PROCESS FOR PREPARING FIRE-PROTECTION OBJECTS BASED ON ALKALI SILICATES

Abstract: 1. A process for the continuous production of fire protection mouldings based on alkali metal silicates having a water content of from 20 to 40% by weight by gelling and solidifying a mixture containing water, alkali metal silicate and optionally reinforcing water, alkali metal silicate and optionally reinforcing materials, on a running endless carrier belt, characterized in that solid alkali metal silicate powder and a liquid alkali metal silicate solution or suspension are separately applied to the belt and the solids become uniformly distributed in the liquid on the belt, the resulting mixture undergoing gelation.

Description: Verfahren zur Herstellung von Brandschutzmaterial auf Basis von Alkalisilikaten Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Brandschutzmaterial durch getrennte Zugabe von festem Alkalisilikatpulver und einer flüssigen Alkalisilikat-Lösung bzw. -Suspension auf ein Trägerband, und anschliessendem verfestigen der Mischung mit definiertem Wassergehalt. Brands chutzmaterialien aus wasserhaltigen Alkalisilikaten sind seit langem bekannt und werden bereits vielfältig für den vorbeugenden Brandschutz eingesetzt. Sie bewirken bei höheren Temperaturen, wie sie z.B. im Brandfall auftreten, durch Schaumbildung, Volumenvergrösserung und Ausbildung eines Schäumdrucks eine hervorragende Isolierung gegen Feuer, und führen eine Abdichtung von Fugen und Spalten in Baukörpern herbei. In den DE-AS 11 69 832 und 14 71 005 ist die Herstellung solcher Materialien durch vergiessen von flüssigen Alkalisilikaten mit eingebetteten Fasern oder Geweben beschrieben. Bei diesen Verfahren muss eine aufwendige Trocknung des Materials durchgeführt werden, die auch bei dünneren Formteilen, z.B. 2 mm dicken Platten oder Streifen, selbst bei Einsatz leistungsfähiger Trokkenapparaten einige Stunden aauern. in der 3X-AS 11 76 546 ist ein Verfahren zur Herstellung von wasser- und faserhaltigen Formkörpern aus Alkalisilikaten beschrieben, das auch kontinuierlich aurchgeführt werden kann. Hier geht man von einer wässrigen Suspension von Alkalisilkatpartikeln in einer Alkalisilikat-Lösung aus, in die auf einem Trgermaterial Verstärkungsfasern eingebettet werden. Damit die Suspension noch genügend fliessfähig ist, muss sie mehr als 40 Gew. Wasser enthal ten. Würde man eine solche Mischung gelieren, ohne dabei Wasser zu entfernen, so würde die entstandene Branaschutzplatte eine für die praktische Anwendung nicht ausreichende Festigkeit aufweisen. Aus diesem Grund werden also auch hier erhebliche Mengen Wasser durch Trocknen entfernt (Beispiel 8 der DE-AS 11 76 546). er Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein rasch und kontinuierlich durchführbares und wenig Energie kostendes Verfahren zur Herstellung von Brandschutzmaterial mit genügend hoher Festigkeit zu entwickeln. Es wurde gefunaen, dass Brandschutzmaterial besonders günstig hergestellt werden kann, wenn man auf einem endlosen Trägerband festes Alkalisilikatpulver und flÜssige Alkalisilikat-Lösung oder -Suspension getrennt voneinander aufgibt, wobei die Mischung geliert und sich zu einem Formteil verfestigt. Die aufwendige Trocknung entfällt dabei völlig, während die Vorteile der Verwendung einer flüssigen Phase zur Formgebung und zum sicheren Einbetten von Verstärkungsmaterialien erhalten bleiben. Der bei Verwendung von Alkalisilikaten notwendige Wasserentzug wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren vor die Formgebung der Erzeugnisse verlegt. Technologisch ausgereifte Verfahren, wie z.B. Sprüh- oder Walzentrocknung', führen energiesparend zu preiswerten Angeboten von entwässerten Alkalisilikatpulvern. Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt auf eine einfache Weise, Brandschutzmaterialien auch mit grossen Dicken, z.B. bis zu 10 cm, herzustellen, die für das Zuschäumen von Fugen, Spalten und Öffnungen grösserer Breite nötig sind. Die bisher angewendeten Verfahren erlaubten nur die wirtschaftliche Herstellung von Wandstärken oder Plattendicken von maximal etwa 3 mm, da das Wasser nur sehr langsam aus der ausgegossenen Flüssigkeit diffundiert. Die erfindungsgemäss hergestellten Teile besitzen auch bei grösserer Wanddicke nach Beendigung der Formgebung den erwünschten Endwassergehalt. Eventuelle Feuchtigkeitsunterschiede im fertigen Teil werden von selbst ausgeglichen. Gegebenenfalls können besonders dicke Teile durch mehrfaches, schichtweise aufeinanderfolgendes Aufbringen von Flüssigkeit und Alkalisilikatpulver hergestellt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht durch die kontinuierliche Arbeitsweise eine besonders wirtschaftliche Fertigung von Platten- oder Streifenmaterial. Die beschriebenen Verfahrensschritte sind bei Verwendung eines endlosen, umlaufenden Trägerbandes mit bekannten, handelsüblichen Maschinen und Geräten durchführbar. Das Fertigprodukt verlässt die Anlagen, ohne dass manuelle Eingriffe erforderlich sind. Als Flüssigkeit kann eine Alkalisilikat-Lösung oder eine Alkalisilikat-Suspension eingesetzt werden. Die Alkalisilikat-Lösung soll dabei vorzugsweise einen Wassergehalt von 50 bis 90, insbesondere von 50 bis 75 Ges. haben. Grundsätzlich sind auch Lösungen mit höherem Wassergehalt verwendbar, im Extremfall auch Wasser selbst; nur verlängert sich dann das Verfahren stark, da die Benetzung L J 'des Pulvers schwierig wird. Die Alkalisilikat-Suspenion ist eine mischung aus Wasser oder Alkalisilikat-Lösung mit pulverförmigem, festem Alkalisilikat. Sie weist einen Wassergehalt von 40 bis 60, vorzugsweise von 45 bis 55 Gew. auf. Eine Mischung von Alkalisilikat-Lösung mit Alkalisilikat-Pulver hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sich hier durch die Vorwegnahme eines Teils der Benetzung das Pulver mit der Flüssigkeit besser benetzt. Dies kann durch Rühren oder Quirlen während der Herstellung der Suspension noch beschleunigt und intensiviert werden. Die Flüssigkeit kann gegebenenfalls mit üblichen Zusatzmitteln, wie netzmittel, Farb- oder Füllstoffen usw. gemischt werden. Die Menge des zuzugebenden festen Alkalisilikatpulvers richtet sich nach der gewünschten Endfeuchte des herzustellenden Materials. Diese soll 20 bis 40 Ges. , vorzugsweise 25 bis 35 Gew.%, betragen. Sie richtet sich weiter nach der Zeit, die bis zur völligen Benetzung al'er pulverförmigen Teilchen bzw. bis zum völligen Aufsaugen der Flüssigkeit benötigt wird, sowie nach dem Wassergehalt der eingesetzten Alkalisilikate. Das feste Alkalisilikatpulver weist vorzugsweise mittlere Wassergehalte zwischen 0 und 30, vorzugsweise zwischen 5 und 20 uew. auf. Das Mengenverhältnis der wasserfreien Silikate in den beiden zusammenzugebenden Komponenten soll vorzugsweise zwischen 1 : 10 und 10 : 1 liegen. Die eingesetzten Alkalisilikate sind vorzugsweise Silikate des Natriums, des Kaliums oder des Lithiums mit einem Molverhältnis Me20 : SiO2 von 1 : 1 bis 1 : 6, vorzugsweise von 1 : 2,5 bis 1 : 4. Zu jedem Zeitpunkt im Verlauf des Verfahrens können Verstärkungsmaterialien zugegeben werden in Form von mineralischen, metallischen oder textilen Fasern, Geweben oder Gittern in Mengen von 0,5 bis 25 Ges.%, vorzugsweise von 2 bis 15 Ges.%, bezogen auf das Brandschutzmaterial. Der Auftrag der flüssigen Phase erfolgt vorteilhaft über Giessmaschinen, Zuteilwalzen, gegebenenfalls mit Abstreifer, über mit Düsen ausgerüstete Vorratstrichter oder unter Anwendung von Drücken über Düsen, Brusen oder Sprühgeräte. Das Aufstreuen des Alkalisilikatpulvers erfolgt z.B. durch Walzenzuteilapparate, wobei die Menge durch Drehzahl der Walze, durch Schieber oder durch die Füllhöhe des Vorratstrichters leicht geregelt werden kann. Die Oberfläche der Walze kann glatt oder profiliert sein. Ein Kühlen oder Beheizen der Walzen ist je nach Feuchtigkeit oder sonstiger Eigenschaften des Alkalisilikatpulvers oder der Zuschlagstoffe