專利名稱：包含膨脹火山玻璃的材料的制作方法
包含膨脹火山玻璃的材料本發(fā)明涉及一種含有膨脹火山玻璃的材料，并且還涉及一種用于這種材料的特別有利的應(yīng)用以及還涉及一種用于生產(chǎn)這種材料的方法。AT 504 051 BI描述了一種通過使用熱曝露來膨脹含結(jié)晶水的礦物粒而生產(chǎn)批量產(chǎn)品的方法。典型地這種礦物是火山玻璃，更特別地是珍珠巖或松脂巖。通過將這些礦物粒引入一個(gè)軸爐的頂端并且允許它們?cè)谄涫軣岵⑶遗蛎浀倪^程中向下落入這個(gè)爐中來發(fā)生起泡。在底端，這些粒在一個(gè)以漏斗形式的收集墻上并且還能以用作輸送的一個(gè)空氣冷卻流而被冷卻并且固化。這樣生產(chǎn)出具有玻璃化的、封閉表面的珠粒。EP 956 277 BI和DE 100 33 804 Al描述了一種由膨脹珍珠巖粒形成的輕質(zhì)材料，并且還描述了一種用于生產(chǎn)該輕質(zhì)材料的方法。將膨脹珍珠巖顆粒，優(yōu)選地通過被噴身寸，與水溶液中的水玻璃相結(jié)合，以及還與一種疏水劑和任選的一種固化劑相結(jié)合，并且被引入一個(gè)模中，輕壓，并且除去液體水并且通過微波加熱固化。該輕質(zhì)材料可以典型地被用作用于建筑隔熱的一種隔熱面板。盡管借助微波加熱固化意味著所得到的元件的強(qiáng)度與其他技術(shù)相比是顯著地更好，然而對(duì)于許多建筑應(yīng)用而言還是太低。

按照EP 48 570 Al，通過將膨脹珍珠巖粒與水玻璃相結(jié)合來生產(chǎn)絕熱材料。另外，添加磷酸鹽類和粘土，由此有利地影響凝固行為、強(qiáng)度和收縮行為。從這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)開始，本發(fā)明人著手解決提供一種基于發(fā)泡火山玻璃的材料的問題，該材料可以被用作建筑上的隔熱面板并且與討論的這些材料相比，具有相對(duì)于該隔熱能力更高的強(qiáng)度。為了解決這個(gè)問題，該起始點(diǎn)是如在EP 956 277 BI和DE 100 33 804A1中的生產(chǎn)技術(shù)。因此，對(duì)用水溶液中的水玻璃潤(rùn)濕的通過火山玻璃顆粒(例如，珍珠巖、脂纖蛇紋石(resinalite)、松脂巖或黑曜巖)的熱誘導(dǎo)膨脹而形成的一個(gè)顆粒床層通過微波進(jìn)行加熱并且由此進(jìn)行固化。按照本發(fā)明，安排了在該床層中待固化的這些膨脹粒不僅用水溶液中的水玻璃進(jìn)行潤(rùn)濕，而且用糖化物類(saccharides),優(yōu)選地用糖(sugar)和/或纖維素進(jìn)行潤(rùn)濕。一種典型組合物，具有以下材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；-按質(zhì)量計(jì)100份火山玻璃膨脹粒；堆密度40kg/m3至150kg/m3-按質(zhì)量計(jì)40份至150份水玻璃(水溶液中的鈉水玻璃或鉀水玻璃，具有20%至60%的二氧化硅分?jǐn)?shù))-按質(zhì)量計(jì)1.5份至20份糖化物類，其中按質(zhì)量計(jì)1.5份至20份可以是糖類，以及按質(zhì)量計(jì)0.0份至2份可以是纖維素。添加糖化物類至待被微波加熱的該床層的作用是該床層比沒有這個(gè)添加可以充分而更有效地被微波加熱。因此借助微波輻射將一種材料混合物加熱至200° C以上是很容易可能的并且也是有利的。更優(yōu)選地加熱至著火，如甚至借助微波是很容易有可能的(作為糖化物類添加的結(jié)果)。與沒有糖化物的混合物相比，用于產(chǎn)生一個(gè)床層的足夠硬化以及該硬化元件的足夠干燥所要求的時(shí)間由此減少至一個(gè)分?jǐn)?shù)；所得材料的更好的干燥以及由此更好的隔熱能力得以實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)了更高的強(qiáng)度。一個(gè)進(jìn)一步的成果是該材料在固化后不再表現(xiàn)出任何的收縮，例如，與用混凝土或磚的情況相對(duì)比。