Hitzebeständiges und feuerbeständiges Formteil Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein hitzebeständiges und feuerbe- ständiges Formteil in Form eines künstlichen Holzscheites für Kamine, einer Wärmedämmplatte oder eines Leichtbauziegelstein mit einer Dichte von 400 bis 1.000 kg/m3 bestehend aus hydraulisch abgebundenen Gemischen sowie Ver- fahren zur Herstellung derselben.

Hitzebeständige und feuerbeständige Formteile bestehend aus hydraulisch ab- gebundenen Gemischen werden unter anderem verwendet als künstliche Holz- scheite für Kamine, aber auch als Wärmedämmplatten oder als Leichtbauziegel- steine.

So beschreibt die US 4,940,407 derartige künstliche Holzscheite, die jedoch aufgrund ihrer hohen spezifischen Dichte sich nur sehr langsam aufheizen, viel Energie speichern und demzufolge sich auch nur sehr langsam wieder abkühlen.

Sie sind obendrein sehr schwer.

Die US 5,800,875 beschreibt künstliche Holzscheite, welche überwiegend aus Mineralwollefasern bestehen und einem hochtemperaturbeständigen Bindemit- tel. Die fertig abgebundene Form wird dann in geeigneter Weise bemalt, noch- mals getrocknet und für den Verkauf verpackt. Durch die Verwendung der Mi- neralwollefasern ist die Temperaturbeständigkeit beschränkt. Außerdem ist es aus Gründe der Sicherheit unerwünscht, wenn Bruchstücke derartiger Fasern und Faserstücke in die Raumluft von bewohnten Räumen eindringen können.

US 5,612,266 beschreibt künstliche Holzscheite, die hergestellt werden in dem ein mineralischer Schaum in Formen gegeben wird, um dort auszuhärten. Diese Produkte enthalten organische Komponenten, die beim Erhitzen zu unver- wünschter Geruchsbildung führen.

Die DE 195 17 267 Cl beschreibt ein Material mit guten Brandschutzeigen- schaften enthaltend mindestens 5 Gew.-% Ettringit zusammen mit kleinen Men- gen Xonotlit und Tonerdeschmelzzement. Das Ettringit soll sich beim Erhitzen unter Energieverbrauch zersetzen, um so die Brandschutzeigenschaften zu verbessern. Ein derartiges Material ist für die vorliegende Erfindung nicht brauchbar.

US 3,042,536 betrifft ein Füllmaterial, das neben Tonerdeschmelzzement Calci- umsilikat beispielsweise in Form von Xonotlit zusammen mit Asbestfasern ent- hält. Formteile aus diesem Material sind nicht beschrieben.

Die Erfindung hat sich somit zunächst die Aufgabe gestellt, künstliche Holz- scheite für Kamine zur Verfügung zu stellen, welche eine möglichst geringe Dichte aufweisen und daher nur eine relativ geringe Menge an Wärmeenergie aufnehmen und wieder abgeben. Diese Produkte erwärmen sie daher schnell und kühlen auch schnell wieder ab. Dies führt nicht nur zu einer Ersparnis von Heizenergie, sondern auch zu erhöhter Sicherheit, weil nach dem Abschalten der Beheizung die künstlichen Holzscheite nur noch sehr kurze Zeit so heiß sind, dass sie bei Berührung zur Verbrennungen führen oder bei Berührung mit brennbarem Material dieses entzünden könnten.

Weiterhin hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, aus einem derartigen Ma- terial auch Wärmedämmplatten oder Leichtbauziegelsteine zur Verfügung zu stellen, da an diese ähnliche Anforderungen gestellt werden.

Diese Aufgaben werden überraschenderweise besonders gut gelöst durch hyd- raulisch abgebundene Gemische enthaltend im noch nicht abgebundenen Ge- misch außer Wasser, Tonerdeschmelzzement gegebenenfalls im Gemisch mit Portlandzement, Phosphatbinder oder Wasserglas, Füllstoffe sowie gewünsch- tenfalls Fasern, Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Plastifizierungsmittel und Schaumbildner, wobei das noch nicht abgebundene Gemisch 10 bis 60 Gew.-% Tonerdeschmelzzement und bis 10 bis 60 Gew.-% Xonotlite enthält.

Typischerweise enthält die noch nicht abgebundene Mischung 50 bis 200 Gew.- Teile Tonerdeschmelzzement und 10 bis 250 Gew.-Teile Xonotlit.

Als Xonotlit wird in der Praxis der synthetische Xonotlit verwendet, der bei dem am häufigsten angewendeten Verfahren in Form von verfilzen Kügelchen an- fällt. Erfindungsgemäß kann aber auch nadelförmiges Material eingesetzt wer- den, welches beispielsweise bei der Verarbeitung des kugelförmig verfilzen Xonotlit als Nebenprodukt oder beim Recycling von Xonotlitabfällen und Staub anfällt.

