt zum einen daran, daß Glasfasern "geschlichtet", doho mit speziellen Kunststoffen beschichtet sind, welche ein Abbinden mit dem anorganischen Bindemittel verhindern Verwendet man "ungeschlichtete" Glasfasern, so steigt die Biegezugfestigkeit zunächst an, fällt aber nach einigen Wochen wieder deutlich ab, da die Fasern von den stark alkalischen Bindemitteln allmählich zerstört werden Zum anderen wirkt sich die - als Folge des Mischvorgangs - ungeordnete Verteilung der Fasern innerhalb der Dämmplatte negativ aus> weil nur ein bestimmter Teil zur Verstärkung bezüglich der Ilauptbeanspruchungsrichtung ausgenutzt wird Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Wärmedämmstoffe, insbesondere in Form von Platten enthaltend anorganische Leichtstoffpartlkel und anorganische Bindemittel zu schaffen, die die obengenannten Nachteile nicht aufweisen, d.h. die ohne hohe Kosten herzustellen sind und die neben einem guten brandtechnischen Verhalten eine gute mechanische Festigkeit besitzen.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß die Wärmedämmstoffe mindestens ein Netz aus anorganischen Fasern eingebettet enthalten Erfindungsgemäß werden den Wärmedämmstoffen anstelle von faserigen Materialien Netze aus anorganischen Fasern einverleibt Die Netze können zoBo aus Steinwollfaserns vorzugsweise aber aus Glasfasern bestehen, Je nach den Abmessungen des herzustellenden Formkörpers können die Netze eine Maschenweite von 3 bis 50 mm, vorzugsweise von 3 bis 10 mm, aufweisen. Die Faserstärke kann 0,2 bis 2, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm ausmachen, Geeignet sind Netze, die ein Flächengewicht von 15 bis 150, vorzugsweise von 30 bis 40 g/m2 aufweisen. Ein Vorteil der Netze liegt darin begründet, daß sie, ohne daß die nachteiligen Folgen wie bei Fasern auftreten, mit an sich bekannten Kunststoffen umhüllt sein können, da infolge Verdichtung der Formkörper beim Pressen eine intensive Verzahnung des Materials durch die Maschen erfolgt und eine direkte Bindung zwischen Fasermaterial und Bindemittel nicht erforderlich ist0 Dies hat den weiteren Vorteil, daß das Material der Netze durch die stark alkalischen hydraulischen Bindemittel nicht angegriffen wird0 Ein weiterer Vorteil bei der Einarbeitung von Glasnetzen liegt darin, daß das Raumgewicht der Produkte kaum beeinflußt wird0 Während bei der Verwendung von Fasern der Anteil bekanntlich zehn und mehr Gewichtsprozent betragen muR, um eine meßbare Erhöhung der Zugfestigkeit zu erreichen, liegt er beim Einsatz von Glasnetzen je nach dem Trockengewicht der Dämmplatte weit unter 1 Gewichtsprozent. Dies ist nicht zuletzt deshalb von Wichtigkeit, weil Fasern relativ teuere Materialien sind und zudem bereits ab 10 % Fasergehalt die Druckfestigkeit häufig negativ beeinflußt wird0 Obwohl also der prozentuale Anteil an Verstärkungsmaterial bei der erfindungsgemäßen Einarbeitung von Glasnetzen ungleich geringer ist, steigt die Zugfestigkeit gegenüber mit Fasern verstärkten Proben um mehr als 100 Prozent an.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Wärmedämmstoffe besteht darin, daß man bei ihrer Herstellung mit erheblich geringeren Wassermengen auskommen kann und die Ausgangsstoffe nicht mehr in Form von breiartigen Mischungen verarbeiten muß, aus denen nach der Formgebung das Wasser in aufwendiger Weise wieder entfernt werden muß, Man kann dementsprechend bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmedämmstoffe von Mischungen der anorganischen Leichtstoffpartikel und anorganischen Bindemitteln ausgehen, die man mit nur soviel Wasser versetzt, daß man eine feuchtkrümelige Masse erhält, Diese Masse wird auf einem Band aufgebracht oder in eine Form eingebracht und das oder die Netze an der gewünschten Stelle eingebettet0 Bei der Herstellung von Platten ist es zweckmäßig, nicht ein Netz in der Mitte der Platte anzuordnen, sondern je ein Netz jeweils im oberen und unteren Dri.ttel, bezogen auf die Dicke der Platte, einzubringen. Dies erfolgt in der Weise, daß man auf eine Schüttung der feuchten Mischung in der gewünschten Dicke das erste Netz auflegt, dann weitere Mischung aufbringt, diese mit dem zweiten Netz abdeckt und dann die restliche Mischung aufbringt0 Anschließend wird verpreßt und getrocknet Wie bekannt, kann man als anorganische Leichtstoffpartikel natürlich vorkommende Materialien, wie vorzugsweise Perlit, Vermiculit, oder auch synthetische Materialien, wie Flugasche, Silikatschäume und dgl., einsetzen, Die Partikel sollen ein Schüttgewicht von 30 bis 140 g/l, vorzugsweise von 40 bis 70 g/l, und einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,01 bis 4 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 1 mm, auzNeisenO Als Bindemittel können Zement, Wasserglas, gelöschten Kalk, Gips> Monoaluminiumphosphat, Monocalciumphosphat, sekundäres Magnesiumphosphat, Ammoniumpolyphosphat sowie Borate und basische Aluminiumsalze der allgemeinen Formel Al2(0H)x Y6-x, in der Y Br-, N8. SO - und insbesondere Cl - und x eine Zahl von 1,0 bis 5,0 bedeutet, eingesetzt werden.
