Procede de fabrication de verre poreux et verre poreux obtenu par ce procede

专利摘要:

公开号:WO1980000078A1
申请号:PCT/CH1979/000094
申请日:1979-06-21
公开日:1980-01-24
发明作者:H Schuerch；G Bayer
申请人:H Schuerch；G Bayer；
IPC主号:C03C11-00

专利说明:
[0001] B e s c h r e i b u n g
[0002] Verfahren zur Herstellung von Schaumglas und danach her¬ gestelltes Schaumglas
[0003] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von geschlossenporigem Schaumglas, bei dem ein mindestens Glaspulver und Blähmittel enthalten¬ des Rohgemisch auf Temperaturen oberhalb des Transforma¬ tionsbereiches des das Glaspulver bildenden Glases erhitzt wird, bis das Blähmittel durch oberhalb dieses Transforma-
[0004] O PI tionsbereiches ablaufende chemische Reaktionen und/oder Gasabspaltung und/oder Verdampfung ein Blähgas entwickel das innerhalb des durch Erweichung der Glaspulverkörner zusammengebackenen Rohgemischkuchens zunächst kugelförmi Blasen bildet, die mit der weiteren Gasentwicklung unter Aufblähung des Kuchens solange anwachsen, bis die benach barten Blasen aufeinanderstossen und beim weiteren An¬ wachsen dann unter Bildung von lamellenartigen Wänden zwischen den einzelnen Blasen eine polyedrische Form annehmen und der Kuchen damit in einen von den lamellen¬ artigen Wänden zwischen allseitig aneinander angrenzende annähernd polyederförmigen Schaumblasen gebildeten Glas¬ schaum übergeht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf nach diesem Verfahren hergestelltes Schaumglas.
[0005] Verfahren^* er vorgenannten Art sind schon sei längerer Zeit bekannt, z.B. aus den US-PS 2.233.608 und 3.811.851, den CH-PS 426.601 und 473.741, der DT-PS^' 2.028.666 und dem Fachbuch "Silikate" von W. Hinz, VEB Verlag Berlin, 1971, Band 2, Seiten 267, 268 und 283, 28 Mit diesen bekannten Verfahren konnte jedoch nur Schaum¬ glas mit verhältnismässig beringen, im Maximum in der Grössenordnung von Millimetern liegenden Porengrössen hergestellt werden. So sind beispielsweise in den vorge- nannten CH-PS Porengrössen im Bereich von 0,2 bis 2 mm und in der genannten DT-PS Porengrössen im Bereich von 0,1 bis 1 mm als realisierbare Werte der Porengrösse ange- geb en. Der Grund dafür liegt in der bei den bekannten Verfahren angewandten Verfahrenstechnik, nach dem er¬ wähnten Uebergang des Kuchens in einen von den lamellen¬ artigen Wänden zwischen allseitig aneinander angrenzenden, annähernd polyederförmigen Schaumblasen gebildeten Glas¬ schaum, d.h. bei Erreichen der sogenannten optimalen Auf-, schäumung, die Erhitzung des Glasschaumes mit einer in der Praxis als Temperaturschock bezeichneten sprunghaften- Temperaturabsenkung auf innerhalb oder nur wenig oberhalb des genannten Transformationsbereiches liegende Tempera¬ turen schlagartig abzubrechen, denn mit dieser Abschreckung wird der gebildete Polyederglasschaum sozusagen eingefro¬ ren, so dass eine weitere Entwicklung des Schaumes nicht mehr möglich ist, und in dem als optimale Aufschäumung be¬ zeichneten Zustand können Polyederglasschäume jedenfalls bei den üblicherweise verwendeten Rohgemischen aus Ab¬ fallglaspulver und einigen Prozenten Blähmittel höchstens Porengrössen in der Grössenordnung von Millimetern er¬ reichen. Nach der bisher in der Fachwelt geltenden Auf¬ fassung - die z.B. in Begriffen, wie "optimale Aufschäu¬ mung" zum Ausdruck kommt - war im übrigen eine weitere Entwicklung des Schaumes aus herstellungstechnischen Gr den gar nicht erwünscht, im Gegenteil sollte ja eben durch die Abschreckung eine solche weitere Entwicklung verhindert und statt dessen der Zustand der "optimalen Aufschäumung" aufrecht erhalten und sozusagen eingefror weriien, und zwar weil man aufgrund von schlechten exper mentellen Erfahrungen befürchtete, dass der Polyedersch bei weiterer Entwicklung über den Zustand der sogenannte optimalen Aufschäumung hinaus in sich zusammenfällt. Aus serde herrschte in der Fachwelt auch die Meinung vor, dass eine günstigere SchaumglasStruktur als die des soge nannten "echten Polyederschaumes" nicht möglich wäre und dass Verbesserungen nur noch hinsichtlich der Fein¬ struktur erzielt werden könnten, z.B. - wie in den oben genannten CH-PS beschrieben - hinsichtlich der inneren Struktur der genannten lamellenartigen Wände oder - wie in der oben genannten DT-PS beschrieben - hinsichtlich der Gleichmässigkeit der Ausschäumung an allen Stellen innerhalb des hergestellten Schaumglases.
[0006] Tatsächlich ist aber das nach den bisher be¬ kannten Verfahren hergestellte Schaumglas mit der Struk¬ tur eines "echten Polyederschaumes" im Hinblick auf die in der Praxis an Schaumglas zu stellenden Anforderungen keineswegs optimal. Denn in der Praxis wird Schaumglas -
[0007] ^- wie man nahezu allen disbezüglichen Druckschriften und Veröffentlichungen entnehmen kann - hauptsächlich als Bau- und Isolierstoff verwendet, und dort kommt es vor allem auf die Wärmeisolationseigenschaften des Schaumglases an. Zwar spielen in diesem Anwendungsbereich natürlich auch die Festigkeitseigenschaften des Schaumglases eine wesentliche Rolle, aber in dieser Hinsicht sind in der Regel so grosse Reserven vorhanden^*, dass zugunsten einer Verbesserung der Wärmeisolationseigenschaften ohne weiteres eine innerhalb dieser Reserven liegende Festigkeitsverminderung in Kauf genommen werden kann, und daraus ergibt sich, dass eine SchaumglasStruktur im Hinblick auf die Anforderungen in der Praxis dann als optimal zu betrachten ist, wenn sie von allen im Rahmen des möglichen liegenden Schaumglasstruktu¬ ren die besten Wärmeisolationseigenschaften aufweist. Die Wärmeisolationseigenschaften einer Schaumglasstruktur werden nun im wesentlichen von Form und Querschnitt der genannten, das Schaumglas bildenden lamellenartigen Wände bestimmt, oder anders ausgedrückt, die Wärmeleitung von Schaumglas ergibt sich im wesentlichen aus dem über die lamellenartigen Wände in Richtung des Temperaturgefälles fliessenden Wärmestrom, während die von den lamellenarti¬ gen Wänden umschlossenen Hohlräume praktisch gar nicht
[0008] "$TfREX
[0009] OMPI oder nur in sehr geringem Masse zur Wärmebehandlung bei tragen. Infolgedessen ist das Verhältnis des Volumens d lamellenartigen Wände zum Gesamtvolumen des Schaumglases bzw. die diesem Verhältnis mit der Dichte des die lamel¬ lenartigen Wände bildenden Schaumglasmaterials als Pro- portionaϊitätsfaktor proportionale Dichte des Schaumglas von massgebender Bedeutung für die Wärmeleitung, denn es dürfte ja wohl klar sein, dass die Wärmeleitung umso gr ser wird, je grösser der prozentuale Anteil des Volumens der wärmeleitenden lamellenartigen Wände bzw. umso klei¬ ner der prozentuale Anteil des Volumens der nicht-wärme¬ leitenden Hohlräume am Gesamtvolumen des Schaumglases wird. Um daher bei einem Vergleich der Wärmeisolations¬ eigenschaften unterschiedlicher Schaumglasstrukturen zu vergleichbaren Verhältnissen zu kommen, muss man von gleicher Dichte der miteinander zu vergleichenden Schau gläser unterschiedlicher Schaumglasstruktur und natürlic auch von gleichem Schaumglasmaterial für die lamellenar¬ tigen Wände der zu vergleichenden Schaumgläser ausgehen. Da nun bei vorgegebener Dichte eines Schaumglases bzw. vorgegebenem Verhältnis k des Volumens V der lamel¬ lenartigen Wände zum Gesamtvolumen Vges des Schaum- glases unter der Voraussetzung einer im wesentlichen gleichen SchaumglasStruktur an allen Stellen des Schaum- glases jede in irgend einer beliebigen Querschnittsebene des Schaumglases herausgeschnittene hauchdünne Schaum¬ glasscheibe ein dem vorgegebenen Volumenverhältnis
[0010] Vw / Vges = k entsp^rrechendes Verhältnis Δvw /Δvges
[0011] Vw / Vges = k des- dem Produkt aus der Gesamtquerschnitts- fläche F der lamellenartigen Wände und der Scheiben¬ dicke d entsprechenden Volumens Δv = d.F der lamel¬ lenartigen Wände in der Schaumglasscheibe zu dem dem Pro¬ dukt aus der Gesamtfläche Fges der Schaumg°lasscheibe und der Scheibendicke d entsprechenden Gesamtvolumen
[0012] Δvges = d.Fges„ der Schaumg^&lasscheibe hat,' ist bei einem
[0013] Schaumglas von vorgegebener Dichte mit im wesentlichen gleicher Schaumglasstruktur an allen Stellen des Schaum¬ glases in jeder beliebigen Querschnittsebene das Verhältn- nis Fw / ' Fges = d.Fw / ' d.Fges = Δv2 /' Δvges ^*= Vw / Vges k des Gesamtquerschnittes F der lamellenartigen Wände zur g°esamten Q^uerschnittsfläche Fges an der Schnitt- stelle gleich der Konstante k und damit der prozentuale
[0014] Anteil des Gesamtquerschnittes F der lamellenartigen
[0015] Wände an der Querschnittsfläche Fg_es in jJeder Q-.uer- schnittsebene gleich gross und zwar unabhängig von der speziellen Schaumglasstruktur des betreffenden Schaum¬ glases. Bei gleicher Dichte und gleichem Schaumglasmate¬ rial sowie gleichmässiger Strukturverteilung haben daher
[0016] OMPI Schaumglasblöcke von gleichen Ab assen in einander ent¬ sprechenden Querschnittsebenen auch bei unterschiedlich Schaumglasstruktur gleich grosse Gesamtquerschnitte der lamellenartigen Wände. Sind ferner bei diesen Schaumgla blocken auch die Querschnittsflächen in sämtlichen zur Temperaturgefällerichtung senkrechten Querschnittsebene gleich gross, dann sind nach dem oben gesagten auch die Gesamtquerschnitte der lamellenartigen Wände in allen d sen Querschnittsebenen gleich gross, und zwar ebenfalls wiederum auch bei unterschiedlicher Schaumglasstruktur der einzelnen Schaumglasblöcke. Der Wärmewiderstand, de ein solcher Schaumglasblock darstellt, ist in diesem Fa proportional dem Verhältnis aus der mittleren Länge der Strompfade des in Richtung des Temperaturgefälles durch den Schaumglasblock fliessenden Wärmestromes zu dem in allen zur Temperaturgefällerichtung senkrechten Quer¬ schnittsebenen gleich grossen Gesamtquerschnitt der la- mellenartigen Wände, und da dieser Gesamtquerschnitt de lamellenartigen Wände unter den vorgenannten., für ver¬ gleichbare Verhältnisse geltenden Voraussetzungen auch bei Schaumglasblöcken mit unterschiedlicher Schaumglas¬ struktur gleich gross ist, ergeben sich Unterschiede im Wärmewiderstand bei unterschiedlicher SchaumglasStruktu nur dann, wenn aus der unterschiedlichen Schaumglasstru
[0017] ^ ( tur verschiedene mittlere Längen, der Strompfade der durch diese Schaumglasblöcke mit unterschiedlicher Schaumglas¬ struktur fliessenden Wärmeströme resultieren. Der spezifi¬ sche Wärmewiderstand einer Schaumglasstruktur wird daher dann ein Maximum oder, anders ausgedrückt, die Wärmeiso¬ lationseigenschaften einer Schaumglasstruktur sind dann optimal, wenn sich aufgrund dieser Struktur die grösst- mögliche mittlere Länge der Strompfade des durch die SchaumglasStruktur fliessenden Wärmestromes ergibt. , Als Massstab der mittleren Länge der Strompfade ist da¬ bei das Verhältnis der effektiven mittleren Strompfad¬ länge zur Dicke des Schaumglasblockes bzw. zu der sich bei geradlinigem Durchtritt des Wärmestromes durch die Schaumglasstruktur in Temperaturgefällerichtung ergebenden fiktiven Strompfadlänge anzusehen. Dieses Verhältnis der effektiven zur fitkiven Strompfadlänge ist umso grösser, je weiter der Wärmestrom bei seinem Durchgang durch die Schaumglasstruktur quer zur Temperaturgefällerichtung hin- und herlaufen muss bzw. je grösser der Anteil der quer zur Temperäturgefällerichtung verlaufenden Wegabschnitte an der gesamten Strompfadlänge ist. Da nun die Strompfade, wie oben schon erwähnt, fast ausschliesslich innerhalb der lamellenartigen Wände verlaufen, ist eine Schaumglasstruk¬ tur bezüglich ihrer Wärmeisolationseigenschaften dann
[0018] OMPI _j. IPO optimal, wenn von den lamellenartigen Wänden ein mög¬ lichst grösser Anteil quer zur Temperaturgefällerichtu bzw. ein möglichst geringer Anteil in Temperaturgefäll richtung verläuft, oder mit anderen Worten, wenn die F der von den lamellenartigen Wänden umschlossenen Hohl¬ räume möglichst grosse seitliche Abweichungen der effe tiven Strompfade von den zugeordneten, direkt in Tempe raturgefällerichtung durch die Schaumglasstruktur ver¬ laufenden fiktiven Strompfaden bedingt. Das ist aber b dem nach den bisher bekannten Verfahren hergestellten Schaumglas mit der Struktur eines "echten Polyederscha nicht der Fall, denn bei einem echten Polyederschäum i die Form der Hohlräume grob angenähert kugelförmig und diesem Fall ist die effektive mittlere Strompfadlänge um ca. 20 % grösser als die Länge eines geradlinig durch die Schaumglasstruktur führenden fiktiven Stromp des, während man mit anderen Schaumglasstrukturen, wie z.B. Strukturen mit linsenförmig abgeflachten Hohlräum auf ein Verhältnis der effektiven zur fitkiven Strompf länge von zwei und mehr bzw. auf ca. zweimal so gute Wärmeisolationseigenschaften wie denen des nach den be kannten Verfahren hergestellten Schaumglases kommen ka
[0019] Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellu eines Schaumglases zu schaffen, das aufgrund seiner Struk¬ tur im Hinblick auf die in der Praxis an Schaumglas zu stellenden Anforderungen insgesamt günstigere Eigen¬ schafgen und insbesondere bessere Wärmeisolationseigen¬ schaften als das nach den bekannten Verfahren hergestellte Schaumglas mit der Struktur von echtem Polyederschaum aufweist.
[0020] Erfindungsgemäss wird das bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Glasschaum zur Erzielung einer grobporigen Schaumstruk¬ tur einem Nachblähprozess unterzogen wird, bis der über¬ wiegende Teil der lamellenartigen Wände zwischen den einzelnen Schaumblasen aufgerissen ist und sich jeweils eine Vielzahl benachbarter Schaumblaseπ zu einen einzigen Hohlraum vereinigt haben und dass hierzu die Hitzeein¬ wirkung auf den Glasschaum nach seiner Bildung weiter auf¬ recht erhalten wird und/oder das Verhältnis des mittle¬ ren Gasdruckes in den Schaumblasen zu dem von aussen auf den GlassChaum einwirkenden Druck auf_. einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Wert dieses Verhältnisses und/oder die Oberflächenspannung des die lamellenartigen Wände bildenden Glases gegenüber dem in den Schaumblasen befindlichen Gas sowie die Zähig¬ keit des die lamellenartigen Wände bildenden Glases auf
[0021] OMPI ^IPO Werte unter die mit der Bildung des Glasschaumes er¬ reichten Werte der Oberflächenspannung bzw. der Zähig¬ keit gebracht werden.