Die Verwendung von verfilzen Kügelchen ist besonders bevorzugt. Solches Xonotlit kann durch ein"Erhitzen unter Rühren"gemäß US 3,501,324 oder GB 1 277 272 hergestellt werden.

Als Xonotlite geeignet sind insbesondere synthetische Handelsprodukte wie Promaxon@, die von der Firma Promat hergestellt und vertrieben werden. Durch Zusatz von größeren Mengen an Xonotlit kann die Dichte verringert werden und die Thixotropie des noch nicht abgebundenen Gemisches erhöht werden. Da- durch werden unerwünschter Absetzerscheinungen und damit Inhomogenitäten vermieden.

Die Dichte der erfindungsgemäßen Formteile liegt im Bereich von 400 bis 1.000 kg/m3, bevorzugt im Bereich vom 400 bis weniger als 700 kg/m3.

Als Füllstoffe werden vorzugsweise eingesetzt Wollastonite, Tobermorit, feinteili- ge, amorphe Kieselsäure und/oder reaktives Aluminiumoxid.

Als Leichtfüllstoffe kommen vor allem in Frage solche aus der Gruppe der Perlite, Vermiculite, Flugasche und/oder Glaskugeln.

Das Formen erfolgt beispielsweise durch Einbringen in Formen z. B. durch Gie- ßen, kann aber auch durch Extrusion oder Verpressen durchgeführt werden. Auf diese Weise können künstliche Holzscheite für Kamine aber auch Wärmedämm- platten oder Leichtbauziegelsteine hergestellt werden.

Bevorzugte Gemische enthalten 20 bis 40 Gew.-% synthetische Xonotlite, 20 bis 40 Gew.-% Tonerdeschmelzzement, 0 bis 50, vorzugsweise 10 Gew.-% feine amorphe Kieselsäure, welche sowohl als Bindemittel wirkt, als auch die Fließei- genschaften des Gemisches verbessert.

In einem weiteren bevorzugten Gemisch betragen die Anteile 20 bis 40 Gew-% Xonotlite und 40 bis 60 Gew.-% Tonerdeschmeizzement.

Wollastonite wird in Mengen zwischen 0 und 40, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.- %, besonders bevorzugt 30 Gew.-% zugegeben. Wollastonite verbessert die Wärmebeständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen thermische Schocks, die bei bekannten Produkten nach im Stand der Technik oft zur Rissebildung und vorzeitigen Zerstörung geführt haben. 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 2 % von Phosphaten erhöhen ebenfalls die Temperaturbeständigkeit geeignet sind bei- spielsweise Natriumpolyphosphatgläser wie sie von der Firma Chemische Fabrik Budenheim unter der Bezeichnung Budit 8 H vertrieben werden. Weiterhin kön- nen die Gemische übliche Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Plastifizie- rungsmittel und Schaumbildner enthalten. Gewünschtenfalls kann das Material durch 0 bis 5, vorzugsweise 2 bis 3 Gew.-% Fasern mechanisch verstärkt wer- den, wobei so geringe Mengen selbst organischer Fasern zu keiner Geruchsbe- lästigung oder sonstigen unerwünschten Eigenschaften führen. Geeignete Fa- sern sind beispielsweise MMMF (Man Made Mineral Fibers), wie Glasfasern.

Geeignete aber weniger bevorzugte Fasern sind Cellulosefasern, organische Fasern wie PVA oder PP.

Übliche Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Plastifiziermittel und Schaumbildner können zugesetzt werden, insbesondere um das Herstellungs- verfahren zu erleichtern. Zu diesen Zusätzen zählen Calciumhydroxid, Natron- lauge, Natriumcarbonat, Calciumcarbonat, Lithiumcarbonat, Borax, Zitronen- säure, Aluminiumhydroxid. Bevorzugt wird Calciumcarbonat, welches sowohl als Abbindebeschleuniger wirkt als auch als geeigneter Füllstoff.

Die erfindungsgemäßen Formteile sind bevorzugt frei von Asbestfasern und Materialien, die sich bei Wärmeeinwirkung zersetzen. Im Gegensatz zum Beispiel zur DE 195 17 267 Cl enthält das erfindungsgemäße Material im wesentlichen kein Ettringit, zumindest weniger als 5 Gew.-%. Das Material ist vorzugsweise frei von organischen Fasern etc. Die erfindungsgemäßen Formteile sind für ein wiederholtes Erhitzen und Abkühlen vorgesehen. Es ist daher nicht sinnvoll, Bestandteile beizufügen, die sich beim ersten Erhitzen zersetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Formteile erfolgt insbe- sondere dadurch, dass das Gemisch aus Tonerdeschmelzzement gegebenenfalls im Gemisch mit Portlandzement, Phosphatbindern oder Wasserglas, Füllstoffen sowie gewünschtenfalls Fasern, Abbindebeschleunigern, Abbindeverzögerern, Plastifizierungsmitteln und Schaumbildnern mit Wasser vermischt, geformt und zum Abbinden gebracht wird, wobei die noch nicht abgebundene Mischung 10 bis 60 Gew.-% Tonerdeschmeizzement und 10 bis 60 Gew.-% Gew.-Teile Xo- notlit enthalten sollte.