Leichtpartikel und Binder werden vorteilhaft im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bis Lt : 1 eingesetzt0 Die Mischung wird mit der 4- bis 8-fachen Menge an Wasser, bezogen auf das Gewicht der Leichtpartikel, zu einer feuchtkrümeligen Masse umgesetzt und wie oben beschrieben weiterverarbeitet0 Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel 1 Eine Mischung von 75 Teilen Perlit mit einer Korngröße von 0,1 bis 1 mm und einer Schüttdichte von 50 g/l und 25 Teilen Portlandzement werden in einem Freifallmischer mit 400 Teilen Wasser besprüht* Das feuchte, aber noch rieselfähige Gemisch wird an- Die Platte besitzt neben einer noch höheren mechanischen Festigkeit die gleichen günstigen Eigenschaften wie unter Beispiel 1.
Beispiel 3 Wie in Beispiel 1 beschrieben wird ein Gemisch aus 80 Teilen Perlit, 20 Teilen Natriumsilikat mit 400 Teilen Wasser vermischt und aus dieser Mischung eine Wärmedämmplatte hergestellt, in die zwei Glasgittergewebe, wie in Beispiel 1 beschrieben, eingelegt werden.
Die Trocknung der Platten erfolgt bei Raumtemperatur (10 Tage Trockenzeit) oder bei 500C (3 Tage)0 Die folgenden Eigenschaften beziehen sich auf eine Dämmplatte der Dichte 200 g/l: Wärmeleitzahl X 0,049 kcal/moC h nach DIN 52 612 Druckfestigkeit 4,1 kp/cm2 nach DIN 1164 Biegezugfestigkeit 3,7 kp/cm2 nach DIN 1164 Die Platte zeigt ähnliche günstige Eigenschaften wie unter Beispiel 1 bzw. 2o Beispiel 4 Wie in Beispiel 1 beschrieben, wird aus 50 Teilen Perlit, 50 Teilen Calciumphosphat Ca(H2P04)2 o H20 sowie 200 Teilen Wasser eine Platte hergestellt0 Zur Verstärkung sind zwei Glasgittergewebe mit einer Maschenweite von 0,5 x 0,5 cm und einer Faserstärke von 0,4 mm eingelegt.
Die Trocknung erfolgt im Verlauf von zwei Stunden bei ca. 2000C.
Folgende Eigenschaften beziehen sich auf obige Dämmplatte der Dichte 190 g/l: schließend in eine Form eingebracht und jeweils im unteren und oberen Drittel ein Glasgittergewebe mit einer Maschenweite von 0,5 x 0,7 cm, einer Faserstärke von ca, 0,4 mm und einem Flächengewicht von ca, 30 g/m2 eingebracht0 Die Masse wird anschließend verpreßt und getrocknet0 Die Trocknung auf Gewichtskonstanz erfolgt entweder durch Dampfhärtung innerhalb von 12 Stunden, innerhalb von drei Tagen bei 50°C oder von 10 bis 12 Tagen bei Raumtemperatur.
Folgende Eigenschaften beziehen sich auf obige Dämmplatte der Dichte 160 g/l: Wärmeleltzahl > 0,044 kcal/mh °C nach DIN 52 612 Druckfestigkeit 2,8 kp/cm2 nach DIN 1164 Biegezugfestigkeit 3,9 kp/cm2 nach DIN 1164 Die Platte ist unlöslich in Wasser, vollkommen anorganisch aufgebaut (Baustoffklasse A 1) und aufgrund ihrer hohen Feuerwiderstandsdauer in die Feuerwiderstandsklasse F 90, jeweils nach DIN 4102, einzuordnen0 Beispiel 2 Wie in Beispiel 1 beschrieben wird eine Platte hergestellt, jedoch aus 70 Teilen Perlit, 30 Teilen Portlandzement und zwei Glasnetzen mit einer Maschenweite von 0,5 x 0,5 cm, einer Faserstärke von 0,4 mm und eine Flächengewicht von 42 g/m2.
