Seit Jahren sind auf dem Baustoffsektor leichtzu- schlagstoffhaltige Produkte etabliert. Diese Stoffe werden vornehmlich zur Senkung der Wärmeleitfähigkeit der Bauprodukte eingesetzt. Dabei werden die Leicht- zuschlagstoffe beispielsweise in Beton (Leichtbeton), in Ziegelmassen oder in Putzsysteme eingebracht. Mit Hilfe dieser anorganischen Matrixmaterialien können mechanisch belastbare, nichtbrennbare Formkörper her-

gestellt werden, deren wärmetechnische Eigenschaften gegenüber dem reinen Matrixmaterial verbessert sind.

Insbesondere in den Vereinigten Staaten werden Leichtzuschlagstoffe, z. B. Perlite mit Wasserglas, zu Dämmstoffplatten gebunden, in Haushaltsgeräten (Kaf- femaschinen) zum Einsatz kommen. Die Produkte besit- zen eine geringe Druckfestigkeit (oD<0, 5 N/mm2) und sind nicht wasserfest. Vielfach werden Wassergläser als Bindemittel bei der Herstellung von Leichtzu- schlagstoffen (Blähglas) verwendet, wobei das Binde- mittel für die Gewinnung des Rohgranulats benötigt wird (EPOS 084 634). Diese Produkte werden in Putz- und Mörtelsystemen verwendet. Aus den Druckschriften DE 41 14 755 A1, DE 44 32 019 A1 sowie der DE 44 36 981 A1 ist die Verwendung von Wassergläsern als Bin- demittel oder Brandschutzmittel für Dammleichtbau- platten aus Papier oder Altpapier bekannt. In der DE 33 03 204 ist die Herstellung feuerfester, strahlen- abweisender Leichtbauplatten und Formteile beschrie- ben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten mineralischen Füllstoffe, Perlite oder Blähschiefer, Kaolin und ggf. Mineralfasern, Härter und als Bindemittel Wasserglas, das ein Treib- mittel enthält, bei Raumtemperatur unter Aufschäumen des Wasserglases in einem Mischer homogenisiert wer- den, danach zu Formkörpern gepreßt und bei einer Tem- peratur von zirka 150 °C getrocknet werden. Auch die- se Systeme sind durch eine mangelhafte Wasserbestän- digkeit gekennzeichnet.

In der DE 37 22 242 Cl wird die Herstellung von kera- mischen Erzeugnissen aus Ton, Kaolin, Quarzmehl, Feldspat o. a. Flußmitteln, Talkum und nicht näher spezifizierten basischen Rohstoffen erläutert. Dabei

wird eine durch einen Verflüssiger gießfähig ausgerü- stete Masse mit einem Anteil <1 Gew.-% Wasserglas und Härter versetzt, getrocknet und gebrannt. Bei diesem Verfahren wird Wasserglas als Verflüssiger und zur Verfestigung der Gießmasse nach der Formgebung zuge- setzt, wobei auf ein saugendes Formenmaterial, wie beispielsweise Gips, verzichtet werden kann. Für die Porosierung werden übliche Porosierungsmittel, wie z. B. Perlite, Cenospheres, Blähton, Bims oder Kiesel- gur verwendet. Die getrockneten Produkte werden einem keramischen Brand mit einer Brandtemperatur von ca.

1200 °C unterzogen, wobei die Ausgangskomponenten Ton, Kaolin, Feldspat und Quarz das keramische Scher- benmaterial ausbilden. Demnach erfolgt die Zugabe von Wasserglas ausschließlich zur Verflüssigung und im nachfolgenden Verarbeitungsschritt zur Verfestigung der Gießmasse.

Nachteilig bei den vorbekannten Formkörpern bzw. Bau- produkten, die Leichtzuschlagstoffe enthalten, ist demnach insbesondere, daß bei Steigerung des Zu- schlagstoffgehaltes eine drastische Reduktion der Festigkeiten eintritt. Die bisher bekannten Formkör- per bzw. Bauprodukte sind demnach nur bedingt für Dämmstoff-Formkörper, Mauersteine oder dergleichen geeignet.

