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DE2520156C3 - Schallwand auf der Basis von expandiertem vulkanischem Glas, Mineralfasern, organischen Fasern und Bindemitteln - Google Patents

Schallwand auf der Basis von expandiertem vulkanischem Glas, Mineralfasern, organischen Fasern und Bindemitteln

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DE2520156C3
DE2520156C3 DE2520156A DE2520156A DE2520156C3 DE 2520156 C3 DE2520156 C3 DE 2520156C3 DE 2520156 A DE2520156 A DE 2520156A DE 2520156 A DE2520156 A DE 2520156A DE 2520156 C3 DE2520156 C3 DE 2520156C3
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DE
Germany
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weight
fibers
volcanic glass
mineral
baffle
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DE2520156A
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DE2520156A1 (de
DE2520156B2 (de
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John B. Whittier Gilmour
Otto A. Fountain Valley Oshida
Nadeem U. Torrance Siddiqui
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Grefco Inc Bala Cynwyd Pa (vsta)
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schullwund auf Basis von expandiertem vulkanischem Glas. Mineralfasern, organischen lasern und Bindemitteln.
Mineralfasern enthaltende Schallwände sind bereits unter Verwendung von verhältnismäßig geringen Men- -\r> gen eines expandierten Perlits, üblicherweise 25 Gcw.-"/j oder weniger, hergestellt worden. Dabei wird der expandierte Perlit einer Aufschlämmung von Mineralfasern zugesetzt, und die Aufschlämmung wird auf üblichen Papiervcrarbeilungsmaschinen vcrarbeitet Man erhält hierbei Platten mit einem hohen Gewidllsanteil Minerallasern, der gewöhnlich mindestens SO"/,, beträgt.
/ur Herstellung v<>n thermischen Isolierplatten hat man bereits gemäß US-PS 3d 23 938 40 bis 80Gcw.-% r» sehr leiner leuchen aus expandiertem Vulkanglas, nämlich einer Korngröße von 0,25 mm und weniger, mit S bis W Gew-% Mineralfasern und Pflanzenfasern verarbeitet Dabei wurden auch schon bis zu 25 Gew.-% Bindemittel zugegeben. Solche thermischen Isolier- <>o platten erfüllen jedoch nicht die an Schallschluckplatten gestallten Anforderungen. Denn da die thermische Leitfähigkeit solcher Platten abnimmt, wenn die Dichte der Platte abnimmt, stellt man solche thermischen Isolierplatten mit einer möglichst nied- μ rigen Dichte her. Üblicherweise liegt die Dichte solcher Platten im Bereich von 0,16 bis 0,19 κ/cm'.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schallwand zur Verfugung zu stellen, die bei hoher Festigkeit und guter Beständigkeit gegen Brand eine hohe Schalldämpfung bewirkt Verbunden mit dieser Aufgabe ist die Verwendung wohlfeiler Substanzen, weil solche Schallwände Massenprodukte darstellen, deren Gestehkosten möglichst niedrig sein sollen.
Die Erfindung wird in den Patentansprüchen beschrieben
Die Schallwand enthält vorzugsweise 45 bis 55% des Vulkanglases, 15 bis 30% der Mineralfasern, 10 bis 18% der Cellulosefasern und 5 bis 10% Stärke und 5 bis 15% Ton.
Das vulkanische Glas ist vorzugsweise eng klassifizierter Perlit, wobei 80 bis 100% des Perlits eine Korngröße von 2,38 mm bis 0,3 mm haben. Wenn der Hauptteil der Mineralfasern eine Länge von 3,175 mm bis 50,800 mm besitzt, wird ein Zwischenraumnetzwerk von Kanälen erhalten, welches die Hohlräume zwischen den groben Perlilteilchen verbindet.
Aus der Erfindung ergeben sich erhebliche Vorteile, weil gemäß der Erfindung ein höherer Prozentgehalt eines mineralischen Aggregats als der Mineralfasern in die Platte eingearbeitet wird. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, sind die Kosten von Mineralfasern, wie Mineralwolle, mindestens drei- bis viermal so groß als die Kosten für das vulkanische Glas, wenn man von gleicher Gewichtsbasis ausgeht. Die Erfindung gestattet auch eine hervorragende Produktionsflexibilität, da das Schüttgewicht des vulkanischen Glases so variiert werden kann, daß einem weiten Bereich von Plattendichlencrfordernissen Genüge getan wird.
Die Produktionsflexibililät ist ein wichtiger Faktor bei der Herbteilung von Schalhvänden. In der Vergangenheit ist es nicht leicht gewesen, die Plattendichte /u variieren und Platten mit optimalen Schallabsorptionseigenschaften und einem guten Geräuschverminderungskoeffizienten zu ergeben. Schallwände müssen nämlich eine poröse Struktur haben, damit Schallwellen eingefangen und absorbiert werden. Diese poröse Struktur wird jedoch zu einem großen Ausmaß durch das Ausmaß der Verdichtung beeinträchtigt, welcher die Platte während des Naßverformungsbetriebs ausgesetzt wird.