對(duì)于在隔熱能力與良好的強(qiáng)度之間的一個(gè)良好平衡，重要是將這些膨脹礦物粒保留在形成該元件成品的復(fù)合材料中，并且僅僅在這些點(diǎn)上，盡可能地經(jīng)歷了通過粘合劑的結(jié)合，換句話說通過硬化水玻璃的結(jié)合，無論如何在它們都彼此接觸的這些點(diǎn)處。此外，存在于一個(gè)干床層中的這些膨脹粒之間的空隙仍舊理想地被保留在該元件成品中。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，重要的是通過該粘合劑(水溶液中的水玻璃)將該床層中的這些粒進(jìn)行充分的潤(rùn)濕以及使用盡可能少的粘合劑。已知極少的粘合劑和充分的混合是通過將該粘合劑以細(xì)霧的形式噴霧至該膨脹礦物床層上和/或中，同時(shí)充分地混合該床層而得以實(shí)現(xiàn)的。粘合劑的量可以借助兩個(gè)附加的措施進(jìn)一步有利地減少，這兩個(gè)附加措施可以被單獨(dú)或聯(lián)合使用:首先，可以將少量的表面活性劑混合入該粘合劑中。這增強(qiáng)了粒的潤(rùn)濕，在這些粒上形成了一個(gè)可靠的粘合劑薄層，甚至當(dāng)粘合劑的量相對(duì)低時(shí)。
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其次，這些粒的表面可以被有利地影響，使得對(duì)于該粘合劑而言，早在生產(chǎn)所述粒的過程期間，即，在從致密的礦物粒膨脹的過程中，盡可能地具有理想的流動(dòng)性能和潤(rùn)濕性能。正如已知的，通過在一個(gè)軸爐中的熱空氣中將它們加熱至650° C以上的溫度進(jìn)行發(fā)泡，使得它們固體材料變成面團(tuán)狀，并且使得所存在的結(jié)晶水蒸發(fā)并且使該面團(tuán)狀的材料膨脹，來形成這些礦物粒。在適當(dāng)膨脹后，將這些膨脹粒在冷表面上或在冷空氣中迅速地冷卻至該固化溫度下，使得它們不能粘至其他粒上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在這些粒在膨脹至它們的最終目標(biāo)密度后，在大約5秒內(nèi)被冷卻至100° C至150° C的溫度水平，并且在這個(gè)溫度范圍內(nèi)保持許多秒，這些粒的潤(rùn)濕性能是受有利地影響的。如果這些膨脹粒在一個(gè)太高的溫度水平下耗費(fèi)時(shí)間太長(zhǎng)，則它們的表面呈現(xiàn)出天鵝絨似的粗糙度并且在潤(rùn)濕時(shí)容納不利的大量水玻璃。如果這些膨脹粒冷卻得太快，那么它們的表面具有玻璃狀的光滑度并且難以用足夠量的水玻璃潤(rùn)濕它們以便能最終形成一個(gè)固體復(fù)合元件。將這些粒保持在這個(gè)溫度范圍內(nèi)可以通過，例如，借助被調(diào)整到合適溫度的空氣將它們輸送遠(yuǎn)離該軸爐的基部而得以實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)溫度，可以將來自該軸爐的熱空氣與常溫環(huán)境空氣以一個(gè)合適的混合比進(jìn)行混合?？扇〉淖龇ㄊ牵谠摿Ｅ蛎涍^程中不斷地采集膨脹粒成品的樣品，并且隨后，使用它們進(jìn)行潤(rùn)濕測(cè)試，并且不斷地調(diào)節(jié)該冷卻相的溫度。一個(gè)簡(jiǎn)單而足夠好的測(cè)試可以是稱出少量的膨脹粒，將它們放在一個(gè)篩子上，將水澆到它們上，允許水流掉，并且再次稱量所保留的該濕混合物。再次，在微波加熱前，通過將由粒和粘合劑組成的該待固化混合物壓實(shí)可以節(jié)約粘合劑，并且盡管如此可以實(shí)現(xiàn)非常好的強(qiáng)度，如與通過來自一個(gè)撞錘、和/或一個(gè)模具壁的壓力進(jìn)行的該之前的未加壓狀態(tài)相比，這個(gè)壓實(shí)了 5%至30%。在壓實(shí)到這個(gè)程度時(shí)，這些膨脹粒的形狀被實(shí)質(zhì)上地保留，但是該固化元件的強(qiáng)度卻因此被實(shí)質(zhì)上地提高。