[0022] Das vorliegende Verfahren bringt in zweierlei Hinsicht Vorteile inbezug auf Verbesserungen der Wärme¬ isolationseigenschaften des hergestellten Schaumglases mit sich. Zunächst einmal werden durch weitere Aufblähu des Glasschaumes in dem Nachblähprozess bei gleichblei¬ bendem Volumen der lamellenartigen Wände das Gesamtvolu men des Schaumglases erhöht und damit die Dichte des Schaumglases herabgesetzt, was nach den obigen Ausfüh¬ rungen zu einer Verringerung des prozentualen Anteiles des Gesamtquerschnittes der lamellenartigen Wände an de Schnittfläche eines Querschnittes durch das Schaumglas und damit zu einer Erhöhung des diesem prozentualen An¬ teil umgekehrt proportionalen spezifischen Wärmewider¬ standes des hergestellten Schaumglases bzw. zu einer Ve besserung der Wärmeisolationseigenschaften des Schaum¬ glases führt. Des weiteren ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Wärmeisolationseigenschaften des herge stellten Schaumglases aus der mit dem vorliegenden Verf ren erreichten Vereinigung von jeweils einer Vielzahl b nachbarter Schaumblasen zu einem einzigen Hohlraum. Den die sich bei dieser Vereinigung bildenden, im Vergleich
[0023] f zur Porengrösse der Schaumblasen relativ grossen Hohlräume haben im Gegensatz zu den grob angenähert kugelförmigen Schaumblasen in horizontaler Richtung in der Regel beträcht¬ lich grössere Abmasse als in vertikaler Richtung und füh¬ ren aufgrund der sich damit ergebenden grobporigen Schaum¬ glasstruktur mit im wesentlichen linsenförmig abgeflachten Hohlräumen zu relativ grossen seitlichen Abweichungen der effektiven Strompfade des Wärmestromes von den zugeordne¬ ten, direkt in vertikaler Richtung durch die Schaumglas¬ struktur verlaufenden fiktiven Wärmestrompfaden und dem¬ entsprechend zu einem relativ grossen Verhältnis der effektiven zur fiktiven Strompfadlänge, womit sich nach den obigen Ausführungen eine wesentliche Erhöhung des diesem Verhältnis proportionalen spezifischen Wärmewider¬ standes des Schaumglases bzw. eine entsprechende Verbesse¬ rung der Wärmeisolationseigenschaften des Schaumglases ergibt. Insgesamt lassen sich durch die mit dem vorliegen¬ den Verfahren erreichbare Erhöhung des Verhältnisses von effektiver zu fiktiver Strompfadlänge in Verbindung, mit der erwähnten Dichteverminderung Verbesserungen der Wärme¬ isolationseigenschaften von Schaumglas bis zum Faktor 2 und darüber erzielen.
[0024] Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vor¬ liegenden Verfahrens wird der Glasschaum in dem Nachbläh-
[0025] ( - OMPI ^{' _} prozess auf eine Temperatur erhitzt, die über der bei d Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegt und dadurch sowohl der Gasdruck in den Schaumblasen auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes er reichten Druckwert als auch Oberflächenspannung und Zäh keit des Glases auf Werte unter den mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Werten von Oberflächenspannung und Zähigkeit gebracht. Vorzugsweise wird der Glasschau bei dieser bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens in dem Nachblähprozess auf eine Temperatur e hitzt, die um 50°C bis 100°C über der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegt.
[0026] Mit Vorteil können weiter dem Blähmittel Ante eines Stoffes zugesetzt werden, der eine erst im Bereic der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Tempe tur oder oberhalb derselben einsetzende gasentwickelnde chemische Reaktion mit einem der in dem Glasschaum ent- haltenen Stoffe eingeht. Liegt die Reaktionstemperatur dieser Reaktion im Bereich der bei der Bildung des Glas schaumes herrschenden Temperatur, dann kann allein durc diese gasentwickelnde Reaktion der Gasdruck in den Scha blasen in dem Nachblähprozess auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Druckwert g bracht werden, d.h. in diesem Fall ist zur Durchführung
[0027] ( des Nachblähprozesses nur eine weitere Hitzeeinwirkung auf den Glasschaum nach seiner Bildung, jedoch keine Temperaturerhöhung desselben erforderlich. Trotzdem kann der Glasschaum natürlich auch in diesem Fall über die bei seiner Bildung herrschende Temperatur hinaus erhitzt werden, z.B. zur Beschleunigung des Reaktionsablaufes der gasentwickelnden Reaktion und/oder zur weiteren Erhöhung des Gasdruckes in den Schaumblasen sowie zur Verringerung der Oberflächenspannung und Zähigkeit des Glases. Wenn hingegen die Reaktionstemperatur der gasentwickelnden Reak¬ tion oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegt, dann ist zur Einleitung der Reaktion eine weitere Erhitzung des Glasschaumes in dem Nachblähprozess mindestens bis auf die Reaktionstempera- tur zwingend erforderlich, d.h. unter diesen Umständen wird in dem Nachblähprozess zunächst die Temperaturerhö¬ hung bis auf die Reaktionstemperatur bzw. die sich daraus ergebende Erhöhung des Gasdruckes in den Schaumblasen und die ebenfalls daraus resultierende Verminderung von Ober¬ flächenspannung und Zähigkeit des Glases wirksam, ehe mit einem weiteren Anstieg des Gasdruckes in den Schaumblasen die Wirkung der gasentwickelnden chemischen Reaktion ein¬ setzt. Die Reaktionstemperatür sollte daher zweckmässig nicht wesentlich über der bei der Bildung des Glasschaumes
[0028] OMPI W herrschenden Temperatur liegen, wenn der Nachblähpro¬ zess in erster Linie auf der gasentwickelnden chemische Reaktion beruhen soll.
[0029] Anstelle solcher Anteile eines Stoffes, der eine gasentwickelnde chemische Reaktion mit einem der i dem Glasschaum enthaltenen Stoffe eingeht, oder auch zu sätzlich dazu können dem Blähmittel ferner vorteilhaft Anteile eines im Nachblähprozess verdampfbaren, gegen¬ über den im Glasschaum enthaltenen Stoffen inerten Stof mit einer oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegenden Verdampfungstemperatu zugesetzt werden. Auch in diesem Falle sollte die Ver¬ dampfungstemperatur aus den gleichen Gründen, wie oben für die Reaktionstemperatur einer gasentwickelnden Reak tion erläutert, zweckmässig nicht wesentlich über der bei der Bildung, des Glasschaumes herrschenden Temperatu liegen, wenn der Nachblähprozess in erster Linie auf de Verdampfung des besagten inerten Stoffes beruhen soll, jedoch muss die Verdampfungstemperatur auf jeden Fall höher als die bei der Bildung des Glasschaumes herrsche de Temperatur sein, da andernfalls die Gefahr besteht, dass das herzustellende Schaumglas während des Nachbläh prozesses in sich zusammenfällt.
[0030]
Schliesslich können dem Blähmittel auch zu¬ sätzlich zu dem erwähnten chemisch reagierenden Stoff und/ oder dem genannten verdampfbaren Stoff oder aber anstelle derselben mit Vorteil Anteile eines im Nachblähprozess zersetzbaren Stoffes, der bei einer oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegen¬ den Zersetzungstemperatur Gas abspaltet, zugesetzt werden. Auch hier sollte die Zersetzungstemperatur zweckmässig nicht wesentlich über der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegen, wenn der Nachblähprozess in erster Linie auf der Gasabspaltung bei der Zersetzung beruhen soll.
[0031] Bei Verwendung von im Nachblähprozess durch chemische Reaktion gasentwickelnden und/oder verdampfen- den und/oder zersetzbaren und dabei gasabspaltenden Stof¬ fen als Blähmittelanteil wird jedenfalls dann, wenn die Reaktions- bzw. Verdampfungs- oder Zersetzungstemperatur nicht wesentlich über der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegt, die weitere Aufblähung des Glasschaumes bis zur Vereinigung von jeweils einer Viel¬ zahl benachbarter Schaumblasen zu einem einzigen Hohl¬ raum hauptsächlich durch Gasdruckanstieg in den Schaum¬ blasen über den mit der Bildung des Glasschaumes erreich¬ ten Druckwert hinaus verursacht, während bei einem ohne
[0032] OMPI solche Stoffe im Blähmittel durchgeführten, allein auf terer Erhitzung des Glasschaumes über die bei seiner Bi dung herrschende Temperatur hinaus basierenden Nachbläh prozess die weitere Aufblähung des Glasschaumes in erst Linie auf Verminderungen der Oberflächenspannung und de Zähigkeit des Glases beruht.
[0033] Zweckmässig erfolgt bei dem vorliegenden Ver¬ fahren die Bildung des Glasschaumes im Temperaturbereic zwischen 750°C und 900°C, und der Nachblähprozess wird vorteilhaft bei Temperaturen im Temperaturbereich von 800°C bis 1000°C oder bei Zusatz von Füllstoffen bis zu 1150°C durchgeführt.
[0034] Aus verfahrenstechnischen Gründen und im Hin¬ blick auf den technischen Aufwand und insbesondere den Energiebedarf für die Herstellung von Schaumglas nach d vorliegenden Verfahren ist es zweckmässig, den Glasscha unmittelbar im Anschluss an seine Bildung dem Nachbläh¬ prozess zu unterziehen. Es ist aber generell auch mögli und in bestimmten Fällen, wie z.B. bei der Verwendung v Glaspulver mit oberhalb der bei der Bildung des Glas¬ schaumes herrschenden Temperatur aussergewöhnlich stark abfallender Oberflächenspannung und Zähigkeit des Glase auch von Vorteil, den Glasschaum erst nach Zwischen¬ schaltung einer Abkühlungsphase dem Nachblähprozess zu unterziehen und hierzu dann erneut zu erhitzen. Zweck¬ mässig kann der Glasschaum dabei in der Abkühlungsphase bis auf Raumtemperatur abgekühlt und zur Durchführung des Nachblähprozesses dann wieder auf eine Temperatur über der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Tempera¬ tur erhitzt werden.
[0035] Die Erfindung betrifft ferner nach dem vorlie¬ genden Verfahren hergestelltes Schaumglas, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der überwiegende Teil des ge¬ samten Hohlraumvolumens des Schaumglases von Hohlräumen gebildet ist, von denen jeder in mindestens einer durch den Hohlraum verlaufenden Querschnittsebene eine Quer- schnittsfläche von wenigstens 0,5 cm aufweist.
[0036] Bei einer bevorzugten Ausbildungsform des nach dem vorliegenden Verfahrens hergestellten Schaumglases weist bei der Mehrzahl der Hohlräume mit wenigstens 0,5 cm 2
[0037] Querschnittsflache jeweils der Querschnitt mit der gröss- ten Querschnittsfläche des betreffenden Hohlraumes minde¬ stens einen, vorzugsweise zwei sich im rechten Winkel schneidende, Durchmesser auf, der bzw. die grösser als die Abmessung des Hohlraumes in Normalenrichtung zu diesem
[0038] Querschnitt sind. Mit besonderem Vorteil für die Wärme- . isolationseigenschaften des Schaumglases kann dabei die Mehrzahl der Hohlräume mit wenigstens 0,5 cm Querschnitts-
[0039] •gJREX
[0040] OMPI fläche in wenigstens näherungsweise gleicher, im wesent lichen mit der genannten Normalenrichtung übereinstimme der Abflächungsrichtung grob angenähert linsenförmig ab flacht sein.
[0041] Vorteilhaft kann ferner bei dem nach dem vorl genden Verfahren hergestellten Schaumglas zumindest bei
[0042] 2 der Mehrzahl de«. Hohlräume mit wenigstens 0,5 cm Quer¬ schnittsfläche an den Hohlrauminnenwänden ein metalli¬ scher Ueberzug niedergeschlagen sein. Schaumgläser mit einem solchen metallischen Ueberzug an den Hohlrauminne wänden weisen unter anderem in der Regel eine relativ h Sprödbruchfestigkeit auf.
[0043] Die Erfindung ist im folgenden an den allge¬ meinen herstellungstechnischen Grundlagen und einigen A führungsbeispielen des vorliegenden Verfahrens näher er läutert.
[0044] Für die Herstellung von Schaumglas nach dem v liegenden Verfahren wird zweckmässig ein 50 bis 99,5 Ge wichtsprozent, vorzugsweise 80 bis 99 Gewichtsprozent, Glaspulver enthaltendes Rohgemisch verwendet.
[0045] Vorzugsweise wird bei dem vorliegenden Verfah ren für das Glaspulver wenigstens zum überwiegenden Tei Glas mit einem mindestens teilweise innerhalb des Tempe turbereiches von 500°C bis 600°C liegenden Transformati
[0046] «^•§> bereich verwendet.
[0047] Mit Vorteil kann bei dem vorliegenden Verfahren, insbesondere bei Verwendung des hergestellten Schaum¬ glases als Bsu- und Isolierstoff, mindestens zum Teil pulverisiertes Abfallglas als Glaspulver für das Rohge¬ misch verwendet werden. Zur Herstellung von Schaumglas für das Bauwesen wird dabei zweckmässig im wesentlichen aus Gebrauchsgläsern, vorzugsweise Flaschenglas und sonsti¬ gem Behälterglas sowie Scheibenglas, bestehendes Abfall¬ glas verwendet. Zur Herstellung von Schaumglas für techni¬ sche Geräte, insbesondere zur Wärmeisolation sowie bei hoher Temperaturbeanspruchung, verwendet man zweckmässig im wesentlichen aus Gerätegläsern, vorzugsweise Borsili¬ katglas und/oder niedrigschmelzendem Bleiglas und/oder hochschmelzendem Kieselglas, bestehendes Abfallglas.
[0048] Das Abfallglas wird zweckmässig in einem Backen¬ brecher in Glassplitter von weniger als 5 mm Grosse zer¬ splittert und die Splitter dann in einer Scheibenschwing- ühle oder einer Kugelmühle zu Glaspulver mit Korngrössen bis höchstens 1 mm zer ahlen. In der Regel wird das so gewonnene Glaspulver bei dem vorliegenden Verfahren direkt, also ohne Aufteilung in Kornfraktionen, für das Rohge¬ misch verwendet. Insbesondere bei der Herstellung von Schaumglas für das Bauwesen nach dem vorliegenden Verfah-
[0049] "&ÖRE
[0050] OMPI ren empfiehlt es sich dabei schon aus Kostengründen, di obere Grenze des sich nach dem Zermahlen der Glassplitt ergebenden Korngrössenbereiches der Glaspulverkörner so hoch wie möglich bzw. wie für einen einwandfreien Ablau des vorliegenden Verfahrens gerade noch zulässig anzu¬ setzen, da natürlich bei vorgegebener Scheibenschwing- oder Kugelmühle die Dauer und damit die Kosten des Mahl vorganges umso grösser werden, je feiner die Glassplitt zermahlen werden müssen bzw. je geringer die die obere Grenze des Korngrössenbereiches der Glaspulverkörner bildende maximale Korngrösse sein muss. In diesem Zu¬ sammenhang ist zu erwähnen, dass beim vorliegenden Ver¬ fahren auch noch bei einer maximalen Korngrösse von 1 m mit einem einwandfreien Verfahrensablauf und einer gute Qualität des hergestellten Schaumglases gerechnet werde kann, wenn das Rohgemisch neben Glaspulver und Blähmitt bestimmte feinkörnige Zusatzstoffe, wie z.B. Ton ent¬ hält, während bei den bekannten Verfahren zur Herstellu von Schaumglas üblicherweise nur Glaspulver mit maximal Korngrössen in der Grössenordnung von Zehntelmillimeter verarbeitet werden können.