Die bevorzugten langen Mineralfasern (3,175 mm bis 50,800 mm), die zusammen mit dem vulkanischen Glas verwendet werden, wirken als Fasernetzwerk, um die Glasleilchen während der Frühstufe des Plattenverformungspro/esscs in einer fixierten Stellung zu halten, und sie ergeben auch ein Verbindungsnet/werk von Kanälen zwischen den Hohlräumen, die durch die groben Glasteilchen gebildet werden. Die Platte zeigt daher ein miteinander verbundenes Net/werk von Hohlräumen.
Da das Schüttgewicht von vulkanischem Glas im Bereich von 0,096 bis 0,240 g/cm1 variiert werden kann, ist es möglich, den Kompressionsgrad, der aul die nasse Matte ausgeübt wird, über einen weilen Bereich von Plattende hlcn ziemlich konstant zu halten. So wird z.U. zur Herstellung einei Platte mit einer Dichte von 0,160 g/cm1 unter Verwendung eines expandierten vulkanischen Glases mit einem Schüttgewicht von 0,096 g/cm! die Matte während des Plattenvcrrormimgsprozesses auf ungefähr die Hälfte ihrer ursprünglichen Dicke komprimiert. Das gleiche Komprimierungsvcrhältnis von 2:1 kann auch aufrecht-
erhalten werden, um eine Platte mit einer Dichte von 0,320 g/cm3 herzustellen, indem man einfacherweise das Schüttgewicht des expandierten vulkanischen Glases auf etwa 0,192 g/cm1 einstellt, da die Plattendichte um einen Faktor von 2 erhöht wird. Diese Einstellung des Schüttgewichts des expandierten vulkanischen GJases durch geringere Veränderungen der Expandierungsbedingungen ermöglicht die Herstellung eines weiten Bereichs von Plattendichten, wobei ziemlich konstante Kompressionsverhältnisse während der Plattenverformungsvorgänge aufrechterhalten werden, ohne daß die Zusammensetzung oder Struktur der Platte verändert wird.
Das bevorzugte vulkanische Glas ist Perlit. Im allgemeinen wird es bevorzugt, daß irgendwelche Perlit- is teilchen, die außerhalb des Teilchengrößenbereiches von 2,38 mm bis 0,3 mm fallen, Teilchen mit geringerer Größe sind.
Das Schüttgewicht der bevorzugten Perlitteilchen beträgt 0,096 bis 0,240 g/cm3, vorzugsweise 0,128 bis 2» 0,192 g/cm'. Die tatsächliche Dichte der expandierten Glasteilchen wird in erster Linie unter Bezugnahme auf die gewünschte Enddichte des Produkts ausgewählt.
Die Mineralfasern, die in die erfindungsgemäßen Schallwände eingearbeitet werden, können Mineralwolle, Glaslasern oder lange Asbestfasern, wie Amositasbest, oder ein Gemisch aus diesen Fasern sein. Die Mineralfasern, vorzugsweise Mineralwolle, haben zweckmäßigerweise eine große Länge, d. h. eine Länge von 3,175 mm bis 50,800 mm, wobei Längen von 3,175 mm bis 25,400 mm bevorzugt werden. Im allgemeinen liegen die Fasern im Gemisch von verschiedenen Längen vor, wobei längere Fasern für gröbere Korngrößen des expandierten vulkanischen Glases bevorzugt werden.
Die nichtgelatinierten Cellulosefaser!! haben eine Länge von 0,5 bis 3,5 mm. Gepulptes Altpapier oder Pappe oder anderes gepulptes Abfalicellulosematerial wird bevorzugt. Im allgemeinen wird das Cellulosematerial unter Einwirkung einer geeigneten Pulpencinrichtung als Aufschlämmung des Cellulosematerials in relativ heißem Wasser gepulpt. Üblicherweise enthalten solche Aufschiämmungcn etwa 2 bis 8% Feststoffe, vorzugsweise 4 bis 4,5% Feststoffe. 4-,
Der Gehalt an anorganischen Stoffen in der Platte beträgt vorzugsweise 75 bis 80Gew-% und bedingt die Verbrennungsbeständigkeit.
Um eine Schallwand mit einer guten physikalischen Integrität /u erhalten, werden 10 bis 25 Gew.-% Binde- und Verleimungsmittcl in die Wand eingearbeitet. Typische Bindemittel sind z. B. organische und anorganische Materialien, wie Stärken, Natriumsilikal und Ton. Geeignete Tonsorten sind /. B. Steingutton, quellender und nichtquellender Bentonit, Fullers Erde γ, und Kaoline. Stärke und Ton sind die bevorzugten Bindemittel. Die Wand enthält vorzugsweise 5 bis l(Hicw.-%, insbesondere 5 bis 8Gew.-%, Stärke und 5 bis I5Gew.-%, insbesondre 8 bis 12 Gew-%, Fon.