angebracht. Grundsätzlich sind auch andere Pulverdosiervorrichtungen einsetzbar. Die Reihenfolge der Zugabe von Alkalisilikatpulver, Flüssigkeit und Verstärkungsmaterialien ist beliebig. Man kann z.B. erst Glasfasern auf das Band aufstreuen, dann die Flüssigkeit aufsprühen und zuletzt das Alkalisilikatpulver zusetzen, doch ist diese Reihenfolge auch uSkehr- bar. Man kann auch Alkalisilikatpulver und Glasfasern gemeinsam zugeben und dann mit der-Flüssigkeit tränken. Die Feststoffe verteilen sich auf dem Band gleichmässig in der Flüssigkeit, so dass eine einheitliche Mischung entsteht. Diese verfestigt sich durch Gelieren. Das Gelieren kann durch kurzzeitiges Beheizen, z.B. mittels Infrarotstrahler auf Temperaturen zwischen 40 und 950C oder durch-Einwirkung von Schwingungen, z.B. durch Rüttler oder Vibratoren, beschleunigt werden. Dies hat L . sich bei kontinuierlicher Herstellung in grösserem Mass- stab als besonders vorteilhaft erwiesen, da sich hierdurch ein Endlosband herstellen lässt, das ohne Nachbehandlung vom Trägerband abgezogen werden kann. Von besonderer Bedeutung ist, dass beim Gelieren der Mischung praktisch kein Wasserentzug erfolgt, auch dann nicht, wenn sie kurzzeitig beheizt wird. Es findet im wesentlichen eine Anpassung der Wassergehalte der Alkalisilikate von Pulver- und Flüssigkeitsphase statt, wodurch eine einheitliche feste Masse entsteht. Die Formung der Materialien durch Glätten, Kalibrieren, Fressen, Verdichten, Prägen oder Schneiden sowie ein eventuelles Aufbringen von Über zügen erfolgt mit bekannten Maschinen und Geräten. Diese Vorgänge lassen sich in die kontinuierlich laufende Herstellung einfügen. Überzüge aus Kunststoff oder Metall, vorzugsweise Lacke aur Basis von Polyvinylchlorid, Epoxidharzen oder Polyurethanen, sowie Aluminiumfolien, schützen die Formteile gegen mecnanische Beanspruchung und vor allem gegen Endringen von Kohlendioxid und Wasser, sowie gegen Wasserverlust durch Austrocknen. Die mit den bisher bekannten Brandschutzmaterialien erzielten Eigenschaften, wie leichte Formgebung, beson ders für flächige Formteile, gute Elastizität bei grosser Festigkeit, gute Bearbeitungseigenschaften, sowie leichtes Einarbeiten von faseroder gewebeartigen Verstärkungsmaterialien bei der Herstellung, werden bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ebenso erreicht, wobei die nachteilige Trocknung der Formteile vermieden wird. Die brandschutztechnisch wichtigen Eigenschaften, wie Schäumen und Erzeugung eines erheblichen Schäumdruckes, die Isolationswirkung und Nichtbrennbarkeit des im Brandfall entstehenden Schaumes, sind besonders günstig. L 5ie in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht. Beispiel 1 Auf ein mit einer Geschwindigkeit von 4 m/min laufendes, ebenes, endloses Gummiband werden 200 g/m2, auf 50 mm Länge geschnittene Glasfasern auf eine Breite von etwa 500 mm gleichmässig gestreut. Hierauf wird auf die gleiche Breite eine Suspension in einer enge von 1600 g/m2 aufgedüst. Die Suspension wurde hergestellt durch Verrühren von 100 Teilen Natriumsilikatlösung mit einem Feststoffgehalt von 35 % und 33 Teilen Natriumsilikatpulver mit einem Wassergehalt von 16 Gew.S. Die Korngrössenverteilung des Pulvers war etwa folgende: ) 100/um 15 % 63/um 25 < 631um 60 % Auf diesen Aufguss wird mit einer Walzenzuteilmaschine lQatriumsilikatpulver mit einem Wassergehalt von 16 ° in einer enge von 1230 g/m2 aufgestreut, so dass ein Endlosband von etwa 2 mm Stärke entsteht. Durch Infrarot-Strahler (Einwirkungsdauer etwa 2 Minuten) wird die Mischung auf 800C aufgewärmt, wobei sie geliert und sich verfestigt. Nach Durchlaufen einer Kühlstrecke wird die Masse auf etwa 400C abgekühlt, vom Gummiband entnommen und auf Format geschnitten. Die entstehenden Streifen von 500 mm Breite und beliebiger Länge weisen den gewünschten Wassergehalt von 34 S auf. Sie besitzen grosse Festigkeit bei genügender Elastizität L Biegsameit) und bilden bei Erhitzen auf 6000C einen