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，有利地是將膨脹粒和粘合劑的混合物不僅與糖化物類而且還與少量的粉末、纖維、或水懸浮液形式的火山灰質(zhì)材料進(jìn)行結(jié)合。典型地,每公斤水溶液中的水玻璃應(yīng)該添加大約10克至30克的火山灰。這些火山灰的作用是在所得到的固體元件中硬化時(shí)不存在收縮，或者幾乎不存在收縮，并且當(dāng)使用纖維時(shí)收縮作用的防止是特別好的。這避免了收縮裂縫。這些火山灰的作用是甚至與沒有火山灰的無裂縫材料相比增加了最終硬度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以添加火山灰顏料的形式來添加這些火山灰。以此方式，在添加過程中，事實(shí)上，當(dāng)這些粒正被攪拌或混合時(shí)，很容易識(shí)別這種添加的均勻性。此外，還有可能通過這種手段來確定所得元件的顏色。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，將少量的纖維，優(yōu)選礦物纖維，添加至這種待固化的膨脹粒和粘合劑的混合物中。以此方式在硬化過程中同樣有可能減少收縮，并且可以提高，特別是相對(duì)于張力和彎度，該待形成的元件的強(qiáng)度。借助于可用來使粘合劑用量保持低的所述的這三種措施，變得有可能的是固化其平均直徑小于0.8mm的膨脹礦物粒的均勻顆粒以有效地給出一種隔熱元件。對(duì)于一個(gè)給定密度以及給定組成而言，這種元件比更粗粒顆粒制成的元件具有更好的隔熱能力。在一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施例中，這些纖維是火山灰材料纖維。以此方式可得到的與預(yù)防收縮和提高強(qiáng)度相關(guān)的最佳結(jié)果。在結(jié)合前，這些膨脹礦物?？梢员蝗芜x地進(jìn)一步提供疏水化。在本發(fā)明材料的一個(gè)重要并且有利的應(yīng)用中，由這種材料形成了建筑用隔熱的面板，這些面板由復(fù)數(shù)個(gè)本發(fā)明材料層形成，并且這些單獨(dú)層的不同之處在于與該材料的疏水化度。在這個(gè)背景下的一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施例中，一種面板具有多個(gè)非疏水材料外層并且在它們之間具有至少一個(gè)疏水化材料層。由于建筑生理學(xué)的原因，疏水化是非常重要的。由于這些外層不是疏水性的，它們可以借助水泥質(zhì)粘合劑有效地結(jié)合至其他建筑層上。為了形成這種多 層面板，最好的情況是將以這些膨脹礦物粒的疏水化度不同的本發(fā)明的材料混合物，一個(gè)在另一個(gè)上面作為床層引入至一個(gè)模具中，并且然后進(jìn)行這些層的聯(lián)合固化。在這種情況下，這些單獨(dú)的層之間的結(jié)合自動(dòng)發(fā)展，無任何附加的成本或努力。當(dāng)由膨脹火山玻璃粒、水溶液中的水玻璃、以及糖化物類組成的該混合物通過微波輻射被加熱，并且固化為一個(gè)固體元件(典型地一種面板)時(shí)，與該表面接近的材料區(qū)域比核心區(qū)域被更快地加熱并且干燥。在其中所有三個(gè)維度上具有幾個(gè)cm以上的厚度的元件的情況下，例如具有6cm厚度的面板，例如，因此可取的做法是，在復(fù)數(shù)個(gè)相中進(jìn)行該微波加熱固化過程，相間允許該材料冷卻。換句話說，例如，將該混合物曝露于微波輻射一分鐘，其中該外層(大約Icm厚)被強(qiáng)烈地加熱并且固化。然后將如此形成的該元件留下冷卻持續(xù)至少許多分鐘，之后將其再次微波加熱?，F(xiàn)在是干的該外層，實(shí)際上現(xiàn)在沒有吸收輻射并且因此沒有經(jīng)歷任何大的加熱。反而是，向內(nèi)的下一層現(xiàn)在被強(qiáng)烈地加熱并且固化。取決于幾何學(xué)、材料組成、以及輻射強(qiáng)度，經(jīng)過了更大或更少量的輻射并且要求多個(gè)更長(zhǎng)或更短的冷卻過程。如用于面包烘烤，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)這些最優(yōu)的隨時(shí)間的溫度特征曲線(profile)進(jìn)行最好的確定，隨著經(jīng)驗(yàn)增加，所需的實(shí)驗(yàn)數(shù)目減少。