[0051] Natürlich ist es auch bei dem vorliegenden Ve fahren möglich und für bestimmte Verwendungszwecke des hergestellten Schaumglases von Vorteil, die Glassplitte feiner zu zermahlen, z.B. bis auf eine maximale Korn¬ grösse von 0,5 mm oder in speziellen Fällen sogar bis auf eine maximale Korngrösse von 0,25 mm. Das kommt haupt¬ sächlich dann in Frage, wenn die vorgenannten feinkörnigen Zusatzstoffe aufgrund des vorgesehenen Verwendungszweckes oder auch aus anderen Gründen unerwünscht sind. In diesem Fall sollte das Rohgemisch zweckmässig einen Anteil an sehr feinkörnigem Glaspulver, vorzugsweise mit Korngrössen unter 50 u, enthalten und dazu ist es in der Regel erfor¬ derlich, die Glassplitter feiner als bis zu einer maxi¬ malen Korngrösse von 1 mm zu zermahlen. Im Falle einer direkten Verwendung des aus dem Mahlvorgang hervorgehen¬ den Glaspulvers für das Rohgemisch kann man dabei ent¬ weder so vorgehen, dass die Glassplitter bis auf eine derart geringe maximale Korngrösse zermahlen werden,, dass der mit sinkender maximaler Korngrösse ansteigende Anteil an sehr feinen Glaskörnern in dem gewonnenen Glas¬ pulver dem erforderlichen Anteil an sehr feinkörnigem Glaspulver im Rohgemisch entspricht, oder aber man kann einen Teil der Glassplitter bis auf eine erste vorge¬ stimmte maximale Korngrösse von z.B. 0,5 mm, bei der Anteil an sehr feinkörnigem Glaspulver noch unterhalb des erforderlichen Wertes liegt und den anderen Teil der Glassplitter bis auf eine zweite vorbestimmte maximale Korngrösse von z.B. 0,25 mm, bei der der Anteil an sehr feinkörnigem Glaspulver bereits oberhalb des erforder¬ lichen Wertes liegt, zermahlen und das Verhältnis des einen zum anderen Teil so wählen, dass die Mischung der aus den beiden Teilen hervorgegangenen Glaspulver den erforderlichen Anteil an sehr feinkörnigem Glaspulver enthält. Eine weitere Möglichkeit, die insbesondere bei der Herstellung von Schaumglas für technische Geräte un sonstige Spezialzwecke in Betracht kommt, besteht darin das aus dem Mahlvorgang hervorgegangene Glaspulver an- schliessend, z.B. mit Hilfe einer Vibrationssiebmaschin in mehrere Kornfraktionen aufzuteilen und das für das Rohgemisch zu verwendende Glaspulver dann aus bestimmte den Erfordernissen bei der Herstellung des betreffenden Schaumglases entsprechenden Anteilen der verschiedenen Kornfraktionen zusammenzusetzen. Vorteilhaft kann das Glaspulver dabei aus Glaskörnern einer ersten Kornfrak¬ tion mit mittelgrossen Körnern, z.B. mit einer Korngrös zwischen 125 und 250 u , einer zweiten Kornfraktion mit feinen Körnern, z.B. mit Korngrössen zwischen 50 und 125 u und einer dritten Kornfraktion mit sehr feinen Körnern, z.B. mit Korngrössen unter 50 u, zusammenge¬ setzt sein und die Anteile der einzelnen Kornfraktionen können zur Erzielung einer möglichst dichten Kornpackun
[0052] -
[0053] ^ zweckmässig derart gewählt sein, dass die in einer gleich- massigen Mischung der Kornfraktionen zwischen den Körnern der ersten Kornfraktion verbleibenden Zwischenräume von Körnern der zweiten Kornfraktion und die dann noch ver¬ bleibenden Zwischenräume zwischen den Körnern der ersten und zweiten Kornfraktion von Körnern der dritten Kornfrak¬ tion ausgefüllt sind. Da die letztgenannte Möglichkeit jedoch mehrere zusätzliche Verfahrensschritte bei der Her¬ stellung des Glaspulvers, nämlich die Aufteilung der aus dem Mahlvorgang hervorgegangenen Glaskörner in Kornfrak¬ tionen, die Abmessung der zur Zusammensetzung des Glas¬ pulvers erforderlichen Anteile der verschiedenen Kornfrak¬ tionen und schliesslich die Mischung dieser Anteile, not¬ wendig macht, ist ihre Anwendung hauptsächlich auf die Fälle beschränkt, wo die Verwendung von Glaspulver mit einer ganz bestimmten Korngrössenverteilung für einen ein¬ wandfreien Verfahrensablauf bei der Herstellung des Schaumglases oder für die Qualität des hergestellten Schaumglases von wesentlicher Bedeutung ist.
[0054] Als Blähmittel wird bei dem vorliegenden Verfah¬ ren zweckmässig ein feinkörniges Material verwendet, das durch chemische Reaktion mit einem im Rohgemisch enthalte¬ nen oder sich bei der Erhitzung desselben bildenden Stoff und/oder durch thermische Dissoziation und/oder durch Ver-
[0055] ^■ OMPI dampfung bzw. Sublimation ein Blähgas entwickelt, das erst bei einer Temperatur oberhalb der den Uebergang d Rohgemisches zu einer zähflüssigen Masse markierenden Verklebungstemperatur der das Glaspulver bildenden Gla körner, vorzugsweise bei einer Temperatur über 600°C, einen Partialdruck erreicht, der dem auf den Rohgemisc kuchen einwirkenden Aussendruck entspricht, und das be¬ reits bei einer Temperatur unterhalb der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuche vorzugsweise bei einer Temperatur unter 900°C, den zur Blasenbildung erforderlichen, der Summe des auf den Ro mischkuchen einwirkenden Aussendruckes und des durch d Oberflächenspannung an der Innenwand einer sich um Blähmittelkorn von der Grosse d bildenden Blase erze ten Blasenüberdruckes p = 4Ö/d entsprechenden Part druck erreicht.
[0056] Zur Vermeidung eines unnötigen Mehrverbrauche von an der Blasenbildung nicht teilnehmenden Blähmittel und auch zur Vermeidung ungünstiger Einflüsse des Bläh¬ mittels auf die Konsistenz des den Glasschaum bildenden Glases sollte beim vorliegenden Verfahren zweckmässig ein in der den Rohgemischkuchen bildenden Masse nur zu
[0057] 4S_≥. weniger als 1 Gewichtsprozent der Masse lösliches, vor¬ zugsweise in der Masse unlösliches Blähmittel verwendet werden.
[0058] Im einzelnen kann bei dem vorliegenden Verfahren als Blähmittel vorteilhaft ein Stoff aus der die Erd- alkalicarbonate, Siliziumkarbide und Talk sowie die Oxide von Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrer dieser Stoffe ver¬ wendet werden. Mit besonderem Vorteil kann das Blähmittel dabei mindestens zum Teil aus Siliziummonokarbid bestehen. Dabei können neben reinem Siliziummonokarbid auch Gemische desselben mit mindestens einem Oxid der Metalle Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen verwendet werden. Die Ver¬ wendung von Siliziummonokarbid als wesentlicher Bestandteil des Blähmittels hat, wie im folgenden anhand eines Aus¬ führungsbeispiels noch näher erläutert werden wird, ins¬ besondere beachtliche Vorteile für den Ablauf des Nach¬ blähprozesses. Günstige Ergebnisse werden bei dem vorlie¬ genden Verfahren ferner auch mit einem mindestens zum Teil aus Talk bestehenden Blähmittel erzielt. Vorzugs¬ weise wird dabei als Blähmittel ein Gemisch aus Talk und Kalzit oder aus Talk und Kalzit und Braunstein oder aus Talk und mindestens einem Oxid der Metalle Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen verwendet. Des weiteren konnten
[0059] OMPI bei dem vorliegenden Verfahren auch mit mindestens zum Teil aus Kalzit bestehenden Blähmittels recht gute Res tate erreicht werden.
[0060] Hinsichtlich der äusserlichen Beschaffenheit des Blähmittels ist beim vorliegenden Verfahren zu bea ten, dass als Blähmittel zweckmässig ein körniges Mate rial mit einer vorzugsweise im Bereich zwischen 5 und 2 der vorgesehenen mittleren Schaumblasengrösse des Glas¬ schaumes liegenden mittleren Kornögrösse verwendet wir Vorteilhaft kann als Blähmittel ein feinkörniges Mater mit Korngrössen unter 100 u, vorzugsweise unter 20 u, verwendet werden. Wird als Blähmittel ein das Blähgas hauptsächlich durch thermische Dissoziation und/oder Ve dampfung oberhalb des Transormationsbereiches des Glase entwickelndes körniges Material verwendet, dann sollte die Korngrössen der Blähmittelkörner zur Erzielung eine Glasschaumes mit grösseren Schaumblasen um die einzelne Körner zweckmässig im wesentlichen über 10 u, vorzugswe über 20 u , liegen, denn bei thermisch dissoziierenden o verdampfenden Blähmitteln bildet sich um jedes Blähmitt korn eine Schaumblase, deren Endgrösse in erster Linie von dem sich bei vollständiger Dissoziation oder Verdam des betreffenden Blähmittelkornes ergebenden fasvolumen bestimmt ist und bei Korngrössen unter 10 u in der Rege
[0061] "3 ( __ unter 0,2 mm liegt und bei einem aus so feinen Schaum¬ blasen bestehenden Glasschaum gestaltet sich der Nachbläh¬ prozess relativ schwierig, weil sich ja dann z.B. zur Bil¬ dung eines 1 cm grossen Hohlraumes über 100^*000 Schaum¬ blasen vereinigen müssen. Wenn hingegen als Blähmittel ein das Blähgas hauptsächlich durch oberhalb des Trans¬ formationsbereiches des Glases ablaufende chemische Reak¬ tion entwickelndes körniges Material verwendet wird, dann sollten die Korngrössen der Blähmittelkörner, zur Erzie¬ lung eines möglichst grossen Verhältnisses von Reaktions¬ fläche zur Reaktionsstoffmenge bzw. von Kornoberfläche zu Kornvolumen zweckmässig im wesentlichen unter 10 u liegen, denn erfahrungsgemäss ergeben sich bei chemisch reagie¬ renden Blähmitteln grössere Schaumblasen, als nach der Korngrösse der Blähmittelkörner und dem sich daraus erge¬ benden Volumen des gasförmigen Reaktionsproduktes zu er¬ warten wäre, und dann rückt natürlich der Gesichtspunkt eines möglichst schnellen Reaktionsablaufes und damit also eines möglichst grossen Verhältnisses von Kornoberfläche zu Kornvolumen in den Vordergrund.
[0062] Sollen bei dem nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Schaumglas die einzelnen, durch- Vereini¬ gung einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen gebildeten Hohlräume innerhalb des Schaumglases näheurngsweise gleich gross sein - was im Hinblick auf möglichst gute Wärmeis lationseigenschaften des Schaumglases in der Regel ange strebt wird - dann ist es von Vorteil, wenn auch schon Schaumblasen des Glasschaumes, von dem bei dem Nachbläh prozess ausgegangen wird, näherungsweise gleich gross sind, und um das zu erreichen, wird zweckmässig als Blä mittel ein körniges Material verwendet, das zur Erzielu von Glasschaum mit Schaumblasen von annähernd einheit¬ licher Grosse um die einzelnen Körner im wesentlichen aus Körnern einheitlicher Grosse mit einer unter 20 % liegenden Grössentoleranz gegenüber einem Nennwert der Korngrösse besteht.
[0063] Hinsichtlich der erforderlichen Menge an Bläh mittel gilt für das vorliegende Verfahren prinzipiell, dass der Prozentsatz des Gewichtanteiles des Blähmittel am Gesamtgewicht des Rohgemisches grösser als das 1,2- fache des Verhältnisses der Summe der Molekulargewicht¬ zahlen der zur Bildung eines Moleküls des Blähgases erforderlichen Moleküle des Blähmittels zum Produkt aus der der vorgesehenen Dichte des Schaumglases entspreche Dichtezahl und dem Temperaturwert in °K der bei der Bil dung des Glasschaumes herrschenden absoluten Temperatur sein sollte. Als Richtwert kann man davon ausgehen, das dieser Prozentsatz mindestens das Dreifache des besagte Verhältnisses betragen sollte. Nach oben zu gibt es keinen zwingenden Maximalwert für den Gewichtsanteil des Bläh¬ mittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches, jedoch hat sich in der Praxis gezeigt, dass dieser Gewichtsanteil zweckmässig unter 10 % liegen sollte.
[0064] Im einzelnen gelten für -die Bemessung des Ge¬ wichtsanteiles des Blähmittels am Gesamtgewicht des Roh¬ gemisches folgende Richtlinien:
[0065] Wird als Blähmittel ein körniges Material ver¬ wendet, das erst bei Temperaturen oberhalb der Umschlies- sungstemperatur, bei der die Blähmittelkörner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und die im Temperaturbereich zwischen der den Uebergang des Rohgemisches zu einer noch offen¬ porigen zähflüssigen Masse markierenden Verklebungstempera- tur der das Glaspulver bildenden Glaskörner und der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens liegt, ein Blähgas mit einem über dem auf den Rohgemisch¬ kuchen einwirkenden Aussendruck liegenden Partialdruck ent¬ wickelt, dann sollte der Gewichtsanteil des Blähmittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches zweckmässig kleiner als 2,5 % sein und vorzugsweise zwischen 1 % und 2 %
[0066] IPO liegen. Diese niedrigen Gewichtsanteile sind in diesem Fall durchaus ausreichend, weil ein Verlust an Blähgas wegen der gasdichten Umschliessung der Blähmittelkörner noch vor der Gasbildung praktisch nicht auftritt. Wird hingegen als Blähmittel ein körniges Material verwendet das schon bei Temperaturen unterhalb der vorgenannten Umschliessungstemperatur ein Blähgas mit einem über dem auf den Rohgemischkuchen einwirkenden Aussendruck liege den Partialdruck entwickelt, dann sollte der Gewichtsan teil des Blähmittels' am Gesamtgewicht des Rohgemisches auf jeden Fall grösser als 1 % sein und vorzugsweise zwischen 2 % und 5 % liegen, denn in diesem Fall tritt wegen des unterhalb der Umschliessungstemperatur noch offenporigen Rohgemischkuchens ein nicht unbeträchtlich Verlust an Blähgas auf, der durch einen entsprechend hö ren Gewichtsanteil des Blähmittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches ausgeglichen werden muss.
[0067] . Wird ferner als Blähmittel ein Material ver¬ wendet, das in der den Rohgemischkuchen bildenden Masse lösliche Bestandteile enthält, dann sollte der Gewichts anteil jedes einzelnen dieser Bestandteile am Gesamtge¬ wicht des Rohgemisches zweckmässig grösser als der in d Rohgemischkuchen lösliche Gewichtsanteil des betreffend Bestandteiles und vorzugsweise mindestens doppelt so gr
[0068] - wie dieser lösliche Gewichtsanteil sein.
[0069] Mit besonderem Vorteil kann bei dem vorliegenden Verfahren als Blähmittel auch ein Material verwendet wer¬ den, das Bestandteile enthält, die bei einer über dem Transformationsbereich des das Glaspulver bildenden Glases liegenden Reaktionstemperatur chemisch miteinander reagie¬ ren und als Reaktionsprodukt mindestens einen Teil des Blähgases erzeugen und die vorzugsweise gegenüber der den Rohgemischkuchen bildenden Masse inert und in derselben unlöslich sind. Die Reaktionstemperatur sollte dabei zweckmässig im Bereich zwischen der oben genannten Um¬ schliessungstemperatur und der ebenfalls oben genannten Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens liegen. Mit sol¬ chen Blähmitteln lässt sich durch eine im Hinblick auf die Reaktionstemperatur geeignete Wahl der miteinander reagierenden Blühmittelbestandteile in Verbindung mit einer geeigneten Wahl der Gewichtsteile dieser mit¬ einander reagierenden Blähmittelbestandteile am Gesamt¬ gewicht des Rohgemisches eine genaue Steuerung sowohl des Bläh- wie auch des Nachblähprozesses erreichen.