sehr festen, dichten, feinkörnigen Schaum, der etwa die 10-fache Stärke des Ursprungs streifens besitzt. Die erzeugten Streifen sind nach Aufbringen einer Schutzschicht für die Verwendung als Brandschutzmaterial geeignet. Beispiel 2 Auf ein ebenes, endlos umlaufendes Band wird eine Textilglasmatte mit 250 g Glasfasern/m2 aufgelegt. Hierauf wird über einen Walzenzuteiler Natriums ilikatpulver in einer Menge von 2000 g/m2 gleichmässig gestreut. Das Pulver verteilt sich über die Dicke der Glasfasermatte so gleichmässig, dass die anschliessend aufgegebene Suspension mit einer Menge von 2250 g/mê die vorgelegten Materialien gut durchtränkt. Die Masse geliert und verfestigt sich dadurch zu einem etwa 3 mm dicken, endlosen Strang. Nach Schneiden zu Streifen oder Platten zeigt das Material bei W2rmeeinwirkung oberhalb 100 0C das erwünschte Aufschäumen. Das verwendete Natriumsilikatpulver hat einen Restwassergehalt von 9,0 Gew.% und einen Kornanteil von 60 % (0,2 mm, davon 25 Gew. 90,1 mm. Die Suspension mit einem Feststoffgehalt von 46,7 Gew.%, wurde aus 3 Gewichtsteilen Natriumsilikatlösung mit 35 Gew.% Feststoffgehalt und 1 Gewichtsteil Natriumsilikatpulver mit 82 Ges.% Feststoffgehalt hergestellt. Das fertige Material weist in der faserfreien Masse den gewünschten Restwassergehalt von etwa 33 Gew.% auf. 'Beispiel 3 ;ach dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 2 wird auf das endlos umlaufende Band und die Textilglasmatte 1600 g/m2 des lXatriumsilikatpulvers gestreut. Darauf wird anstelle der Suspension eine 35 %-ige Alkalisilikatlösung in einer Menge von 1230 g/mê aufgegeben. Die Verteilung und Durchtränkung wird durch Rollen mit Riffelwalzen verstärkt. Es entsteht auch hierbei durch Gelieren und Verfestigen ein enaloses Band mit einer Stärke von etwa 2 mm. Bei genügender Festigkeit wird durch den erreichten Wassergehalt von 33 , bezogen auf die faserfreie Masse, eine hervorragend flexible Brandschutzplatte erhalten.

Claims: zatentansprUche 1. Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Brandschutzmaterial auf Basis von Alkalisilikaten mit einem Wassergehalt zwischen 20 und 40 Gew. durch Gelieren und Verfestigen einer Mischung, die Wasser, Alkalisilikat und gegebenenfalls Verstärkungsmateria lien enthält, auf einem endlosen, laufenden Träger band, dadurch gekennzeichnet, dass festes Alkalisilikat pulver und eine flüssige Alkalisilikat-Lösung oder -Suspension getrennt voneinander auf das Band auf ge- geben werden, und die Feststoffe sich auf dem Band gleichmässig in der Flüssigkeit verteilen, wobei die entstandene Mischung geliert. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Alkalisilikate Silikate des Natriums, Kaliums oder Lithiums sind mit einem Molverhältnis Ne2O SiO2 von 1 : 1 bis 1 : 6. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungsmaterialien mineralische, me tallische oder textile Fasern, Gewebe oder Gitter zugegeben werden, und dass deren Menge 0,5 bis 25 Ges.%, bezogen auf das Brandschutzmaterial, beträgt. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Formteile in einer Stärke von 0,5 bis 100 mm hergestellt werden, durch gegebenenfalls mehrfaches, schichtweise aufeinanderfolgendes, Aufbringen von Feststoffen und Flüssigkeiten auf das Band. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass festes Alkalisilikatpulver mit einem mittleren Wassergehalt zwischen 0 und 30, vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gew.%, zusammengegeben wird mit einer flüssigen Alkalisilikat-Suspension mit einem Wasserge halt zwischen 40 und 60, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Gew.p, wobei die Mengenverhältnisse so gewählt werden, dass sich die Anteile der trockenen Silikate in den beiden Komponenten wie 10 : 1 bis 1 : 10 verhalten.

Inventors: CAESAR, ARNDT CHRISTIAN, KOEGEL, WOLFRAM, ZUERN, LUDWIG, DR.
Applicants: BASF AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1979
Main classification: C04B19
IPC codes: C04B28