Die Einarbeitung von Verleimungsmitteln bzw. t>o Schlithlungsmitteln in die erfindungsgemiiße Schallwand zur Er/.ielung einer Wasserbeständigkeit ist fakultativ. Geeignete Vcrleimungs- bzw. Schlichtungsmittcl sind z. B. in diesem Fall Wiichsemulsionen, Harze und Silikone. Es ist jedoch zweckmäßig, auf die Oberseite und den Boden der Schallwände Überzüge aufzubringen, um die Beibehaltung der Struktur-Stabilität und Integrität der Wand zu unterstützen.
Es ist auch häufig zweckmäßig, die Außenoberfläche der Platte anzustreichen oder auf sonstige Weise zu dekorieren.
Eine typische Herstellungsmethode der erfindungsgemäßpn Schallwände wird nachstehend beschrieben. Das Cellulosematerial wird defibriert, indem eine ^Aufschlämmung des Cellulosematerialsr in heißem Wasser, gewöhnlich von etwa 54 C, gepulpt wird.
Die Stärke wird in einer Wasseraufschlämmung gelatiniert, indem auf eine Temperatur von 82 bis 96 C erhitzt wird. Üblicherweise wird genügend Wasser zugesetzt, daß eine Stärkeaufschlämmung von 1 bis 5% erhalten wird. Die Stärke- und Ceilulosematerialien werden vermischt, bis sie homogen sind. Danach werden Ton in Pulverform, expandierter Perlit und trockene Mineralfasern zu dem Ansatz gegeben, um eine Gesamtkonsisten.i von 3 bis 10%, vorzugsweise ö bis 8%, zu erhalten, worauf gemischt wird, bis das Ganze homogen ist.
Die Schallwände werden in herkömmlicher Weise auf einer Fourdrinier- oder Zylindermaschine gebildet. Dabei wird die nasse Masse auf etwa 40 bis 60% ihres ursprünglichen Volumens komprimiert, wobei darauf geachtet wird, daß die Perlitteilchen nicht gebrochen werden. Die komprimierten Wände werden getrocknet, gewöhnlicherweise bis sie maximal 1% beibehaltene Feuchtigkeit enthalten. Die Flächen der Platten können mit geeigneten Überzügen auf Polymer- oder Harzbasis beschichtet werden. Sodann werden die beschichteten Platten bzw. Wände zu den gewünschten Dimensionen zugeschnitten und durch Anstreichen und Perforieren fertiggestellt.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Darin sind sämtliche Prozentangaben auf das Gewicht bezogen.
Beispiel 1
Unter Verwendung von verschiedenen Formen von Perlitaggregalen, jedoch bei sonst gleichen Bestandteilen und Verhältnismengen werden Aufschiämmungcn für Schallwände hergestellt. Die ein/einen Aufschlämmungen haben die folgenden FeststolT-zusammenset/ungen:
Gepulpte nichtgelalinierte Abfallzeitungslasern mit einer durchschnittlichen Länge
von 2,0 bis 2.5 mm 15%
Perlstärke 5 %
Expandierter Perlit 50%
Mineralwolle 20%
Steingutton 10%
Die Bestandteile werden mit Wasser von 54 ( vermischt und Aufschlämmungen mit einer Konzentration von 7,5% gebildet. Jede Aufschlämmung wird auf einem Drahtsieb in einem Formkasten abgeschieden und zur Bildung einer Malle entwässert Die nasse Masse wird in eine hydraulische Presse gebracht und zu etwa 50% bis /u einer Dicke von 15,9 mm komprimiert. Die gepreßte Matte wird über Nacht in einem Ofen mit einer Temperatur von 107 C getrocknet. Die getrocknete Platte wird sodann auf der Oberseile und dem Boden miteinem Überzug auf PoIymcrgrundlage beschichtet, bei 107 C wiedergetrocknet und sodann an der Oberseite angestrichen und an der Luft getrocknet.
Die trockene Platte wird sodann an der Oberfläche
durch eine Prägepresse perforiert und aufgerauht und unter Anwendung einer Bruel-und-Kjaer-Schalltesteinrichtung bei Frequenzen von 250,500, 1000 und 2000 Hz nach der ASTM-Testmethode C-384-58 auf die Schallabsorptionseigenschaften untersucht
Die gemessenen durchschnittlichen GVK-(Geräuschverminderungskoeffizienten-)Werte der normaJen Inzi-
Expanrtierter Perlit
denz {a„) sind in der folgenden Tabelle bei variierenden Graden von feinem bis grobem Perlit bei der Piattenzusammensetzung dargestellt. Die Einarbeitung von gröberen Graden von Perlit im Größenbereich von 2,38 mm bis 0,3 mm ergibt eine signifikante Verbesserung der GVK-Werte. Die besten GVK-Werte wurden bei Verwendung von groben Periitaggregaten erhalten.
kompakt
kompakt
kompakt
Schüttgewicht (g/cm3)
0,06408
0,11214
Siebanalyse (Gew.-%) 0 0 0
zurückgehalten auf einem 0 0,5 5,2
Sieb mit einer lichten 5,5 2,4 23,1
Maschenvveite von 12,5 7,4 48,9
2,38 mm 52,8 45,3 77,7
1,19 mm 47,2 54,7 22,3
0,84 mm 0,24-0,27 0,26-0,29 0,28
0,59 mm
0,297 mm
kleiner als 0,297 mm
GVK {a,,)*)
*) ASTM C 384-58.
0,13296
0,13617
0,18743
0,12976
Spuren Spuren Spuren 0,3
15,7 21,1 20,2 29,2
44,6 44,9 48,2 53,2
67,6 60,6 71,3 69,6
81,6 78,5 89,9 84,3
18,4 21,5 10,1 15,7
0,31-0,33 0,34-0,35 0,33-0,36 0,34-0,37