[0070] Zur Erzielung bestimmter Eigenschaften des nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Schaumglases und/oder zur Beeinflussung des Verfahrensablaufes bei seiner Herstellung können dem Rohgemisch neben den beiden
[0071] W1PO Grundkomponenten Glaspulver und Blähmittel bestimmte Zusatzstoffe, wie z.B. Füllstoffe, Flussmittel, farbge¬ bende Zusätze, Anrührflüssigkeiten, usw. beigemengt wer den. Im einzelnen gelten für die Beimengung solcher Zu¬ satzstoffe zum Rohgemisch im wesentlichen folgende Rich linien :
[0072] Zur Heraufsetzung der den Uebergang des Roh¬ gemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildend Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markie renden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens und/oder der Umschliessungstemperatur, bei der die Blähmittel¬ körner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden, kann dem Roh¬ gemisch zweckmässig ein inerter oder mit im Rohgemisch enthaltenen bzw. bei dessen Erhitzung entstehenden Stof reagierender Füllstoff zugesetzt werden. Mit solchen Füllstoffen wird in der Regel die Zähigkeit der den Roh gemischkuchen bildenden zähflüssigen Masse heraufgesetz Das kann beim vorliegenden Verfahren insbesondere für d Nachblähprozess von Bedeutung sein, denn der Nachbläh¬ prozess wird ja in den meisten Fällen bei Temperaturen oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschen den sogenannten Blähtemperatur durchgeführt und sollte andererseits zur Vermeidung von Schwierigkeiten bei sei
[0073] O Ablauf unterhalb der erwähnten Fliesstemperatur durchge¬ führt werden, so dass bei relativ hohen Blähtemperaturen eine Heraufsetzung der Zähigkeit und damit der Fliess¬ temperatur von wesentlichem Vorteil sein kann. Als Füll¬ stoff kommt beim vorliegenden Verfahren in erster Linie ein Stoff aus der die Stoffe Quarzmehl, Schamottepulver, Kaolin, Korundpulver und Ton umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrerer dieser Stoffe in Betracht. Gene¬ rell sollte der verwendete Füllstoff zweckmässig möglichst feinkörnig sein und mittlere Korngrössen von weniger als 10011, vorzugsweise weniger als 10 u, aufweisen, was bei den vorgenannten Stoffen in der Regel gegeben bzw. reali¬ sierbar ist. Der Gewichtsanteil des Füllstoffes am Gesamt¬ gewicht des Rohgemisches sollte zweckmässig unter 50 % und vorzugsweise im Bereich zwischen 10 % und 30 I liegen.
[0074] Zur Herabsetzung der den Uebergang des Rohge¬ misches zu einer noch offenporigen zähflüssigen Masse mar¬ kierenden Verklebungstemperatur das das Glaspulver bilden¬ den Glases und/oder der Umschliessungstemperatur, bei der die Blähmittelkörner von der den Rohgemischkuchen bilden¬ den Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und/oder der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens können dem Rohgemisch zweckmässig die Viskosität des Rohgemischkuchens herabsetzende Flus mittel zugesetzt werden. Der Zusatz von Flussmitteln kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die Gasentwic lung des zu verwendenden Blähmittels schon bei relativ niedrigen Temperaturen einsetzt und die erwähnte Um¬ schliessungstemperatur ohne einen Zusatz von Flussmitte zum Rohgemisch oberhalb der Temperatur liegen würde, be der die Gasentwicklung einsetzt. In diesem Fall wird di Umschliessungstemperatur zweckmässig durch den Zusatz eines Flussmittels auf einen Wert herabgesetzt, der unt halb der Temperatur liegt, bei der die Gasentwicklung d Blähmittels einsetzt. Als Flussmittel kann dabei vor¬ teilhaft Borsäure oder Lithiumcarbonat verwendet werden. Der Gewichtsanteil des Flussmittels am Gesamtgewicht de Rohgemisches sollte in diesem Fall vorzugsweise zwische 0,2 % und 1 % liegen.
[0075] Zur Herstellung von farbigem Schaumglas nach dem vorliegenden Verfahren kann dem Rohgemisch ferner v teilhaft ein farbgebender Zusatz beigemengt werden, vor zugsweise ein Stoff aus der die Uebergangsmetalloxide u Chromate sowie Nickelmonoxid, Mangandioxid, Kobalt-(III) oxid, Eisen-(III)-oxid, Chrom-(III)-oxid und Vanadin-(V) oxid umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrere dieser Stoffe. Zu beachten ist dabei, dass verschiedene dieser Stoffe und insbesondere der angegebenen Metall¬ oxide gleichzeitig auch als Blähmittel wirken können, was bei der Auswahl des zu verwendenden Blähmittels und auch bei der Bemessung des Gewichtsanteiles desselben am Gesamtgewicht des Rohgemisches zu berücksichtigen ist. In-besonderen Fällen kann der farbgebende Zusatz auch allein gleichzeitig das Blähmittel bilden. Der Gewichts¬ anteil des farbgebenden Zusatzes am Gesamtgewicht des Rohgemisches sollte in der Regel möglichst gering gehalten werden und vorzugsweise zwischen 0,5 % und 10 % liegen. Von Vorteil für den Verfahrensablauf des vorliegenden Verfahrens kann es ferner sein, das Rohgemisch zur Verein¬ fachung der Erzielung einer gleichmässigen Verteilung seiner Bestandteile im Gemisch und/oder zur Verbesserung des Blähvorganges und einer damit verbundenen Erhöhung der Festigkeit des hergestellten Schaumglases mit einer Anrührflüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser, zu einem Teig zu vermengen und dann in Teigform bis zur Entstehung einer im wesentlichen homogenen Mischung zu rühren und den Teig dann bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise im Tem¬ peraturbereich zwischen 100°C und 120°C zu trocknen. Soll dem Rohgemisch neben einer solchen Anrührflüssigkeit auch ein Flussmittel beigemengt werden, dann ist als Flussmittel zweckmässig ein in der Anrührflüssigkeit löslicher Stoff, bei Wasser als Anrührflüssigkeit vor - zugsweise Borsäure, zu verwenden und das Flussmittel vo der Vermengung der Anrührflüssigkeit mit dem Rohgemisc in der Anrührflüssigkeit aufzulösen.
[0076] Ein solches Anrühren des Rohgemisches mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit ist- beim vorliege den Verfahren aber nicht unbedingt erforderlich. Viel¬ mehr besteht in vielen Fällen auch die Möglichkeit, das Rohgemisch zur Durchführung des Blähprozesses -im trocke nen Zustand zu erhitzen und das hat natürlich den Vorte dasS der erwähnte Verfahrensschritt der Trocknung des Rohgemischteiges eingespart werden kann. In diesen, zu Beispiel bei der Verwendung von Siliziummonokarbid als Hauptbestandteil des Blähmittels möglichen, Fällen wird das •Rohgemisch zur Erzielung einer gleichmässigen Verte lung seiner Bestandteile im Gemisch im trockenen Zustan bis zur Entstehung einer im wesentlichen homogenen Mischung durchmischt, vorzugsweise gerührt und dann zur Durchführung des Blähprozesses im trockenen Zustand er¬ hitzt.
[0077] Zur Herstellung von Schaumglasformkörpern nac dem vorliegenden Verfahren kann man das Rohgemisch zwec mässig in entsprechenden Formen erhitzen. Durch die Ver wendung von Formen, in denen das Rohgemisch erhitzt wird, lässt sich auch ein Auseinanderlaufen des Rohgemisch¬ kuchens während des Bläh- oder Nachblähprozesses ver¬ meiden. Vorteilhaft können für diesen Zweck Formen aus Keramik oder aus Metall, vorzugsweise zunderfreiem Stahl, benutzt werden, die zweckmässig zur Vereinfachung der Entnahme des hergestellten Schaumglasformkörpers aus der Form zerlegbar sein sollten. Um eine Verklebung oder ein Anhaften des Schaumglases an den Innenwänden der Formen auszuschliessen, ist es ferner zweckmässig, die Formen vor der Einbringung des Rohgemisches an ihren Innenwänden mit einem Ueberzug aus einem aufgeschlämmten Gips-Sand- Gemisch oder Koalin-Graphit-Gemisch zu versehen. Das gilt insbesondere für Metallformen, weil dort die Gefahr eines solchen Anhaftens relativ gross ist. Wenn das Roh¬ gemisch, wie oben erläutert, mit .einer Anrührflüssigkeit zu einem Rohgemischteig vermengt wird, dann ist es bei der Verwendung von Formen für die Erhitzung des Rohge¬ misches in der Regel von Vorteil, wenn der Rohgeraisch- teig erst nach der Einbringung in die Form getrocknet wird, weil der teig den unteren Teil der Form vollständig und gleichmässig ausfüllt, was sich mit bereits getrock¬ neten Rohgemischbrocken in der Regel nicht erreichen lässt Ausserdem kann der Rohgemischteig nach Einbringung in die
[0078] UREA OMPI
[0079] WIPO Form jedenfalls bei der Verwendung von DurchlaufÖfen fü die Erhitzung des Rohgemisches in den meisten Fällen in dem gleichen Ofen oder der Vorzone desselben getrocknet werden, in dem anschliessend beim Durchlauf der Form durch den Ofen die Erhitzung des Rohgemisches auf die Bläh- bzw. Nachblähtemperaturen erfolgt.
[0080] Mit Vorteil kann bei dem vorliegenden Verfahr zur Herstellung eines Schaümglasformkörpers eine im we¬ sentlichen geschlossene, zerlegbare Form mit einem den Abmassen des Schaümglasformkörpers angepassten Hohlraum verwendet und in die Form eine dem Produkt aus dem Volu men des Hohlraumes und der vorgesehenen Dichte des Scha glasformkörpers entsprechende Gewichtsmenge des Rohge¬ misches eingebracht werden. Das Rohgemisch wird in dies Fall zweckmässig in trockenem Zustand gemischt und in d Form eingebracht, da bei geschlossenen Formen die Abfüh rung des bei der Trocknung von feucht eingebrachtem Roh gemisch entstehenden Dampfes der Anrührflüssigkeit ge¬ wisse Schwierigkeiten bereitet. Es ist aber natürlich auch eine Einbringung des Rohgemisches in feuchten Zu¬ stand möglich, nur sollte dann entweder die Form erst nach dem Trocknen des Rohgemisches geschlossen werden oder es sollten an der Oberseite der Form kleine Oeff- nungen vorgesehen werden, durch die der Dampf abströmen kann. Bei der Einbringung des Rohgemisches im feuchten Zustand ist ferner zu berücksichtigen, dass die Gewichts¬ menge des eingebrachten feuchten Rohgemisches um das Ge¬ wicht der in demselben enthaltenen Anrührflüssigkeit grösser als bei der Einbringung in trockenem Zustand sein muss. Allgemein hat die Herstellung von Schaumglasform¬ körpern mit solchen geschlossenen Formen den Vorteil einer hohen F.ormgenauigkeit der hergestellten Schaumglas¬ körper, sofern durch geeignete Verfahrensführung sowie ge¬ eignete Zusammensetzung des Rohgemisches dafür Sorge getragen wird, dass der sich im Blähprozess bildende und im Nachblähprozess weiter aufblähende Glasschaum den von der Form umschlossenen Hohlraum beim Abschluss des Nachblähprozesses vollständig ausfüllt und das lässt sich in der Regel dann erreichen, wenn der Glasschaum in der Endphase des Nachblähprozesses eine genügende ge¬ ringe Zähigkeit hat, um sich lückenlos an die Form der Hohlraumwände anpassen zu können. Allerdings ist der Auf¬ wand für die Herstellung von Schaumglasformkörpern bei der Verwendung von Formen und insbesondere von geschlosse¬ nen Formen relativ hoch, weil neben den für die Formen erforderlichen Investitionen auch ein beträchtlicher Ar¬ beitsaufwand für die Vorbereitung (Zusammensetzen und Ausschlämmen) der Formen vor Verfahrensbeginn und die Zer-
[0081] -gU E_ä OMPI
[0082] Λ. WIPO - legung derselben nach Verfahrensabschluss erforderlich ist. Zwar lässt sich dieser Herstellungsaufwand bei ein fachen Formen der herzustellenden Schaumglasformkörper, wie z.B. quaderförmigen Bausteinen dadurch verringern, dass man anstelle von durch einen Durchlaufofen hindurc laufenden Einzelformen einen Schachtofen mit dem Quer¬ schnitt der herzustellenden Formkörper verwendet, dem e gangsseitig kontinuierlich Rohgemisch zugeführt wird un der ausgangsseitig ähnlich einem Extruder kontinuier¬ lich eine Schaumglasstange mit dem Querschnitt der her¬ zustellenden Formkörper abgibt, aber erstens erfordern solche Schachtöfen wegen der komplizierten Förderein¬ richtung einen wesentlich höheren Investitionsaufwand als die üblichen DurchlaufÖfen und zweitens muss dann jeder einzelne Formkörper von der hergestellten Schaum¬ glasstange abgeschnitten werden, so dass auch, die Ver¬ wendung eines solchen Schachtofens eine wirklich beträc liche Senkung des Herstellungsaufwandes nicht erreicht werden kann.
[0083] Hingegen lässt sich beim vorliegenden Verfahre eine wesentliche Senkung des Herstellungsaufwandes für Schäumglasformkörper dann erzielen,, wenn entweder zur Herstellung Formen, wie z.B. dünnwandige Einzelformen a vorgebranntem oder getrocknetem Ton verwendet werden, di nach Abschluss des Herstellungsprozesses einen integrier¬ ten Bestandteil, wie z.B. eine Ummantelung des herge¬ stellten Formkörpers bilden oder wenn auf hohe Form¬ genauigkeit verhichtet werden kann bzw. wenn an Ecken und Kanten der herzustellenden Formkörper abgerundete Formen in Kauf genommen werden können. Im letzteren Fall kann nämlich auf die Verwendung von Formen ganz verzichtet werden, wenn dem Rohgemisch zur Vermeidung eines Auseinanderlaufens des Rohgemischkuchens bzw. des Glasschaumes während des Bläh- oder Nachblähprozesses ein die Zähigkeit des Rohgemischkuchens bzw. des Glas¬ schaumes erhöhender Stoff zugesetzt wird. Als solche Stoffe sind neben anderen Ton sowie Koalin sehr gut ge¬ eignet. Erforderlich ist bei dem Verzicht auf- Formen allerdings, dass das Rohgemisch bereits als eigenstabiler Formkörper, dessen Gewicht (im trockenen oder getrockne¬ ten Zustand) etwa dem Gewicht des herzustellenden Schaüm¬ glasformkörpers entspricht und dessen Abmasse proportional zu den Abmassen des herzustellenden Formkörpers sind, in den zur Erhitzung des Rohgemisches dienenden Ofen einge¬ bracht wird. Das lässt sich bei der Verwendung von Ton als zähigkeitserhöhender Stoff dadurch erreichen, dass das Rohg.emisch mit dem Ton und relativ wenig Wasser ange¬ rührt wird und so eine plastisch verformbare Masse herge- stellt wird, die dann in die Form des besagten eigensta bilen Formkörpers gebracht und in diesem Zustand vor de Einbringung in den zur Erhitzung des Rohgemisches diene den Ofen getrocknet wird. Andere Möglichkeiten zur Bild des besagten eigenstabilen Formkörpers bestehen in eine trockenen Pressung des Rohgemisches oder in der Verwen¬ dung von klebenden Zusätzen zum Rohgemisch, jedoch hat sich die Bildung aus einer mit Ton hergestellten plasti verformbaren Masse als einfachste und günstigste Method erwiesen. Allgemein ist bei einem Verzicht auf Formen zu beachten, dass die vorgesehenen Temperaturwerte und Erhitzungszeiten beim Bläh- und Nachblähprozess genau eingehalten werden, dass die Temperaturerhöhung beim Nachblähprozess gegenüber dem Blähprozess möglichst ge¬ ring gehalten wird, was sich z.B. durch Blähmittel mit miteinander reagierenden Bestandteilen erreichen lässt, und dass unnötige, nicht zur Deckung von irgendwelchen Verlusten bestimmte Blähmittelüberschüsse vermieden wer den. Bei Einhaltung dieser Bedingungen lässt sich trotz des Verzichtes auf Formen noch eine relativ gute Form¬ genauigkeit der hergestellten Schaumglasformkörper er¬ reichen.