權(quán)利要求
1.一種通過借助微波加熱一種熱膨脹火山玻璃粒和水溶液中的水玻璃的混合物而形成的材料，其特征在于糖化物類已經(jīng)被添加至該混合物中。
2.如權(quán)利要求1所述的材料,這些糖化物類的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為該火山玻璃膨脹粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1.5%至20%。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的材料，其特征在于糖類被用作糖化物類。
4.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的材料，其特征在于纖維素被用作糖化物類。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的材料，其特征在于表面活性劑已經(jīng)被混合到該水溶液中的水玻璃中。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的材料，其特征在于火山灰類已經(jīng)被混合到該混合物中。
7.如權(quán)利要求6所述的材料，其特征在于該火山灰類以火山灰顏料的形式已經(jīng)被混合入。
8.如權(quán)利要求6所述的材料，其特征在于該火山灰類以火山灰纖維的形式已經(jīng)被混合入。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的材料，其特征在于已經(jīng)由其形成了一種用于建筑隔熱的面板。
10.如權(quán)利要求9所述的材料，其特征在于該面板具有復(fù)數(shù)個(gè)層，這些層在它們包含的膨脹礦物粒的疏水化度上彼此不同。
11.如權(quán)利要求10所述的材料，其特征在于該面板具有多個(gè)非疏水材料外層并且在它們之間具有至少一個(gè)疏水化材料層。
12.—種通過借助微波加熱一種膨脹火山玻璃粒和水溶液中的水玻璃的混合物來生產(chǎn)材料的方法，其特征在于糖化物類已經(jīng)被混合至該混合物中。
13..如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于該膨脹火山玻璃粒和水溶液中的水玻璃的混合物被微波加熱至200° C以上。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于該混合物被加熱至著火溫度。
15.如權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于該混合物的加熱在多個(gè)相中發(fā)生，至少一部分的該混合物在每個(gè)相中被加熱至200° C以上，并且允許該混合物在加熱的單獨(dú)相之間被冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種材料，該材料通過借助微波加熱一種膨脹火山玻璃粒和水溶液中的水玻璃的混合物而形成。將糖化物類添加至該待微波固化的混合物中。除其他優(yōu)點(diǎn)之外，如此獲得了所形成材料的更高強(qiáng)度。這種材料作為用于建筑隔熱的隔熱板是尤其有利的。
文檔編號(hào)C04B28/26GK103119001SQ201180046002
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者霍斯特·伍斯廷格 申請(qǐng)人:霍斯特·伍斯廷格