Ausgehend hiervon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Formkörper vorzuschlagen, der im wesentlichen anorganischer Natur ist und der sich gleichzeitig durch eine geringe Dichte, gute Wasser- und Säurebeständigkeit sowie durch eine hohe mechani- sche Festigkeit auszeichnet. Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechen-

des Verfahren zur Herstellung derartiger Formkörper sowie deren Verwendung anzugeben.

Die Aufgabe wird in Bezug auf den Formkörper durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, in Be- zug auf das Verfahren zur Herstellung der Formkörper durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 8 und verwendungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 13 bis 20 gelöst. Die Unteransprüche zeigen jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen auf.

Erfindungsgemäß wird somit vorgeschlagen, daß der Formkörper im wesentlichen aus einem Sinterprodukt, enthaltend 60 bis 95 Gew.-% eines Leichtzuschlagstof- fes, mit 40 bis 5 Gew.-% eines wasserlöslichen Sili- kates gebildet ist. Der erfindungsgemäße, nichtbrennbare anorganische Formkörper zeichnet sich insbesondere durch geringe Dichte, gute Wasser-und Säurebeständigkeit sowie durch eine gleichzeitige, vergleichsweise hohe mechanische Festigkeit aus. Dies ist offensichtlich darauf zurückzuführen, daß die Zuschlagstoffe miteinander versintert sind, wobei sich zwischen den Zuschlagstoffen ein Netzwerk aus- bildet, das sich durch hohe Bindungskräfte auszeich- net. Dadurch können im wesentlichen die Eigenschaften der Zuschlagstoffe als solche erhalten bleiben. Da- durch, daß das Sinterhilfsmittel selbst aus einem wasserlöslichen Silikatglas gebildet ist, handelt es sich um einen reinen anorganischen Formkörper. We- sentlich dabei ist, daß das wasserlösliche Silikat- glas mehrere Aufgaben erfüllt. So dient es einerseits zur Entstaubung der Zuschlagstoffe sowie auch als temporäres Bindemittel bei der Grünkörperherstellung. Das wasserlösliche Silikat fungiert gleichzeitig auch als Porosierungsmittel. Wesentlich ist jedoch, daß

das wasserlösliche Silikatglas als Sinterhilfsmittel wirkt. Durch die Verwendung von wasserlöslichen Si- likaten ist während des Sintervorgangs die Entstehung einer Flüssigphase möglich, deren Erweichungstempera- tur niedriger ist als die Erweichungstemperatur der Zuschlagstoffe. Somit können die Leichtzuschläge mit- einander versintert werden, ohne daß ihr Porengefüge zerstört wird. Unter Verwendung eines minimierten Silikatgehaltes entsteht somit ein haufwerksporiges Gefüge, bei dem die Zuschlagstoffe ausschließlich an den Kontaktstellen miteinander versintert sind.

Dadurch ist es auch möglich, daß der erfindungsgemäße Formkörper einen äußerst hohen Anteil an Zuschlag- stoffen (60 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 93 Gew.- %) enthält. Damit wird sichergestellt, daß die Eigen- schaften des Formkörpers im wesentlichen durch die Natur des Leichtzuschlagstoffes selbst bestimmt sind.

Beim erfindungsgemäßen Formkörper ist weiterhin her- vorzuheben, daß dessen Eigenschaften sich in einem weiten Bereich durch die Auswahl des Leichtzuschlag- stoffes und der Sinterbedingungen variieren läßt. So ist es möglich, Formkörper herzustellen, deren Trok- kenrohdichte im Bereich von 150 bis 750 kg/m3 liegt.

Die Auswahl der entsprechenden Trockenrohdichte er- folgt dabei je nach Anwendungsfall. Die Druckfestig- keit der erfindungsgemäßen Formkörper liegt im Be- reich von 0,1 bis 15 N/mm2.