[0084] Für die Verfahrensführung gilten beim vorlieg den Verfahren allgemein folgende Richtlinien: Das Rohgemisch wird im trockenen oder getrock¬ neten Zustand in einem vorgeheizten Ofen, dessen Ofert- temperatur unterhalb der Umschliessungstemperatur, bei der die Blähmittelkörner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen - werden und die vorzugsweise zwischen 400°C und 700°C liegt, oder in eine Ofenzone entsprechender Temperatur eingebracht und in dem Ofen bzw. der Ofenzone zunächst bis annähernd auf die dort herrschende Temperatur er¬ hitzt. Anschliessend wird der sich bildende Rohgemisch¬ kuchen, vorzugsweise innerhalb von 20 bis 60 Minuten, durch Erhöhung der Ofentemperatur oder Verlagerung in eine Ofenzone höherer Temperatur auf die zur Bildung des Glasschaumes erforderliche, im Temperaturbereich zwischen der Umschliessungstemperatur und der den Ueber¬ gang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens liegende und vorzugsweise in den Bereich von 700°C bis 900°C fallende Blähtemperatur weiter erhitzt. Danach wird dann der Nachblähprozess durchgeführt und das ge¬ bildete Schaumglas im Anschluss daran, vorzugsweise innerhalb von weniger als 30 Minuten, durch Verringerung der Ofentemperatur oder Verlagerung in eine Ofenzone
[0085] ^~W £
[0086] OMPI tieferer Temperatur mindestens bis auf eine Temperatur nahe der oberen Grenze des Transformationsbereiches des das Schaumglas bildenden Glases, vorzugsweise bis auf e in den unteren Teil des Transformationsbereiches fallen Temperatur, abgekühlt und danach, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines zur Beeinflussung der Werkstoff eigenschaften des fertigen Schaumglases dienenden Nachb handlungsprozesses, auf Raumtemperatur abkühlen gelasse Vorteilhaft wird das gebildete Schaumglas dabei im An- schluss an den Nachblähprozess nur kurzzeitig auf eine den Transformationsbereich des das Schaumglas bildenden Glases, vorzugsweise in den unteren Teil desselben, fall de Temperatur abgekühlt und danach in einem zur Erzielu minimaler Eigenspannungen in der Schaumstruktur dienen- den Anlassvorgang wieder auf eine Temperatur oberhalb de Transformationsbereiches erhitzt und anschliessend in ei über mehrere Stunden andauernden Abkühlvorgang allmählic auf eine Temperatur unterhalb des Transformationsbereich abgekühlt und danach dann, vorzugsweise in einer Raum¬ temperatur aufweisenden Umgebung, auf Raumtemperatur ab¬ kühlen gelassen. Bei einer Herstellung von Schaumglas nach dem vorliegenden Verfahren in grösserem Massstab^', z.B. bei der Fertigung von Bausteinen aus Schaumglas ist es im Sinne einer rationellen Fertigung von Vorteil, wen die Erhitzung des Rohgemisches bis zur Schaumglasbildung und die anschliessende Abkühlung des gebildeten Schaum¬ glases in einem Tunnel- oder Stossofen vorgenommen wird und durch schrittweise oder kontinuierliche Werkstück¬ verlagerung in Ofenzonen unterschiedlicher Temperatur sowie Steuerung der Durchlaufgeschwindigkeit der Werk¬ stücke durch den Ofen bzw. die einzelnen Ofenzonen ein vorbestimmter zeitlicher Temperaturverlauf der Erhitzungs¬ und Abkühlungsvorgänge eingehalten wird.
[0087] Neben der oben erwähnten thermischen Nachbe¬ handlung kann das nach dem vorliegenden Verfahren herge¬ stellte Schaumglas zur Verbesserung seiner Werkstoff¬ eigenschaften ferner auch einer mechanischen Nachbehand¬ lung unterzogen werden, und zwar indem das gebildete Schaumglas im warmplastischen Zustand bei einer Tempera¬ tur oberhalb des Transformationsbereiches des das Schaum¬ glas bildenden Glases verformt wird. Dabei kann das Schaumglas zur Erhöhung der Steifigkeit in einer vorbe¬ stimmten Nelastungsrichtung zweckmässig in Richtung quer zu dieser Belastungsrichtung zusammengequetscht werden, wobei die in dem Nachblähprozess durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen ent¬ standenen Hohlräume linsenförmig abgeflacht werden. Eben¬ so kann das Schaumglas auch zur Erhöhung der Wärme- dämmung in einer vorbestimmten Wärmeflussrichtung in. R tung parallel zu dieser Wärmeflussrichtung zusammenge¬ quetscht werden, wobei die in dem Nachblähprozess ent¬ standenen Hohlräume ebenfalls linsenförmig abgeflacht werden. Des weiteren kann das Schaumglas zur Erhöhung der Steifigkeit in einer vorbestimmten Belastungsrich¬ tung in Richtung parallel zu dieser Belastungsrichtung auseinander gezogen oder extrudiert werden, wobei die in dem Nachblähprozess entstandenen Hohlräume spindel¬ förmig in die Länge gezogen werden und schliesslich kann das Schaumglas zur Erhöhung der Wärmedämmung in allen zu einer Achsrichtung senkrechten Richtungen in Richtung parallel zu dieser Achsrichtung auseinanderge zogen oder extrudiert werden, wobei die in dem Nachblä prozess entstandenen Hohlräume ebenfalls spindelförmig in die Länge gezogen werden. Von den vorgenannten Mögl keiten der Verbesserung der Werkstoffeigenschaften des Schaumglases ist insbesondere die erzielbare Erhöhung der Wärmedämmung in einer vorbestimmten Wärmeflussrich tung durch Zusammenquetschen des Schaumglases in Rich¬ tung parallel zu der Wärmeflussrichtung von wesent¬ licher Bedeutung, weil sich damit die Möglichkeit eine weiteren Verbesserung der Wärmeisolationseigenschaften des nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Scha glases ergibt. Es sei in diesem Zusammenhang nochmals erwähnt, dass die in dem Nachblähprozess durch Vereini¬ gung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräume ohnehin in horizontaler Richtung in der Regel beträchtlich grössere Abmasse als^' in verti¬ kaler Richtung haben und demgemäss ohnehin in vertikaler Richtung im wesentlichen linsenförmig abgeflacht sind (die Richtungsangaben horizontal und vertikal beziehen sich dabei auf die Lage des Schaumglases beim Herstel-
[0088] _ lungsprozess) . Durch Zusammenquetschen des Schaumglases in vertikaler Richtung lässt sich diese ohnehin schon vorhandene linsenförmige Abflachung noch verstärken und damit eine weitere Verbesserung der Wärmeisolationseigen¬ schaften des Schaumglases in dieser vertikalen Richtung erzielen.
[0089] Die Verformbarkeit des Schaumglases im warm¬ plastischen Zustand kann ferner auch dazu ausgenutzt wer-, den, das hergestellte Schaumglas im Rahmen einer mecha¬ nischen Nachbehandlung zu. einem Schaumglasformkörper von vorbestimmter Form zu verformen. Diese Möglichkeit ist insbesondere für den oben erwähnten Fall von Be¬ deutung, dass auf die Verwendung von Formen bei der Herstellung von Schaumglasformkörpern ganz verzichtet wird und die hergestellten Schaumglasformkörper daher
[0090] OMPI keine hohe Formgenauigkeit haben, denn hier lässt sich nun durch Nachformung der Schaumglasformkörper im Rahme einer mechanischen Nachbehandlung die erforderliche bzw gewünschte Formgenauigkeit erzielen.
[0091] Im allgemeinen führt das vorliegende Verfahre unter der Voraussetzung einer im wesentlichen gleich- massigen Erhitzung des Rohgemisches bzw. des im Bläh- prozess gebildeten Glasschaumes auf wenigstens näherung weise gleiche Temperaturen über dem gesamten Volumen de Rohgemisches bzw. Glasschaumes - wie sie mit den üblich weise verwendeten Oefen jedenfalls bei geeigneter Ver¬ fahrensführung bzw. ausreichenden Verweilzeiten in der Regel erreicht wird - zu einer im wesentlichen gleich- massigen Schaumglasstruktur des hergestellten Schaum¬ glases über dem gesamten Schaumglasvolumen. In speziel¬ len Fällen kann es aber auch erwünscht sein, Schaumglas mit teilweise grobporiger und teilweise feinporiger Schaumglasstruktur herzustellen. Das lässt sich bei dem vorliegenden Verfahren dadurch erreichen, dass in dem Glasschaum während des Nachblähprozesses eine inhomogen Temperaturverteilung mit Bereichen von wesentlich höher Temperatur als der bei der Bildung des Glasschaumes her schenden Temperatur in den für grobporige SchaumglasStr tur vorgesehenen Bereichen und Bereichen von gleicher oder nur unwesentlich höherer Temperatur als der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur in den für feinporige Schaumglasstruktur vorgesehenen Be¬ reichen erzeugt wird. Die inhomogene Temperaturvertei¬ lung kann dabei vorteilhaft durch Wärmestrahlung mit unterschiedlicher Intensität in den verschiedenen Strah¬ lungsrichtungen erzeugt werden. Beispielsweise l^'ässt sich dadurch, dass der Glasschaum während des Nachblähprozesses von einer in einer vorbestimmten Richtung auf den Glas¬ schaum strahlenden Wärmequelle beheizt wird, Schaumglas mit einer in der vorbestimmten Richtung allmählich von Grob- zu Feinporigkeit übergehenden Schaumglasstruktur herstellen.
[0092] Die Festigkeit des nach dem vorliegenden Ver¬ fahren hergestellten Schaumglases liegt im allgemeinen trotz seiner grobporigen Struktur aufgrund der im Nach¬ blähprozess durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräume. und trotz der sich aus dieser Grobporigkeit ergebenden Festig¬ keitsverminderung gegenüber Schaumgas mit feinporiger Struktur noch weit über den in der Praxis, z.B. bei der Verwendung des Schaumglases als Baustoff, erforderlichen Festigkeiten. Allerdings sind wie bei allen anderen Glasprodukten und im übrigen auch bei Schaumglas mit fein- poriger Struktur die Reserven in der Bruchfestigkeit aufgrund der Sprödigkeit von Glas nur gering. Eine Er¬ höhung der Bruchfestigkeit und insbesondere der Spröd- bruchfestigkeit des Schaumglases ist daher von wesent¬ licher Bedeutung. Eine solche Erhöhung lässt sich bei dem vorliegenden Verfahren dadurch erreichen, dass an den Innenwänden der in dem Nachblähprozess durch Ver¬ einigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaum blasen entstandenen Hohlräume im wesentlichen über der Wandfläche homogene, im fertigen Schaumglas zu Druck¬ spannungen längs der Wandflächen führende Oberflächen¬ schichten erzeugt werden. Vorteilhaft können diese Ober flächenschichten durch oberflächliche chemische Reaktio des die Hohlraumwände bildenden Materials mit mindesten einem in den Hohlräumen befindlichen Stoff unter Bildun eines Reaktionsproduktes mit geringerer Wärmeausdehnung als der des Wandmaterials erzeugt werden. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die O.berflächen schichten durch einen sich aus der Atmosphäre innerhalb der Hohlräume auf den Hαhlrauminnenwänden haftend niede schlagenden, einen in sich geschlossenen Ueberzug über den Wandflächen bildenden Stoff mit geringerer Wärmeaus dehnung als der des Wandmaterials zu erzeugen. Die Ober flächenschichten können ferner auch mit Vorteil durch
[0093] ^^ einen sich aus der Atmosphäre innerhalb der Hohlräume auf den Hohlrauminnenwänden niederschlagenden und dann ober¬ flächlich in dem Wandmaterial in Lösung gehenden Stoff erzeugt werden, der mit dem Wandmaterial eine Lösung von geringerer Wärmeausdehnung als der des reinen Wandmate¬ rials bildet. Schliesslich kann man bei entsprechenden Zusammensetzungen des die Hohlraumwände bildenden Mate¬ rials auch zweckmässig so vorgehen, dass die Oberflächen¬ schichten durch einen im Wandmaterial enthaltenen, durch Wärmebehandlung zu den Wandoberflächen diffundierenden Stoff erzeugt werden. Vorzugsweise werden die Oberflächen¬ schichten unter den Bedingungen des Nachblähprozesses während desselben erzeugt. Zur Bildung der Oberflächen¬ schichten kann dem Rohgemisch zweckmässig ein Stoff aus der die Suizide, Nitride, Tianate, Zirkonate und die Seltenen Erden umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrerer dieser Stoffe zugesetzt werden. Statt dessen oder auch zusätzlich dazu kann dem Rohgemisch zur Bildung der Oberflächenschichten mit Vorteil ein Metalloxid, vorzugsweise ein Oxid der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen, oder eine Mischung mehrerer Metalloxide zuge- ^■ setzt werden. Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit be¬ steht darin, dem Rohgemisch zur Bildung der Oberflächen¬ schichten Ton zuzusetzen. Im folgenden sind noch einige spezielle Aus¬ führungsbeispiele des vorliegenden Verfahrens mit allen für die Verfahrensführung wesentlichen Einzelheiten näh beschrieben.
[0094] Beispiel 1
[0095] Als Rohgemisch wurde eine Mischung aus 98 Ge¬ wichtsprozent Glaspulver mit einer maximalen Korngrösse von 125 u und 2 Gewichtsprozent pulverförmigem Silizium karbid mit einer maximalen Korngrösse von 10 u verwende Das Rohgemisch wurde gut durchmischt und dann trocken i eine Form eingerüttelt. Die mit dem Rohgemisch bis auf etwa 30 % ihrer Höhe angefüllte offene Form wurde dann in einem Ofen innerhalb einer Zeitspanne von 3 Stunden auf die oberhalb des von 500°C bis 600°C reichenden Transformationsbereiches des für das Glaspulver verwend ten Abfallglases liegende Temperatur von 650°C aufgehei Bei dieser noch unterhalb der Umschliessungstemperatur von ca. 680 bis 720°C, bei der die Siliziumkarbidkörner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesent¬ lichen gasdicht umschlossen werden, liegenden Temperatu entwickelt das als Blähmittel verwendete Siliziumkarbid, wie durch eine Untersuchung der Atmosphäre im Ofen fest gestellt werden konnte, noch kein Blähgas. Im Anschluss an die Aufheizung auf 650°C wird die Form mit dem darin enthaltenen, noch offenporigen Rohgemischkuchen aus mit¬ einander verklebten Glaskörnern und in den Zwischen¬ räumen zwischen den Glaskörnern verteilten Siliziumkarbid¬ körnern innerhalb von ca. 25 Minuten auf die Blähtempera¬ tur von ca. 880°C aufgeheizt. Bei dieser Aufheizung geht der Rohgemischkuchen zunächst im Temperaturbereich von 680°C bis 720°C in eine zähflüssige Masse über, von der die darin verteilten Siliziumkarbidkörner gasdicht um¬ schlossen werden, und ab etwa 750°C setzt dann eine chemische Reaktion des Siliziumkarbides mit dem im Roh¬ gemisch enthaltenen Siliziumdioxid ein, bei der sich Kohlenmonoxid und Kohlendioxid bildet und die wahrschein¬ lich nach den folgenden Reaktionsgleichungen
[0096] 2 Si0₂ + SiC 3 SiO + CO und
[0097] 3 Si0₂ + SiC 4 SiO + CO.