Claims (5)

Palentansprüche:
1. Schallwand, bestehend aus 40 bis 80Gew.-% expandiertem vulkanischem Glas, 5 bis 30üew.-% Mineralfasern, 10 bis 25Gew.-% organischen Fasern und bis zu 25 Gew.-% Bindemittel, gekennzeichnet durch
(a) 45 bis 75 Gew.-% expandiertes vulkanisches Glas, von dem 65 bis 100 Gew.-% eine Korngröße von 2,38 bis 0,3 mm aufweisen,
(b) 10 bis, 30Gew.-% Mineralfasern,
(c) 10 bis 20Gew.-% nichtgelatinierte Cellulosefasern mit Längen im Bereich von 0,5 bis 3,5 mm,
(d) insgesamt 10 bis 25 Gew.-% Binde- und Verleimungs- bzw. Schlichtungsmittel und
(e) daß die Schallwand durch Verpressung der nassen Masse auf etwa 40 bis 60Gew.-% ihres ursprünglichen Volumens erzeugt worden ist
2. Schallwand nach Anspruch I, dadurch gckenn-, zeichnet, daß sie folgendes enthält:
(a) 45 bis 55% des vulkanischen Glases,
(b) 15 bis 30% der Mineralfasern,
(c) 10 bis 18% der Cclluloserascrn und
(d) 5 bis 10% Stärke und 5 bis 15% Ton.
3. Schaltwand nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vulkanische Glas expandierter Perlit ist.
4. Schallwand nach Anspruch 1, dadurch gckenn- ω zeichnet, daß die Mineralfasern Mineralwolle, Glas, Amositasbest und/oder Gemische von solchen Fasern sind.
5. Schallwund nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ilauptteil der Mineralwolle eine η länge von 3,175 mm bis 50,800 mm hat.
DE2520156A 1974-05-07 1975-05-06 Schallwand auf der Basis von expandiertem vulkanischem Glas, Mineralfasern, organischen Fasern und Bindemitteln Expired DE2520156C3 (de)

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Publications (3)

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DE2520156B2 DE2520156B2 (de) 1978-06-15
DE2520156C3 true DE2520156C3 (de) 1979-02-08

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