Der erfindungsgemäße Formkörper ist aus stofflicher Sicht an und für sich mit jedem aus dem Stand der Technik bekannten silikatischen Leichtzuschlagstoff herstellbar. Bevorzugt wird jedoch als Leichtzu- schlagstoff Altglas, Blähglas, Perlite, Vermiculite,

Blähton, Cenospheres, Kieselgur oder Natur-und Hüt- tenbims eingesetzt.

Bei den wasserlöslichen Silikaten sind Alkalisilika- te, bevorzugt Wasserglas, insbesondere Natronwasser- glas und Kaliwasserglas günstig. Wassergläser sind im Gegensatz zu Standardgläsern, wie beispielsweise Be- hältergläser, löslich in alkalischen Lösungen und Wasser. Diese Löslichkeit liegt u. a. darin begründet, daß in ihrem Netzwerk Alkalionen eingelagert sind, welche die chemische Beständigkeit herabsetzen. Da die meisten anorganischen Leichtzuschlagstoffe (z. B.

Blähglasgranulat, Blähton, Perlite etc.) ebenfalls Erdalkalioxide beinhalten, kann sich bei der Flüs- sigphasensinterung, die zur Herstellung der Formkör- per erforderlich ist, aus dem Wasserglas ein Natron- kalkglas bilden, wodurch die gute Wasserbeständigkeit verursacht wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung der vorstehend beschriebenen Formkörper.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Formkörpers ist es dabei lediglich erforderlich, den Leichtzu- schlagstoff und das Sinterhilfsmittel zu mischen und nach einem Formgebungsprozeß bei 400 bis 1.000 °C über eine Zeitspanne von 0,1 bis 5 h zu sintern. We- sentlich beim Anmeldungsgegenstand ist es, daß durch die Variation der Prozeßparameter, d. h. durch die Sinterbedingungen, die Eigenschaften des Formkörpers, wie Druckfestigkeit und Trockenrohdichte, Wärmeleit- fähigkeit, Strömungswiderstand und Schallabsorptions- grad beeinflußt werden können.

Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn nach der Formgebung und vor dem Sintern noch eine separate Trocknung bei 50 bis 95 °C durchgeführt wird. Bevor- zugte Prozeßparameter für den Sinterprozeß sind 550 bis 850 °C und eine Sinterzeit von 0,1 bis 0,5 h.

Nachfolgend wird die Herstellung eines Formkörpers näher beschrieben.

Der Leichtzuschlagstoff wird unter Verwendung eines Intensivmischers, z. B. Pflugscharmischer oder Gegen- strommischer, mit dem Sinterhilfsmittel vermengt, wobei das Sinterhilfsmittel vorzugsweise in die Mischkammer des Mischers verdüst wird. Je nach Art des verwendeten Leichtzuschlagstoffes und des zu er- zielenden Porengefüges werden 5 bis 40 % wasserlösli- cher Alkali-oder Erdalkalisilikate als Sinterhilfs- mittel zugesetzt. Die erhaltene Mischung wird zur Formgebung in Formen gefüllt, eingerüttelt oder durch uni-, biaxiales-oder isostatisches Pressen verdich- tet. Eine Verdichtung durch Extrudieren der plasti- schen Formmasse ist ebenfalls möglich. Während des nach der Formgebung stattfindenden Trocknungsvorgan- ges (Trocknungstemperatur ca. 90 °C) kondensieren die Alkalisilikate unter Ausbildung eines wasserlöslichen Silikatgerüstes. Durch die Zugabe von entsprechenden Härtern wie beispielsweise Aluminiumphosphate kann bekanntermaßen dieser Vorgang beschleunigt werden.

Die so entstandenden Grünkörper werden in einer nach- geschalteten Temperaturbehandlung gesintert, wobei bei Temperaturen zwichen 550 und 900 °C die einzelnen Leichtzuschlagpartikel miteinander versintern. Dieser Flüssigphasensinterungsprozeß prägt maßgeblich das Porengefüge. So können durch Variation der Porosität, der Porengrößenverteilung sowie der Art der Poren die

bauphysikalischen Eigenschaften wie beispielsweise Schallabsorptionsvermögen oder Wärmeleitfähigkeit sowie die Festigkeit variiert werden. Mit einer Auf- heizrate von ca. 30 min. bei der maximalen Sintertem- peratur können Bauteile innerhalb eines Rohdichtebe- reiches von 150 bis 750 kg/m3 erzeugt werden. Eine spanabhebende Nachbearbeitung durch Sägen, Schleifen oder Bohren kann entweder vor oder nach dem Sinter- vorgang erfolgen.