[0098] abläuft. Die dabei entstehenden Kohlenoxide bilden das Blähgas, das zunächst die Bildung einer kleinen Blase um jedes Siliziumkarbidkorn bewirkt. Mit der Bildung dieser Blasen verlangsamt sich die Reaktion zwischen dem Sili¬ ziumkarbid und dem Siliziumdioxid beträchtlich, weil die in den Blasen enthaltenen Kohlenoxidgase die Oberfläche des in der Blase befindlichen Siliziumkarbidkorns gröss-
[0099] OMPI to» ^WIP° ^" tenteils von der die Balase umgebenden zähflüssigen Mas und damit von dem Siliziumdioxid isolieren. Der Gasdruc in den Blasen ist jedoch wegen der bei diesen Tempera¬ turen noch ziemlich grossen Zähigkeit und der grossen Oberflächenspannung der den Rohgemischkuchen bildenden zähflüssigen Masse relativ hoch. Mit der weiteren Er¬ hitzung bis auf die Blähtemperatur nimmt aber sowohl di Zähigkeit wie auch die Oberflächenspannung der den Roh¬ gemischkuchen bildenden Masse stark ab, so dass die unter hohem Gasdruck stehenden Blasen sich nunmehr suk¬ zessive mit dieser Abnahme vergrössern können. Dadurch wird die den Rohgemischkuchen bildende Masse allmählich aufgeschäumt und beginnt, in der Form anzusteigen. Nach-
[0100] • dem im Ofen die Blähtemperatur von ca. 880°C erreicht ist, wird die Temperatursteigerung zunächst gestoppt un die Blähtemperatur über etwa 2 bis 5 Minuten aufrecht erhalten. Während dieser Zeit steigt die Masse in der Form weiter an, bis der Rohgemischkuchen in einen von lamellenartigen Wänden zwischen allseitig aneinander angrenzenden, annähernd polyederförmigen Schaumblasen gebildeten Glasschaum übergegangen ist. Das Ende dieser Uebergangsphase lässt- sich daran erkennen, dass sich der zunächst rasche Anstieg der Masse in der Form mehr und mehr verlangsamt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Nach-
[0101] ^'t / O O bläprozess eingeleitet und hierzu die Temperatur im Ofen in etwa 10 Minuten auf 950°C gesteigert. Dadurch be¬ schleunigt sich der Anstieg der Masse in der Form zu¬ nächst wieder und hört dann nach Ablauf der 10 Minuten nahezu ganz auf. Gleichzeitig mit diesem weiteren An¬ stieg der Masse in der Form während des Nachblähprozesses wird die zuvor nahezu glatte Oberfläche der Masse immer unebener, was offensichtlich darauf zurückzuführen ist, dass innerhalb der Masse durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen relativ grosse Hohlräume entstehen und die unmittelbar unter der Ober¬ fläche der Masse entstehenden Hohlräume durch Ausdehnung Anhebungen der Oberfläche der Masse jeweils in ihren mittleren Bereichen verursachen. Spätestens zu dem Zeit¬ punkt, wenn einer dieser unmittelbar unter der Oberfläche der Masse entstandenen Hohlräume aufplatzt, wird der Nach¬ blähprozess abgebrochen. Die Vorgänge während des Nach¬ blähprozesses innerhalb des in dem vorangegangenen Bläh- prozess gebildeten Glasschaumes sind im wesentlichen folgende ^': Bei der Blähtemperatur von ca. 880°C ist der Glasschaum noch relativ feinporig, d.h. die einzelnen Schaumblasen des Glasschaumes haben Abmessungen im Be¬ reich zwischen wtwa 0,5 und 2 mm, was sich ohne weiteres dadurch feststellen lässt, dass man den Glasschaum un- mittelbar nach dem Blähprozess abkühlt und aufschneidet. Mit der weiteren Erhitzung des Glasschaumes während des Nachblähprozesses fallen erstens Zähigkeit und Ober¬ flächenspannung des den Glasschaum bildenden Glases weiter stark ab und zweitens steigt der Druck innerhalb der einzelnen Schaumblasen sowohl aufgrund der Tempera- tuesteigerung als auch aufgrund einer chemischen Reak¬ tion zwischen dem in den Schaublasen enthaltenen Kohlen¬ dioxid und dem in der Schaumblase noch verbliebenen Rest des Siliziumkarbidkorns, bei der das Kohlendioxid von de Siliziumkarbid unter Bildung von Silizium zu Kohlen¬ monoxid reduziert wird, weiter an. Das bei dieser Reak¬ tion entstehende freie Silizium schlägt. sich als fest¬ haftender im wesentlichen in sich geschlossener Ueber¬ zug an den Innenwänden der sich im Nachblähprozess durch Vereinigung benachbarter Schaumblasen bildenden Hohl¬ räume nieder. Die Siliziumüberzüge an den Hohlrauminnen¬ wänden lassen sich am fertigen Schaumglas ohne weiteres feststellen. Der Druckanstieg aufgrund der chemischen Reaktion ergibt sich daraus, dass aus je einem Molekül Kohlendioxid bei der Reaktion zwei Moleküle Kohlenmonoxi entstehen. Vermutlich setzt die Reaktion erst bei Tempe¬ raturen über 900°C ein. Möglicherweise wird ferner das
[0102] *§b zur Vereinigung benachbarter Schaumblasen und damit zur Bildung der relativ grossen Hohlräume führende Aufreissen der Wände zwischen den einzelnen Schaumblasen durch die Reaktion eingeleitet oder begünstigt, denn zweifellos sind die Abläufe der Reaktion in den einzelnen Schaum¬ blasen nicht völlig gleich, so dass sich also während des Reaktionsablaufes Druckdifferenzen zwischen den einzel¬ nen Schaumblasen ergeben, die bei genügender Höhe zum Auf¬ reissen der Wände zwischen den einzelnen Schaumblasen führen könnten. Ausserdem ist sicher auch die in den einzelnen Schaumblasen noch vorhandene Siliziumkarbid¬ menge verschieden gross, so dass Druckdifferenzen zwi¬ schen den einzelnen Schaumblasen auch daraus resultieren könnten, dass in den Schaumblasen, wo das Siliziumkarbid aufgebraucht ist, die Reaktion und damit der Druckan¬ stieg aufhört, während die Reaktion und damit der Druck¬ anstieg in den anderen Schaumblasen weiter fortschreitet. Dafür, dass das gesamte Siliziumkarbid aufgebrauch wird, spricht jedenfalls, im fertigen Schaumglas keine Reste von Siliziumkarbidkörnern mehr festgestellt werden könnten. Neben dieser Möglichkeit, dass das Aufreissen der Wände zwischen den einzelnen Schaumblasen durch Druckdifferenzen zwischen den Schaumblasen verursacht wird, besteht natürlich durchaus auch die Möglichkeit, dass das Aufreissen der Wände hauptsächlich auf den sta ken Abfall von Oberflächenspannung und Zähigkeit des di Wände bildenden Glases mit der weiter steigenden Tempe¬ ratur sowie das mit der weiteren Aufblähung der Schaumb sen verbundene Absinken der Wandstärke der Wände bei gleichzeitigem Anstieg der auf die Wände wirkenden Zug¬ spannungen zurückzuführen ist. Auf jeden Fall haben die während des Nachblähprozesses durch Vereinigung von Schaumblasen gebildeten Hohlräume Abmessungen in der Grössenordnung von Zentimetern, was sich ebenfalls durc Aufschneiden des fertigen abgekühlten Schaumglases ohne weiteres feststellen lässt. Im Anschluss an den Nachblä prozess wird das entstandene Schaumglas innerhalb von 20 Minuten auf die in den unteren Teil des Transforma- tionsbereiches des das Schaumglas bildenden Glases fall Temperatur von 510°C abgekühlt und durch diese rasche Abkühlung die am Ende des Nachblähprozesses erreichte Schaumglasstruktur sozusagen eingefroren. Die durch diese rasche Abkühlung im Schaumglas entstandenen Wärme spannungen werden anschliessend in einem zur Erzielung minimaler Eigenspannungen in der Schaumstru,ktur dienen¬ den Anlassvorgang wieder aufgehoben. Dazu wird das Scha glas nochmals innerhalb von 15 Minuten auf 620°C erhitz und dann in einem über 5 Stunden andauernden Abkühlvor-
[0103] <W
[0104] £ gang allmählich auf die unterhalb des Transformations- bereiches des das Schaumglas bildenden Glases liegende Temperatur von 480°C abgekühlt. Wegen der ausserordent- lich langsamen Abkühlung beim Durchlaufen des Transforma¬ tionsbereiches entstehen bei diesem Abkühlvorgang keine WärmeSpannungen mehr in dem Schaumglas. Nach Beendigung dieses Abkühlvorganges wird die Form dann dem Ofen ent¬ nommen und in einer Raumtemperatur aufweisenden Umgebung auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Da das Schaum¬ glas unterhalb des Transformationsbereiches bereits vollkommen erstarrt ist, können bei dieser relativ schnellen Abkühlung auf Raumtemperatur keine Eigenspan¬ nungen mehr in dem Schaumglas entstehen. Anschliessend wird das fertige Schaumglas dann der Form entnommen.
[0105] Das entstandene Schaumglas hat eine Dichte von 0,143 g/cm und eine Schaumstruktur mit im wesentlichen regel- mässig verteilten, leicht linsenförmig abgeflachten Hohlräumen, die in horizontaler Richtung (inbezug auf die Lage des Schaumglases beim Herstellungsprozess) Durch¬ messer zwischen 1 und 2 cm und in vertikaler Richtung Abmessungen zwischen 0,8 und 1,4 cm aufweisen und an ihren Innenwänden mit einer dünnen Siliziumschicht überzogen sind. Die linsenförmige Abflachung der Hohlräume ent¬ steht wahrscheinlich zum Teil erst während des erwähnten Abkühlvorganges, denn es konnte beobachtet werden, dass das Schaumglas in der Form während des Abkühlvorganges etwas absackt.
[0106] Beispiel 2
[0107] Das in Beispiel 1 erläuterte Verfahren wurde einem Rohgemisch aus 82 Gewichtsprozent Glaspulver mit einer maximalen Korngrösse von 1 mm und 3 Gewichtsproze pulverförmigem Siliziummonokarbid mit einer maximalen Korngrösse von 50 u sowie 15 Gewichtsprozent Ton mit ei maximalen Korngrösse von 20 u wiederholt, wobei aber zur Erhitzung des Rohgemisches keine Form verwendet wur sondern das Rohgemisch mit Wasser angerührt und zu eine Quader geformt und dann bei 120°C etwa 3 Stunden lang g trocknet wurde und in dieser Quaderform dann in den zur Erhitzung des Rohgemisches dienenden Ofen eingebracht w Die Temperaturen und Aufheizungs- bzw. AbkühlungsZeiten bei der Erhitzung des Rohgemisches, dem Blähprozess, de Nachblähprozess, der raschen Abkühlung des gebildeten Schaumglases im Anschluss an den Nachblähprozess, dem Anlassvorgang und der anschliessenden langsamen Abkühlu des Schaumglases waren im wesentlichen die gleichen wie beim Beispiel 1, jedoch wurde in der Uebergangsphase vo Anlassvorgang zu der anschliessenden langsamen Abkühlun bei der Temperatur von 620°C eine mechanische Nachver-
[0108] . * ( formung des gebildeten Schaumglaskörpers- im zähplasti¬ schen Zustand zur endgültigen Formgebung sowie zur weite¬ ren Abflachung der leicht linsenförmig abgeflachten Hohl¬ räume innerhalb des Schaumglaskörpers vorgenommen. Der fer¬ tige quaderförmie Schaumglaskörper hatte eine Dichte von 0,161 g/cm und im Vergleich zum Beispiel 1 ähnlich ver¬ teilte, aber etwas kleinere Hohlräume mit einer erwas stärkeren Abflachung.
[0109] Beispiel 5
[0110] Bei diesem und allen folgenden Beispielen ist der Verfahrensablauf qualitativ der gleiche wie beim Bei¬ spiel 1 und auch die Aufheizungs- und Ab ühlungszeiten so¬ wie die Erhitzungstemperatur des Rohgemisches von ca. 650°C und die Endtemperaturen der auf den Nachblähpro- zess folgenden raschen Abkühlung von ca. 510°C, des an¬ schliessenden Anlassvorganges von ca. 620°C und des darauf folgenden 5-stündigen Abkühlvorganges von ca. 4.80°C sind im wesentlichen die gleichen wie beim Beispiel 1 , und zwar deswegen, weil das für das Glaspulver verwendete Abfallglas in allen Fällen das gleiche ist und sich die vorgenannten Temperaturen und Zeiten aus den Eigenschaf- ten des für das Glaspulver verwendeten Glases ergeben. Ferner habe dieses und die folgenden Beispiel mit dem Beispiel 2 gemeinsam, dass das Rohgemisch mit Wasser
[0111] OMPI angerührt und zu einem Quader geformt wird, der dann bei ca. 120°C einem dreiständigen Trocknungsprozess unterzog und anschliessend ohne Form in den zur Erhitzung des Roh gemisches dienenden Ofen eingebracht wird. Unterschied¬ lich zu den Beispielen 1 und 2 sind bei diesem und den folgenden Beispielen lediglich die Zusammensetzungen des Rohgemisches insbesondere hinsichtlich der verwende¬ ten Blähmittel und sonstigen Zusätzen zum Rohgemisch sowie hinsichtlich der Korngrössen des Glaspulvers, die verwendeten Blähmittel bzw. der sich daraus ergebenden Art und dem Ablauf von Bläh- und Nachblähprozess ab¬ hängigen Endtemperaturen des Bläh- und Nachblähprozesses und die Eigenschaften der hergestellten Schaumgläser. Es sind daher im folgenden für dieses und alle weiteren Beispiele nur diese unterschiedlichen Merkmale in tabell rischer Form angegeben.