Insbesondere wenn künstliche Holzscheite für Kamine hergestellt werden, wer- den diese entweder bereits im Gemisch mit feuerfesten Pigmenten eingefärbt oder aber als fertig abgebundene Holzscheite nachträglich mit feuerfesten Pig- mentfarben angefärbt.

Die Untersuchung der erfindungsgemäß hergestellten Produkte hat ergeben, dass sie eine sehr gute strukturelle und dimensionale Stabilität aufweisen und sehr widerstandsfähig sind gegen thermische Schocks. Sie weisen hohe mecha- nische Fertigkeit und dennoch nur eine Dichte von 400 bis 1.000 kg/m3 auf.

Dies führt dazu, dass nur wenig Energie gespeichert wird, da das System eine geringe, spezifische Wärme aufweist. Die wiederum führt zu raschem Erhitzen und raschem Abkühlen. Die Produkte können somit relativ bald gefahrlos be- rührt werden, nachdem die Heizung abgestellt ist.

Insbesondere, wenn aus dem Material Wärmedämmplatten oder Leichtbauzie- gesteine hergestellt werden, weisen sie gute Isoliereigenschaften auf, wobei die sogenannten Lambdawerte durch Variation des Verhältnisses Zement zu Xonotlit eingestellt werden können. Auch diese Produkte enthalten keine gefährlichen Fasern oder erzeugen beim Erhitzen unerwünschte Gerüche durch Zersetzung der organischen Komponenten. Sowohl diese Wärmedämmplatten als auch die Leichtbauziegelsteine können zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden, beispielsweise für Wärmespeicheröfen oder zur Wärmeisolierung in der Industrie bei der Herstellung von Aluminium, Keramik und Zement.

Figur 1 zeigt die Struktur von Xonotlit in Form von Nadeln.

Figur 2 zeigt Xonotlit in Form von verfilzen Kügelchen.

Beispiele Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1 21,8 Gewichtsprozent Xonotlitpulver, 18,2 Gewichtsprozent Wollastonit und 56.6 Gewichtsprozent Tonerdeschmelzzement (Secar71) wurden trocken ge- mischt.

Hierzu wurde eine Mischung von Wasser, Plastifiziermittel (0,7 Gewichtspro- zent) und Glasfasern (2 Gewichtsprozent) hergestellt und zu der Mischung von Tonerdeschmelzzement und Xonotlit zugegeben, so dass ein Wasser zu Fest- stoff Verhältnis von 1,18 entstand. Die Mischung wurde homogenisiert. Li2C03 (0,7 Gewichtsprozent) wurde zugegeben und für eine Minute vermischt, wo- nach das Produkt in eine Form gegeben wurde.

Das eingesetzte Xonotlit wurde hergestellt durch Schneidmahlen eines Xonot- litproduktes, das durch Gießen und hydrothermale Behandlung hergestellt wurde. Ein solches Xonotlit liegt in Form von Nadeln vor. (vgl Figur 1). Die Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte Temperaturschwankungen wurde getestet durch schnelles Abkühlen einer Probe nach fünfminütigem Erhitzen auf 1000°C. Das Produkt zeigt zufriedenstellende Eigenschaften.

Beispiel 2 30 Gewichtsprozent Xonotlit, 10 Gewichtsprozent Tobermoritpulver und 56,6 Gewichtsprozent Tonerdeschmelzzement (Secar71) wurden trocken gemischt.

Es wurde ein Xonotlit eingesetzt, das durch"Erhitzen unter Rühren"hergestellt wurde. Hierdurch werden, wie in der Beschreibung erläutert, verfilzte Kügel- chen erhalten Die entsprechende Struktur ist in Figur 2 dargestellt. Die wei- tere Verarbeitung war wie in Beispiel 1, jedoch wurde ein Wasser- Feststoffverhältnis von 1,8 eingesetzt.

Die Formkörper wurde ebenfalls gemäß dem im Beispiel 1 beschriebener Test- verfahren getestet. Das Produkt zeigte keine Sprünge nach dem Erhitzen.

Beispiel 3 Eine Mischung aus 40 Gewichtsprozent kugelförmigen Xonotlit und 56,6 Ge- wichtsprozent Tonerdeschmelzzement (Secar71) wurden gemischt. Die weitere Verarbeitung und Testung war wie in Beispiele 1 und 2. auch mit einem Was- ser-Feststoffverhältnis von 1,8. Das Produkt zeigte keine Sprünge nach dem Erhitzen.