Folgende Beeinflussungsparameter für die Gestaltung des Gefüges können variiert werden : -Art des Leichtzuschlagstoffes -Korngrößenverteilung des Leichtzuschlagstoffes -Art und Menge des Sinterhilfsmittels -Vorverdichtung bei der Formgebung -Sinterprozeß Der große Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit darin zu sehen, daß durch die große Varia- tionsmöglichkeit, sowohl im Hinblick auf die Zu- schlagstoffe als auch auf die Prozeßparameter, Form- körper für die unterschiedlichsten Anwendungen herge- stellt werden können. Aufgrund der Ausbildung des anorganischen Netzwerkes im Formkörper selbst, das durch die Leichtzuschlagstoffe bestimmt wird, sind die Formkörper insbesondere als Dämmstoff-Formkörper geeignet. Derartige druckbelastbare Dämmstoff-Form- körper bestehen aus reinen anorganischen faserfreien Werkstoffen, die spanabhebend, z. B. durch Sägen und Bohren bearbeitet werden können. Sie vereinen somit die Vorzüge anorganischer Produkte wie Nichtbrennbar- keit, Verrottungsresistenz etc. mit den Anwendungs- und Verarbeitungsvorteilen von Hartschäumen auf der

Basis von PU oder PS. Demzufolge stehen diesen Pro- dukten weite Anwendungsfelder im Bereich der Wärme- dämmung, Kältedämmung, Brandschutztechnik und Akustik offen. Durch den Flüssigphasensinterungsprozeß können leichtzuschlagstoffhaltige Formkörper erzielt werden, deren mechanische Eigenschaften vergleichbar sind mit herkömmlichen Mauersteinen bei gleichzeitig verbes- serten wärmetechnischen Eigenschaften. Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff möglich, ein ein- schaliges, monolithisches, hochwärmedämmendes Mauer- werk auszubilden, ohne eine zusätzliche Erhöhung der Mauerwerkstätte in Kauf nehmen zu müssen.

Mit Hilfe einer Variation der ProzeBparameter sowie einer entsprechenden Auswahl der Leichtzuschlagstoffe kann das Werkstoffgefüge, vornehmich die Dichte und Porosität, variiert werden. So lassen sich hochporo- sierte Mauersteine ohne laststragende Funktion zur Ausfachung von Fachwerken herstellen, ohne den Nach- teil eines zusätzlichen Feuchteeintrags, wie er von Porenbeton bekannt ist, in Kauf nehmen zu müssen.

Werden die o. g. Parameter dahingehend variiert, daß die mechanischen Eigenschaften, z. B. Druckfestigkeit, primär gesteigert werden, so entstehen druckbelast- bare Dämmstoffe für den Ingenieurbau, z. B. Kragele- mente, Stützen. Aufgrund der anorganischen Struktur sowie der flexiblen Formgebungsmöglichkeit durch Pressen, Gießen, spanabhebende Bearbeitung u. a. kön- nen wärmedämmende Brandschutzelemente mit den unter- schiedlichsten Geometrien realisiert werden. Diese Vorzüge könnten auch bei der Verwendung für die Her- stellung von Abgasesystemen in Haus-oder Industrie- feuerungsanlagen vorteilhaft sein. Werden Leichtzu- schlagstoffe mit einer hohen Glasübergangstemperatur sowie entsprechend darauf abgestimmte Alkalisilikate

verwendet, so ist es möglich, Brennhilfsmittel oder gar feuerfeste Ofenauskleidungen erzielen.