[0112] Zusammensetzung des Rohgemisches: 97,3 Gewichtsprozent Glaspulver mit maximaler Korngrösse von 0,25 m ,
[0113] 2,0 Gewichtsprozent Kalzit
[0114] 0,7 Gewichtsprozent Borsäure (aufgelöst im Anrührwasser Endtemperatur Blähprozess : 800°C Endtemperatur Nachblähprozess : 850°C
[0115] Dichte des hergestellten
[0116] Schaumglases : 0,126 g/cm 3 mittlerer Durchmesser der Hohlräume : 1 ,1 cm mittlere Höhe der Hohlräume : 0,8 cm
[0117] Beispiel 4
[0118] Zusammensetzung des Rohgemisches :
[0119] 94 Gewichtsprozent Glaspulver mit maximaler Korngrösse von 0,4 mm,
[0120] 3 Gewichtsprozent Kalzit
[0121] 3 Gewichtsprozent Talk
[0122] Endtemperatur Blähprozess : 780°C
[0123] Endtemperatur Nachblähprozess : 830°C
[0124] Dichte des hergestellten ,
[0125] Schaumglases : 0,153 g/cm mittlerer Durchmesser der Hohlräume : 1,25 cm mittlere Höhe. der Hohlräume : 0,9 cm
[0126] ' Beispiel 5
[0127] Zusammensetzung ees Rohgemisches:
[0128] 93,7 Gewichtsprozent Glaspulver mit maximaler Korngrösse von 0,25 mm
[0129] 2,0 Gewichtsprozent Kalzit
[0130] 2,0 Gewichtsprozent Talk
[0131] 2,0 Gewichtsprozent Braunstein
[0132] 0,3 Gewichtsprozent Borsäure (aufgelöst in Anrührwasser)
[0133] Endtemperatur Blähprozess : 780°C
[0134] Endtemperatur Nachblähprozess : 830°C
[0135] ^ _^~E i
[0136] OMPI Λ. WIPO . ₃ Dichte des hergestellten Schaumglases : 0,137 g/cm mittlerer Duchmesser der Hohlräume : 1,35 cm mittlere Höhe der Hohlräume : . 1,05 cm
[0137] Beispiel 6
[0138] Zusammensetzung des Rohgemisches :
[0139] 93,5 Gewichtsprozent Glaspulver mit maximaler Korngröss von 0,3 mm
[0140] 3,0 Gewichtsprozent Siliziummonokarbid
[0141] 3,0 Gewichtsprozent Mangandioxid
[0142] 0,5 Gewichtsprozent Borsäure (aufgelöst im Anrührwasse
[0143] Endtemperatur Blähprozess : 860°C
[0144] Endtemperatur Nachblähprozess : 920°C
[0145] Dichte des hergestellten ,
[0146] Schaumglases : 0,132 g/cm mittlerer Durchmesser der Hohlräume : 1,6 cm mittlere Höhe der Hohlräume : 1,1 cm
[0147] Beispiel 7
[0148] Zusammensetzung des Rohgemisches:
[0149] 86 Gewichtsprozent Glaspulver mit maximaler Korngrösse von 0,5 mm
[0150] 3 Gewichtsprozent Siliziummnonokarbid
[0151] 3 Gewichtsprozent Mangandioxid
[0152] 8 Gewichtsprozent Ton
[0153] Endtemperatur Blähprozess : 890°C
[0154] Endtemperatur Nachblähprozess : 960°C 3 Dichte des hergestellten Schaumglases : 0,154 g/cm mittlerer Durchmesser der Hohlräume : 1,3 cm mittlere Höhe der Hohlräume : 0,9 cm

权利要求:
ClaimsP a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von geschlossen¬ porigem Schaumglas, bei dem ein mindestens Glaspulver und Blähmittel enthaltendes Rohgemisch auf Temperaturen oberhalb des Transformationsbereiches des das Glaspulver bildenden Glases erhitzt wird, bis das Blähmittel durch oberhalb dieses Transformationsbereiches ablaufende chemische Reaktionen und/oder Gasabspaltung und/oder Ver dampfung ein Blähgas entwickelt, das innerhalb des durch Erweichung der Glaspulverkörner zusammengebackenen Roh¬ gemischkuchens zunächst kugelförmige Blasen bildet, die mit der weiteren Gasentwicklung unter Aufblähung des Kuchens solange anwachsen, bis die benachbarten Blasen aufeinanderstossen und beim weiteren Anwachsen dann unter Bildung von lamellenartigen Wänden zwischen den einzelnen Blasen eine polyedrische Form annehmen und der Kuchen damit in einen von den lamellenartigen Wänden zwi schen allseitig aneinander angrenzenden, annähernd poly- ederförmigen Schaumblasen gebildeten Glasschaum über¬ geht, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum zur Erzielung einer grobporigen Schaumstruktur einem Nach¬ blähprozess unterzogen wird, bis der überwiegende Teil
yξ
____ der lamellenartigen Wände zwischen den einzelnen Schaum¬ blasen aufgerissen ist und sich jeweils.eine Vielzahl benachbarter Schaumblasen zu einem einzigen Hohlraum ver¬ einigt hahen, und dass hierzu die Hitzeeinwirkung auf den Glasschaum nach seiner Bildung weiter aufrecht erhal¬ ten wird und/oder das Verhältnis des mittleren Gas¬ druckes in den Schaumblasen zu dem von aussen auf den Glasschaum einwirkenden Druck auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Wert dieses Verhältnisses und/oder die Oberflächenspannung des die lamellenartigen Wände bildenden Glases gegenüber dem in den Schaumblasen befindlichen Gas sowie die Zähigkeit des die lamellenartigen Wände bildenden Glases auf Werte unter die mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Werte der Oberflächenspannung bzw. der Zähigkeit gebracht werden.
2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum in dem Nachblähpro¬ zess auf eine Temperatur erhitzt wird, die über der .bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur liegt und dadurch sowohl der Gasdruck in den Schaum¬ blasen auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glas¬ schaumes erreichten Druckwert als auch Oberflächenspan¬ nung und Zähigkeit des Glases auf Werte unter den mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Werten von Ober¬ flächenspannung und Zähigkeit gebracht werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum in dem Nachblähpro¬ zess auf eine Temperatur erhitzt wird, die um 50°C bis 100°C über der bei der Bildung des Glasschaumes herrsche den Temperatur liegt.
4. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Blähmittel Anteile eine Stoffes zugesetzt werden, der eine erst im Bereich der bei der -Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur oder oberhalb derselben einsetzende gasentwickelnde chem sche Reaktion mit einem der in dem Glasschaum enthalte¬ nen Stoffe eingeht und dadurch der Gasdruck in den Schau blasen in dem Nachblähprozess auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Druckwert gebracht wird.
5. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Blähmittel Anteile eine im Nachblähprozess verdampfbaren, gegenüber den in dem Glasschaum enthaltenen Stoffen inerten Stoffes mit einer oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschen¬ den Temperatur liegenden Verdampfungstemperatur zuge¬ setzt werden und dadurch der Gasdruck in den Schaumblase in dem Nachblähprozess auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Druckwert gebracht wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass dem Blähmittel Anteile eines im Nachblähprozess zersetzbaren Stoffes, der bei einer oberhalb der bei der Bildung des Glasschaumes herrschen¬ den Temperatur liegenden Zersetzüngstemperatur Gas ab¬ spaltet, zugesetzt werden und dadurch der Gasdruck in den Schaumblasen in dem nachblähprozess auf einen Wert über dem mit der Bildung des Glasschaumes erreichten Druck¬ wert gebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung des Glas¬ schaumes im Temperaturbereich zwischen 750°C und 900°C erfolgt und der Nachblähprozess bei Temperaturen im Tem¬ peraturbereich von 800°C bis 1000°C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum un¬ mittelbar im Anschluss an seine Bildung dem Nachblähprozess unterzogen wird.
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum erst nach Zwischenschaltung einer Abkühlungsphase dem Nachbläh- prozess unterzogen und hierzu erneut erhitzt wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasschaum in der Abkühlungs¬ phase bis auf Raumtemperatur abgekühlt und zur Durchfüh¬ rung des Nachblähprozesses auf eine Temperatur über der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden Tempera¬ tur erhitzt wird.
11. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein 50 bis 99,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 80 bis 99 Gewichtsprozent Glaspulver enthaltendes Rohgemisch verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass für das Glaspul¬ ver wenigstens zum überwiegenden Teil Glas mit einem min stens teilweise innerhalb des Temperaturbereiches von
500°C bis 600°C liegenden Transformationsbereich verwen¬ det wird.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zum Teil pulverisiertes Abfallglas als Glaspulver für das Rohgemisch verwendet wird.
14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Schaumglas für das Bauwesen im wesentlichen aus Gebrauchsgläsern, vor- zugsweise Flaschenglas und sonstigem Behälterglas sowie Scheibenglas, bestehendes Abfallglas verwendet wird.
15. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Schaumglas für technische Geräte im wesentlichen aus Gerätegläsern, vorzugsweise Borsilikatglas und/oder niederigschmelzen- dem Bleiglas und/oder hochschmelzendem Kieselglas, be¬ stehendes Abfallglas verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Patentansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Altglas in einem Backenbrecher in Glassplitter von weniger als 5 mm Grosse zersplittert wird und die Splitter in einer Scheibenschwingmühle oder einer Kugelmühle zu Glaspulver mit Korngrössen bis höchstens 1 mm zermahlen werden und das so gewonnene Glaspulver direkt für das Rohgemisch verwendet wird.
17. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass Glaspulver mit Korngrössen unter 1 mm für das Rohgemisch verwendet wird.
18. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein feinkörniges Material verwendet wird, das durch chemische Reaktion mit einem im Rohgemisch enthaltenen oder sich bei der Erhitzung desselben bildenden Stoff und/oder durch thermische Dissoziation und/oder durch Verdampfung bzw. Sublimation ein Blähgas entwickelt, das erst bei einer Temperatur oberhalb der den Uebergang des Rohgemisches zu einer zähflüssigen Masse markierende Verklebungstemperatur der. das Glaspulver bildenden Glas¬ körner, vorzugsweise bei einer Temperatur über 600°C, einen Partialdruck erreicht, der dem auf den Rohgemisch¬ kuchen einwirkenden Aussendruck entspricht und das be¬ reits bei einer Temperatur unterhalb der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden-Mas markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens, vor zugsweise bei einer Temperatur unter 900°C, den zur Blas bildung erforderlichen, der Summe des auf den Rohgemisch kuchen einwirkenden Aussendruckes und des durch die Ober flächenspannung C_f an der Innenwand einer sich um ein Blähmittelkorn von der Grosse d bildenden Blase erzeug ten Blasenüberdruckes LΛ~ = 4CJ/d entsprechenden Part druck erreicht.
19.. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein in der den Ro gemischkuchen bildenden Masse nur zu weniger als 1 Ge¬ wichtsprozent der Masse lösliches, vorzugsweise in der
y f ___ O Masse unlösliches Blähmittel verwendet wird.
20. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein Stoff aus der die Erdalkalikarbonate, Siliziumkarbide und Talk sowie die Oxide von Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrerer dieser Stoffe verwendet wird.
21. Verfahren nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel mindestens zum Teil aus Siliziummonokarbid besteht.
22. Verfahren nach Patentanspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein Gemisch aus Siliziummonokarbid und mindestens einem Oxid der Metalle Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen verwendet wird.
23. Verfahren nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel mindestens zum Teil aus Talk besteht.
24. Verfahren nach Patentanspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein Gemisch aus Talk und Kalzit oder aus Talk und Kalzit und Braunstein oder aus Talk und mindestens einem Oxid der Metalle Mangan, Kobalt, Kupfer, Nickel und Eisen verwendet wird.
25. Verfahren nach Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähmittel mindestens zum Teil aus Kalzit besteht.
26. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein körniges Material mit einer im Bereich zwischen 5 und 20 % der vorgesehenen mittleren Schau blasengrösse des Glanzschaumes liegenden mittleren Korngrösse ver¬ wendet wird.
27. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein feinkörniges Material mit Korngrössen unter 100 u, . vorzugsweise unter 20 u , verwendet wird.
28. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet,, dass als Blähmittel ein das Blähgas hauptsächlich durch thermische Dissozia- tion und/oder Verdampfung oberhalb des Transformations¬ bereiches des Glases entwickelndes körniges Material ver wendet wird, dessen Korngrössen zur Erzielung eines Glas schaumes mit grösseren Schaumblasen um die einzelnen Körner im wesentlichen über 10 u , vorzugsweise über 20 u liegen.
29. Verfahren nach Patentanspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein das Blähgas haup sächlich durch oberhalb des Transformationsbereiches des Glases ablaufende chemische Reaktionen entwickelndes körniges Material verwendet wird, dessen Korngrössen zur Erzielung eines möglichst grossen Verhältnisses von Reak¬ tionsfläche zu Reaktionsstoffmenge bzw. von Kornoberfläche zu Kornvolumen im wesentlichen unter 10 u liegen.
30. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein körniges Material verwendet wird, das zur Erzielung eines Glasschaumes mit Schaumblasen von annähernd ein¬ heitlicher Grosse um die einzelnen Körner im wesentlichen aus Körnern einheitlicher Grosse mit einer unter 20 % liegenden Grössentoleranz gegenüber einem Nennwert der Korngrösse besteht.
31. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozentsatz des Gewichtanteiles des Blähmittels am Gesamtgewicht des Rόhgemisches grösser als das 1,2-fach des Verhältnisses der Summe, der Molekulargewichtzahlen der zur Bildung eines Moleküls des Blähgases erforderlichen Moleküle des Blähmittels zum Produkt aus der der vorgesehenen Dichte des Schaumglases entsprechenden Dichtezahl und dem Tem¬ peraturwert in °K der bei der Bildung des Glasschaumes herrschenden absoluten Temperatur ist.
32. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohgemisch
-^JRE y . - ^Q Pi
Λ,^{^}WlPO^~ verwendet wird, bei dem der Gewichtanteil des Blähmittel am Gesamtgewicht des Rohgemisches unter 10 % liegt.
33. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ei körniges Material verwendet wird, das erst bei Tempera¬ turen oberhalb der Umschliessungstemperatur, bei der die Blähmittelkörner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und die im Temperaturbereich zwischen der den Uebergang des Rohgemisches zu einer noch offenporigen zähflüssigen Masse markierenden Verklebungstemperatur der das Glas¬ pulver bildenden Glaskörner und der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu^1" einer dünnflüssigen, die sich bil¬ denden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens lieg ein Blähgas mit eine über dem auf den Rohgemischkuchen einwirkenden Aussendruck liegenden Partialdruck ent¬ wickelt, und dass der Gewichtsanteil des Blähmittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches kleiner als 2,5 % ist und vorzugsweise zwischen 1 % und 2 % liegt.
34. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ei körniges Material verwendet wird, das schon bei Tempe¬ raturen unterhalb der Umschliessungstemperatur, bei der
f O die Blähmittelkörner von der den Rohgemischkuchen bilden¬ den Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und die im Temperaturbereich zwischen der den Uebergang des Rohgemisches zu einer noch offenporigen zähflüssigen Masse markierenden Verklebungstemperatur der das Glas¬ pulver bildenden Glaskörner und der den Uebergang des Roh¬ gemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bilden¬ den Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse mar¬ kierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens liegt, ein Blähgas mit einem über dem auf den Rohgemischkuchen einwirkenden Aussendruck liegenden Partialdruck ent¬ wickelt, und dass der Gewichtsanteil des Blähmittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches grösser als 1 % ist und vorzugsweise zwischen 2 % und 5 % liegt.
35. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel ein Material verwendet wird, das in der den Rohgemisch¬ kuchen bildenden Masse lösliche Bestandteile enthält, und dass der Gewichtsanteil jedes einzelnen dieser Be¬ standteile am Gesamtgewicht des Rohgemisches grösser als. der in dem Rohgemischkuchen lösliche Gewichtsanteil des betreffenden Bestandteiles und vorzugsweise mindestens doppelt so gross wie dieser lösliche Gewichtsanteil ist.
OMPI
/»,„. IPO
36. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Blähmittel e Material verwendet wird, das Bestandteile enthält, die einer über dem Transformationsbereich des das Glaspulve bildenden Glases liegenden Reaktionstemperatur chemisch miteinander reagieren und als Reaktionsprodukt minde¬ stens einen Teil des Blähgases erzeugen und die vorzugs weise gegenüber der den Rohgemischkuchen bildenden Mass inert und in derselben unlöslich sind.
37. Verfahren nach den Patentansprüchen 33 u 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionstemperatu im Bereich zwischen der genannten Umschliessungstempera tur und der Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens lieg
38. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Heraufsetzung der den Uebergang des Rohgemischkuche zu einer dünnflüssigen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Flies temperatur des Rohgemischkuchens und/oder der Umschlies¬ sungstemperatur, bei der die Blähmittelkörner von der de Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdich umschlossen werden, ein inerter oder mit im Rohgemisch enthaltenen bzw. bei dessen Erhitzung entstehenden Stof¬ fen reagierender Füllstoff zugesetzt wird.
39. Verfahren nach Patentanspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff ein Stoff aus der die Stoffe Quarzmehl, Schamottepulver, Kaolin, Korundpulver und Ton umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehre¬ rer dieser Stoffe verwendet wird und der Gewichtsanteil des Füllstoffes am Gesamtgewicht des Rohgemisches vor¬ zugsweise unter. 50 % liegt.
40. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Herabsetzung der den Uebergang des Rohgemisches zu einer noch offenporigen zähflüssigen Masse markierenden Ver- klebungstemperatur des das Glaspulver bildenden Glases und/oder der Umschliessungstemperatur, bei der die Bläh¬ mittelkörner von der den Rohgemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und/oder der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssi¬ gen, die sich bildenden Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse markierenden Fliesstemperatur des Rohge¬ mischkuchens die Viskosität des Rohgemischkuchens herab¬ setzende Flussmittel zugesetzt werden.
41. Verfahren nach Patentanspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass als Flussmittel Borsäure oder Lithiumkarbonat verwendet wird und der Gewichtsanteil des Flussmittels am Gesamtgewicht des Rohgemisches vorzugs-
OMPI weise zwischen 0,2 I und 1 I liegt.
42. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Herstellung von farbigem Schaumglas ein farbgebende Zusatz, vorzugsweise ein Stoff aus der die Uebergangs- metalloxide und Chromate sowie Nickelmonoxid, Mangan¬ dioxid, Kobalt-(III)-oxid, Eisen-(III)-oxid, Chrom-(III oxid und Vanadin-(V)-oxid umfassenden Stoffgruppe oder, eine Mischung mehrerer dieser Stoffe, beigemengt wird und der Gewichtsanteil des farbgebenden Zusatzes am Ge¬ samtgewicht des Rohgemisches- vorzugsweise zwischen 0,5 und 10 % liegt.
43. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch z Herstellung von magnetischem Schaumglas mit einer über liegenden relativen Permeabilitätskonstante ein Zusatz aus ferromagnetischen Stoffen und/oder Stoffen, die unt den Bedingungen des Bläh- bzw. Nachblähprozesses ferro- magnetische Stoffe bilden, vorzugsweise ein Stoff aus der Nickelmonoxid, Kobalt-(III)-oxid, Eisen-(III)-oxid und Eisen umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrerer dieser Stoffe, beigemengt wird und der Gewicht anteil dieses Zusatzes am Gesamtgewicht des Rohgemische vorzugsweise zwischen 0,2 % und 10 % liegt.
44. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohgemisch zur Vereinfachung der Erzielung einer gleichmässigen Ver¬ teilung seiner Bestandteile im Gemisch und/oder zur Ver¬ besserung des Blähvorganges und einer damit verbundenen Erhöhung der Festigkeit des hergestellten Schaumglases mit einer Anrührflüssigkeit, vorzugsweise mit Wasser, zu einem Teig vermengt und dann in Teigform bis zur Ent¬ stehung einer im wesentlichen homogenen Mischung gerührt wird und der teig dann bei erhöhter Temperatur, vorzugs¬ weise im Temperaturbereich zwischen 100°C und 130°C, ge¬ trocknet wird.
45. Verfahren nach den Patentansprüchen 40 und 44, dadurch gekennzeichnet, dass als Flussmittel ein in der Anrührflüssigkeit löslicher Stoff, vorzugsweise die in Wasser lösliche Borsäure, verwendet wird und das Fluss¬ mittel vor der Vermengung der Anrührflüssigkeit mit dem Rohgemisch in der Anrührflüssigkeit aufgelöst wird.
46. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohgemisch zur Erzielung einer gleichmässigen Verteilung^' seiner Be¬ standteile im Gemisch im trockenen Zustand bis zur Ent¬ stehung einer im wesentlichen homogenen Mischung durch¬ mischt, vorzugsweise gerührt, wird und dann zur Durch- führung des Blähprozesses im trockenem Zustand erhitzt wird.
47. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohgemisch zur Vermeidung eines Auseinanderlaufens des Rohgemisch¬ kuchens während des Bläh- oder Nachblähprozesses in eine Form erhitzt wird,^" vorzugsweise in einer Form aus ge¬ trocknetem oder gebrannten Ton oder anderer Keramik oder in einer zweckmässig zerlegbaren Metallform aus zunder¬ freiem Stahl oder einem anderen Metall.
48. Verfahren nach Patentanspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Form vor der Einbringung des Ro gemisches an ihren Innenwänden mit einem Ueberzug aus ei aufgeschlämmten Gips-Sand-Gemisch oder Kaolin-Graphit-: Gemisch versehen wird.
•49. Verfahren nach den Patentansprüchen 44 un 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohgemisch¬ teig nach Einbringung in die Form getrocknet wird.
50. Verfahren nach Patentanspruch 47, 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Schaümglasformkörpers eine geschlossene bzw. schliessbar Form mit einem den Abmassen des Schaümglasformkörpers angepassten Hohlraum verwendet und in die Form eine dem Produkt aus dem Volumen des Hohlraumes und der vorgesehe nen Dichte des Schaümglasformkörpers entsprechende Ge¬ wichtsmenge des Rohgemisches eingebracht wird.
51. Verfahren nach Patentanspruch 47, 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines mindestens teilweise ummantelten Schaümglasformkörpers eine nach Abschluss des Herstellungsprozesses den Mantel des hergestellten Formkörpers bildende Form, vorzugsweise eine dünnwandige Form aus vorgebranntem oder getrocknetem Ton oder Keramik, verwendet wird.
52. Verfahren nach einem der Patentansprüche
1 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Vermeidung eines Auseinanderlaufens des Rohgemischkuchens während des Bläh- oder Nachblähprozesses ein die Zähig¬ keit des Rohgemischkuchens erhöhender Stoff zugesetzt wird.
53. Verfahren nach den Patentansprüchen 39,
44 und 52, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zähigkeit des Rohgemischkuchens erhöhender Stoff Aluminiumsilikat, vorzugsweise aus der Ton, Kaolin und Pyrophillit umfassen¬ den Stoffgruppe, verwendet wird.
54. Verfahren nach Patentanspruch 52 ^"öder 53,^: dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Schaumglaskörpers mit zumindest teilweise von Schaumglas überdecktem festen Kern oder Träger in das Rohgemisch vor seiner Erhitzung ein Kern oder Trägerkörper, vorzugs¬ weise aus Keramik, eingebracht wird.
55. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohgemisch i trockenen oder getrockneten Zustand in einen vorgeheizt Ofen, dessen Ofentemperatur unterhalb der Umschliessung temperatur, bei der die Blähmittelkörner von der den Ro gemischkuchen bildenden Masse im wesentlichen gasdicht umschlossen werden und vorzugsweise zwischen 400°C und 700°C liegt oder in eine Ofenzone entsprechender Temper tur eingebracht und in dem Ofen bzw. der Ofenzone zunäc bis annähernd auf die dort herrschende Temperatur erhitz wird und der sich bildende Rohgemischkuchen anschlies¬ send, vorzugsweise innerhalb von 20 bis 60 Minuten, durc Erhöhung der Ofentemperatur oder Verlagerung in eine Ofenzone höherer Temperatur auf die zur Bildung des Glas schaumes erforderliche, im Temperaturbereich zwischen der Umschliessungstemperatur und der den Uebergang des Rohgemischkuchens zu einer dünnflüssigen, die sich bilde den Blasen zur Oberfläche aufsteigen lassenden Masse mar kierenden Fliesstemperatur des Rohgemischkuchens liegend und vorzugsweise in den Bereich von 700°C bis 900°C fal¬ lende Blähtemperatur weiter erhitzt wird uhd danach dann der Nachblähprozess durchgeführt wird und das gebildete
_/ ^• J
( Λ Schaumglas im Anschluss daran, vorzugsweise innerhalb von weniger als 30 Minuten, durch Verringerung der Ofen¬ temperatur oder Verlagerung in eine Ofenzone tieferer Tem¬ peratur mindestens bis auf eine Temperatur nahe der oberen Grenze des Transformationsbereiches des das Schaumglas bil¬ denden Glases, vorzugsweise bis auf eine in den unteren Teil des Transformationsbereiches fallende Temperatur, abgekühlt wird und danach vorzugsweise unter Zwischen¬ schaltung eines zur Beeinflussung der Werkstoffeigen¬ schaften des fertigen Schaumglases dienenden Nachbe¬ handlungsprozesses auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird.
56. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Schaumglas im Anschluss an den Nachblähprozess kurzzeitig auf eine in den Transformationsbereich des das Schaum¬ glas bildenden Glases, vorzugsweise in den unteren Teil desselben, fallende Temperatur abgekühlt und danach in einem zur Erzielung minimaler Eigenspannungen in der Schaumstruktur dienenden Anlassvorgang wieder auf eine Temperatur oberhalb des Transformationsbereiches erhitzt und anschliessend in einem über mehrere Stunden andauern¬ den Abkühlvorgang allmählich auf eine Temperatur unterhalb
Ar- IPO des Transformationsbereiches abgekühlt wird und danach dann, vorzugsweise in einer Raumtemperatur aufweisenden Umgebung, auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wird.
57. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhitzung des Rohgemisches bis zur Schaumglasbildung und die an- schliessende Abkühlung des gebildeten Schaumglases in einem Tunnel- oder Stossofen vorgenommen wird und durch schrittweise oder kontinuierliche Werkstückverlagerung in Ofenzonen unterschiedlicher Temperatur sowie Steue¬ rung der Durchlaufgeschwindigkeit der Werkstücke durch den Ofen bzw. die einzelnen Ofenzonen ein vorbestimmter zeitlicher Temperaturverlauf der Erhitzungs- und Abkühl vorgänge eingehalten wird.
58. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass das gebildete Schaumglas im warmplastischen Zustand bei einer Tempera tur oberhalb des Transformationsbe^'reiches des das Schau glas bildenden Glases verformt wird.
59. Verfahren nach Patentanspruch 58, dadurc gekennzeichnet, dass das Schaumglas zur Erhöhung der Steifigkeit in einer vorbestimmten Belastungsrichtung i Richtung quer zu dieser Belastungsrichtung zusammenge¬ quetscht und dadurch die in dem Nachblähprozess durch
O Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräume linsenförmig abge¬ flacht werden.
60. Verfahren nach Patentanspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumglas zur Erhöhung der Wärmedämmung in einer vorbestimmten Wärmeflussrichtung in Richtung parallel zu dieser Wärmeflussrichtung zu¬ sammengequetscht und dadurch die in dem Nachblähprozess durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbar¬ ter Schaumblasen entstandenen Hohlräume linsenförmig abgeflacht werden.
61. Verfahren nach Patentanspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumglas zur Erhöhung der Steifigkeit in einer vorbestimmten Belastungsrichtung in Richtung parallel zu dieser Belastungsrichtung auseinan¬ dergezogen oder extrudiert wird und dadurch die in dem Nachblähprozess durch Vereinigung von jeweils einer Viel¬ zahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräume spindelförmig in die Länge gezogen werden.
62. Verfahren nach Patentanspruch 58, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumglas- zur Erhöhung der Wärme¬ dämmung in allen zu einer Achsrichtung senkrechten Rich¬ tungen in Richtung parallel zu dieser Achsrichtung aus¬ einandergezogen oder extrudiert wird und dadurch die in
*<^■' __ OMPI ^'/fc ^~WIPO
^ dem Nachblährpozess durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräu spindelförmig in die Länge gezogen werden.
63. Verfahren nach Patentanspruch 58, dadurc gekennzeichnet, dass das Schaumglas zu einem Schaumglas formkörper von vorbestimmter Form verformt wird.
64. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Schaumglas mit eilweise grobporiger und teilweise feinporiger Schaumstruktur in dem Glasschaum während de Nachblähprozesses eine inhomogene Temperaturverteilung mit Bereichen von wesentlich höherer Temperatur als der der Bildung des Glasschaumes herrschenden Temperatur in den für grobporige Schaumstruktur vorgesehenen Bereiche und Bereichen von gleicher oder nur unwesentlich höhere Temperatur als der bei der Bildung des Glasschaumes her schenden Temperatur in den für feinporige Schaumstruktu vorgesehenen Bereichen erzeugt wird.
65. Verfahren nach Patentanspruch 64, dadurc gekennzeichnet, dass der Glasschaum zur Herstellung von Schaumglas mit in einer vorbestimmten Richtung allmäh¬ lich von Grob- zu Feinporigkeit übergehender Schaum¬ struktur während des Nachblähprozesses von einer in der vorbestimmten Richtung auf den Glasschaum strahlenden
*% Wärmequelle beheizt wird.
66. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 65, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Bruchfestigkeit, insbesondere der Sprödbruchfestigkeit, des Schaumglases an den Innenwänden der in dem Nachbläh¬ prozess durch Vereinigung von jeweils einer Vielzahl benachbarter Schaumblasen entstandenen Hohlräume im wesentlichen über der Wandfläche homogene, im fertigen Schaumglas zu Druckspannungen längs der Wandflächen füh¬ rende Oberflächenschichten erzeugt werden.
67. Verfahren nach Patentanspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichten durch ober¬ flächliche chemische Reaktion des die Hohlraumwände bil¬ denden Materials mit mindestens einem in den Hohlräumen befindlichen Stoff unter Bildung eines Reaktionsproduktes mit geringerer Wärmeausdehnung als der des Wandmaterial erzeugt werden.
68. Verfahren nach Patentanspruch 65, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichten durch einen sich aus der Atmosphäre innerhalb der Hohlräume auf den Hohlrauminnenwänden haftend niederschlagenden, einen in sich geschlossenen Ueberzug über den Wandflächen bilden¬ den Stoff mit geringerer Wärmeausdehnung als der des Wand¬ materials erzeugt werden.
OMPI wWIiP^poO ^" - 91 —
69. Verfahren nach Patentanspruch 66, dadurc gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichten durch ein sich aus der Atmosphäre innerhalb der Hohlräume auf den Hohlrauminnenwänden niederschlagenden und dann oberfläc lich in dem Wandmaterial in Lösung gehenden Stoff erzeu werden, der mit dem Wandmaterial eine Lösung von ge¬ ringerer Wärmeausdehnung als der des reinen Wandmateria bildet.
70. Verfahren nach Patentanspruch 66, dadurc gekennzeichnet, dass die Oberflächenschichten durch ein im Wandmaterial enthaltenen, durch Wärmebehandlung zu den Wandoberflächen diffundierenden Stoff erzeugt werde
71. Verfahren nach einem der Patentansprüche 66 bis 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen schichten unter den Bedingungen des. Nachblähprozesses während desselben erzeugt werden.
72. Verfahren nach einem der Patentansprüche 66 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Bildung der Oberflächenschichten ein Stoff aus der die Suizide, Nitride, Titanate, Zirkonate und die Selt nen Erden umfassenden Stoffgruppe oder eine Mischung mehrerer dieser Stoffe zugesetzt wird.
73. Verfahren nach einem der Patentansprüche 66 bis 71, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch
_ zur Bildung der Oberflächenschichten ein Metalloxid, vorzugsweise ein Oxid der Metalle Nickel, Kupfer und Eisen, oder eine Mischung mehrerer Metalloxide zugesetzt wird.
74. Verfahren nach einem der Patentansprüche 66 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohgemisch zur Bildung der Oberflächenschichten Ton zugesetzt wird.
75. Nach dem Verfahren gemäss einem der Pa¬ tentansprüche 1 bis 74 hergestelltes Schaumglas, dadurch gekennzeichnet, dass der überwiegende Teil des gesamten Hohlraumvolumens des Schaumglases von Hohlräumen gebildet ist, von denen jeder in mindestens einer durch den Hohl¬ raum verlaufenden Querschnittsebene eine Querschnitts- fläche von wenigstens 0,5 cm 2, vorzugsweise, wenigstens
2 1 cm , aufweist. ^*
76. Schaumglas nach Patentanspruch 75, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mehrzahl der Hohlräume mit
2 wenigstens 0,5 cm Querschnittsfläche jeweils der Quer¬ schnitt mit der grössten Querschnittsfläche des betreffen¬ den Hohlraumes mindestens einen, vorzugsweise zwei sich im rechten Winkel schneidende, Durchmesser aufweist, der bzw. die grösser als das Abmass des Hohlraumes in Normal¬ richtung zu diesem Querschnitt sind.
77. Schaumglas nach Patentanspruch' 76, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Hohlräume mit wenig- 2 stens 0,5 cm Querschnittsfläche in wenigstens näherungs weise gleicher, im wesentlichen mit der genannten Nor¬ malenrichtung übereinstimmender Abflachungsrichtung gro angenähert linsenförmig abgeflacht sind.
78. Schaumglas nach einem der Patentansprüch
75 bis 77, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Mehrzah
2 der Hohlräume mit wenigstens 0,5 cm Querschnittsfläche an den Hohlrau innenwanden ein metallischer Ueberzug niedergeschlagen ist.

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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CH637097A5|1983-07-15|

引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
1980-01-24| AK| Designated states|Designated state(s): US Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |

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1980-01-24| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): AT CH DE FR GB LU SE Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT CH DE FR GB LU SE |

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1980-02-07| WA| Withdrawal of international application|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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