Die folgenden Eigenschaften beziehen sich auf eine Platte der Dichte 200 g/l: Wärmeleitzahl > 0,050 kcal/°C hm nach DIN 52 612 Druckfestigkeit 3,2 kp/cm2 nach DIN 1164 Biegezugfestigkeit 4,7 kp/cm2 nach DIN 1164 Wärmeleitzahl A 0,048 kcal/mh °C nach DIN 52 612 Druckfestigkeit 2,0 kp/cm2 nach DIN 1164 Biege zugfestigkeit 3,8 kp/cm2 nach DIN 1164 Beispiel 5 Eine Mischung von 60 Teilen Perlit, 40 Teilen eines basischen Aluminiumchlorids der Formel Al2(0H)5Cl ¢ 2 - 3 H20 und 250 Teilen Wasser wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt und nach Einbringen von zwei Glasnetzen zu einer Platte gepreßt.
Die Trocknung erfolgt bei 150 - 175 0C im Verlauf von etwa drei Stunden0 Die folgenden Angaben beziehen sich auf obige Dämmplatte mit einer Dichte von 200 g/l: Wärmeleitzahl # 0,050 kcal/hm °C nach DIN 52 612 Druckfestigkeit 3,0 kp/cm2 nach DIN 1164 Biegezugfestigkeit 4,1 kp/cm2 nach DIN 1164 In der nachstehenden Tabelle soll an fünf Beispielen die verstärkende Wirkung der verwendeten Glasnetze demonstriert werden. Mengeverhältnis Verwendetes Enddichte Zusätzliche Biegezugfestig- Druckfestig-Perlit/Binde- Bindemittel der Platte Verstärkungs- keit (kp/cm²) keit (kp/cm²) mittel (Gewichts- mittel nach DIN 1164 nach DIN 1164 (g/cm³) teile) keine 1,6 2,2 75 : 25 Portland- 0,16 25 % Glasfasern zement 350 F Faserlänge 6 mm 1,7 1,8 2 Glasnetze wie unter Beispiel 1 3,9 2,8 keine 2,3 3,1 70 : 30 Portland- 0,20 25 % Glasfasern zement 350 F Faserlänge 6 mm 2,3 2,8 2 Glasnetze wie unter Beispiel 2 4,7 3,2 keine 1,9 4,2 80 : 20 Natriumsilikat 0,20 25 % Glasfasern Na2SiO3 Faserlänge 6 mm 1,7 3,8 2 Glasnetze wie unter Beispiel 1 3,7 4,1 keine 2,0 2,1 50 : 50 Calciumphosphat 0,19 25 % Glasfasern Ca(H2PO4)2.H2O Faserlänge 6 mm 1,9 1,5 2 Glasnetze wie unter Beispiel 2 3,8 2,0 Mengeverhältnis Verwendetes Enddichte Zusätzliche Biegezugfestig- Druckfestig-Perlit/Binde- Bindemittel der Platte Verstärkungs- keit (kp/cm²) keit (kp/cm²) mittel (Gewichts- (g/cm³) mittel nach DIN 1164 nach DIN 1164 teile) keine 1,9 2,8 60 : 40 bas. Alumi- 0,20 25 % Glasfasern niumchlorid Faserlänge 6 mm 2,0 2,6 Al2(OH)5Cl. 2 Glasnetze wie unter Beispiel 2 4,1 3,0 2 - 3 H2O

Claims

Patentansprüche 1. Wärmedämmstoff, insbesondere in Form von Platten, enthaltend anorganische Leichtstoffpartikel und anorganische Bindemittel, dadurch gekennzeichnet daß sie mindestens ein Netz aus anorganischen Fasern eingebettet enthalten.
2. Wärmedämmstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz aus Glasfasern besteht
3. Wärmedämmstoff nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz eine Maschenweite von 3 bis 50 mm, vorzugsweise von 3 bis 10 mmX aufweist.
4. Wärmedämmstoff nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Durchmesser von 0>2 bis 2 mm, vorzugsweise von 0,4 bis 0,6 mm, aufweisen.
5 Wärmedämmstoff in Form von Platten nsch Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Netz aus anorganischen Fasern im oberen und unteren Drittel, bezogen auf die Plattendicke, , angeordnet ist
6. Verfahren zur Herstellung von Wärmedämmstoffen nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet 3 daß man eine Mischung aus anorganischen Leichtpartikeln und Bindemitteln mit so vlel Wasserversetzt, daß eine feuchtkrümelige Masse entsteht, die Mischung auf ein Band oder iri eine Form einbringt und in der Mischung die anorganischen Fasernatze einbringt, anschließend verpreßt und trocknet
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man der Mischung die 4- bis 8-fache Wassermenge, bezogen auf die anorganischen Leichtpartike13 zusetzt.