Da die vorhandene Offenporigkeit der Leichtzuschlag- schüttungen weitgehend erhalten bleibt, werden auch ihre schallabsorbierenden Eigenschaften nicht beein- trächtigt. Durch eine Variation von Korngröße, Tempe- ratur und der Verdichtung bei der Herstellung sind die die Schallabsorption frequenzabhängig beeinflus- senden Größen Strömungswiderstand, Porosität und Strukturfaktor einstellbar. Beachtliche Festigkeit, Kantenstabilität, Baustoffklasse A1, Umweltneutrali- tät und dennoch einfache Herstellbarkeit, Formgebung und Bearbeitbarkeit sind durch den Sinterungsprozeß erreichbar. Diese schallabsorbierenden Werkstoffe dienen der Herstellung von vorzugsweise schallabsor- bierenden Bauteilen als Wand-bzw. Deckenelementen, Baffles, Schalldämpfer-Kulissenelementen, Segmente für feste Fahrbahnen von Schienenfahrzeugen sowie Formteile in Abgasleitungen.

Unter Verwendung von Leichtzuschlagstoffen mit einer sehr geringen Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise expandiertes Perlit können großformatige anorganische Dämmstoffplatten mit einer geringen Wärmeleitfähig- keit von 0,06 W/mK erzeugt werden, die beispielsweise als Putzträgerplatten Verwendung finden können.

Bedingt durch die anorganische Struktur dieser Dämm- stoffe, gepaart mit der hohen Temperaturbeständig- keit, eignen sich derartige Produkte auch für den technischen Brandschutz, z. B. in Brandschutztüren.

Da mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ein offenporiges Gefüge mit definiertem Durchmesser

erzielt werden kann, können auch Filterelemente oder Katalysatorenträgerwerkstoffe für die chemische Tech- nologie ma8geschneidert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand dreier Figuren und mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Ver- sinterung zweier Leichtzuschlagstoffparti- kel untereinander.

Aus Fig. 1 ist deutlich die Ausbildung eines Sinter- halses zwischen den Leichtzuschlagstoffpartikeln zu erkennen.

Fig. 2 zeigt ebenfalls schematisch ein offenpori- ges Gefüge eines gesinterten Leichtzu- schlagstoffes.

Das in Fig. 2 dargestellte Gefüge weist eine Dichte von 300 kg/m3 auf. Aus Fig 2 ist sehr deutlich die Ausbildung eines offenporigen Netzwerkes zu erkennen.

Fig. 3 zeigt nun im Gegensatz zu Fig. 2 ein ge- schlossenporiges Gefüge mit einer Dichte von 500 kg/m3.

Der Vergleich von Fig. 2 und Fig. 3 macht deutlich, daß es mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfah- ren über die Auswahl der Zuschlagstoffe und insbeson- dere der Sinterbedingungen möglich ist, die Eigen- schaften des Formkörpers in weiten Bereichen zu vari- ieren.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher : Beispiele 1 92 Gew.-Teile Blähglasgranulat aus Altglas (Poraver, 1 bis 2 mm) werden mit 8 Gew.-Teilen in Waser gelö- stem Natriumtetrasilikat (molarer Modul 4,0) in einem Pflugscharmischer vermengt. Die so erhaltene Mischung wird in Formen verfüllt und mit einem Preßdruck von ca. 2 bar axial verdichtet. Nach Abschluß der Trock- nung (80 °C/8 h) erfolgt die Sinterung bei 720 °C in oxidierender Atmosphäre. Der so entstandene Werkstoff weist ein haufwerksporiges Gefüge mit einer Rohdichte von ca. 400 kg/m3 auf, das sich insbesondere durch einen hohen Absorptionsgrad (a > 0,8 bei 500 bis 1000 Hz), gepaart mit einer hohen Druckfestigkeit von ca.

3,5 MPa auszeichnet. Das säurebeständige, wasserfeste und frosttauwechselbeständige Material eignet sich bestens für die Verwendung als nichtbrennbarer Schallabsorber, wie sie bei vielen verkehrstechni- schen Anlagen, z. B. Farhrbahnauskleidungen von Schie- nenfahrzeugen, verwendet werden. Bedingt durch die Säurbeständigkeit (durch 24 h bei 95 °C, 70 % H, SO4 tritt weder ein säureangriffbedingter Massen-oder Festigkeitsverlust auf) sind derartige faserfreie, nichtbrennbare Absorbermaterialien auch für den Ein- satz als Schalldämpfer für Feuerungsanlagen, z. B. in Kraftwerken, prädestiniert.

Beispiel 2 85 Gew.-Teile thermisch expandiertes Perlite wird mit 15 Gew.-Teilen in Wasser gelöstem Natrondisilikat (molarer Modul 2,0) in einem Pflugscharmischer so

vermengt, daß eine Schädigung des Leichtzuschlagstof- fes unterbleibt. Unter Verwendung eines PreBdruckes von 0,5 bar und einer Trocknungstemperatur von 80 °C erhält man Grünkörper, die nach einer Sinterung bei 740 °C in oxidierender Atmosphäre eine geringe Roh- dichte von ca. 200 kg/m3 aufweisen. Dieser leichte, wasserfeste, haufwerksporige Werkstoff weist einen hohen Schallabsorptionsgrad (a >0,8 bei 500 bis 1000 Hz) auf, weshalb er vornehmlich für Akustikplatten, Baffles, d. h. Produkte, die von den Raumdecken abge- hängt werden, eingesetzt werden können.

92 Gew.-Anteile Liaver-Leichtzuschlagstoff werden mit 8 Gew.-Teilen in Wasser gelöstem Natriumtetrasilikat (molarer Modul 4,0) in einem Intensivmischer vermengt und mit einem Preßdruck von 2 bar verdichtet. Nach der Sinterung bei 780 °C entstehen Absorberwerkstof- fe, die bis zu einer Temperatur von 700 °C verwendet werden können. Demzufolge sind diese Produkte für die Verwendung in Schalldämpfern von Kraftfahrzeugen ein- setzbar, die Temperaturbelastungen bis ca. 700 °C widerstehen können und stellen somit eine Alternative für die bislang verwendeten mineralfaserhaltigen Ab- sorber dar, die gemäß TRGS 905 in Verdacht stehen, kanzerogen zu sein.

Beispiel 3 92 Gew.-Teile Blähglas (Mizziglas, Mizzi AG) werden mit 8 Gew.-Teilen in Wasser gelöstem Natriumtetrasi- likat (molarer Modul 4,0) vermengt und mit einem PreBdruck von 5 bar verdichtet. Durch eine Sintertem- peratur von 850 °C entsteht ein druckbelasteter Dämm- stoff mit einem geschlossenporigen Gefüge. Diese Pro- dukte mit einer Rohdichte von ca. 500 kg/mJ weisen

ein überwiegend geschlossenzelliges Gefüge auf, das zu einer hohen Druckfestigkeit von 10 MPa führt.

Gleichzeitig werden Wärmeleitfähigkeiten von 0, 13 W/mK erzielt. Diese Baustoffe eignen sich vornehmlich für die Ausbildung von druckbelastbaren, wärmedämmen- den Bauteilen, z. B. Kragelemente, wie sie bei der Herstellung von Balkonen oder Veranden Verwendung finden.

Beispiel 4 91 Gew.-Teile Blähglasgranulat (Poraver, 1 bis 2) werden mit 9 Gew.-Teilen Natronwasserglas vermengt und in Formen gefüllt. Die Formgebung erfolgt durch einen axialen Preßvorgang mit einem Preßdruck von 0, 4 bar. Im Anschluß an die Trocknung bei 80 °C erfolgt die Sinterung bei 760 °C in Luft. Der derartig herge- stellte Werkstoff besitzt eine Rohdichte von ca.

300 kg/m3, wodurch eine Wärmeleitfähigkeit X 0, 078 W/mK und eine Druckfestigkeit von ca. 1 MPa gegeben sind. Insbesondere Bereiche in denen der Dämmstoff keine lastabtragende Funktion übernehmen muß, wie beispielsweise die Ausfachung von Holzständerkon- struktionen, Fachwerken etc., stellen ein ideales Anwendungsgebiet für derartige Werkstoffe dar.