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Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurekunststeinen.
Kunststeine mit geringem Raumgewicht lassen sich bekanntlich aus Kieselgur und Erdalkalihydroxyd, beispielsweise Caleium-oder Magnesiumhydroxyd, in der Weise erzeugen, dass zur Bereitung des Mörtels grosse Wassermengen verwendet werden, die bei dem auf das Abbinden folgenden Trocknen entweichen und Poren hinterlassen. Je kleineres Raumgewicht angestrebt wird, desto weitgehender ist der Mörtel zu verdünnen, und um so schwieriger ist es, während des Abbindens das Absetzen der Kieselgur zu verhindern. Obwohl Steine mit geringerem Raumgewicht als 0'3 einen Mörtel mit etwa 70% Wassergehalt erfordern, erhält man genügend feste Steine, wenn dem Mörtel Wasserglas zugesetzt wird oder lösliche Silikate an der Oberfläche der porösen Kieselsäurekörner, z. B.
Kieselgurkörner, mittels dem Mörtel zugesetzter Alkalilauge erzeugt werden, deren geringe Mengen genügen, um an der Oberfläche der Kieselgurkörnehen einen das Schweben der Körnchen sichernden voluminösen Hydrosilikatüberzug entstehen zu lassen. In dieser Weise können Steine mit erheblich geringerem Raumgewicht als 0'3, sogar bis zu 0'1 erzeugt werden, die, insbesondere bei Zusatz von geringeren Mengen pflanzlicher oder mineralischer Faser, wie Jute oder Asbest, genügend fest sind, um z. B. bei einem Raumgewicht von 0'16 nicht bloss als isolierende Bekleidung, sondern auch als Baustoff verwendet werden zu können. Derart kleine Raumgewicht begleitet eine entsprechend hohe Porosität, so dass die Steine stark wasseraufsaugend sind, was in vielen Fällen nachteilig ist. So z.
B. trocknen die beim Bauen im Freien nassgewordenen Steine, insbesondere wenn diese mit einer wasserisolierenden Schicht bekleidet werden, schwer oder überhaupt nicht aus ; auch saugen die Steine gierig das Wasser aus dem aufgetragenen Mörtel auf, was das Abbinden des Mörtels beeinträchtigt.
Es ist demnach besonders wichtig, die hohe Wasseraufnahmefähigkeit derartiger Steine mit geringem Raumgewicht ohne Erhöhung des Raumgewichtes oder Verminderung der Festigkeit der Steine zu beseitigen. Durch Oberflächenbehandlung lässt sich die Wasseraufnahmefähigkeit nicht zufriedenstellend beheben, weil sie nicht nur an der ursprünglichen Oberfläche der Steine, sondern auch an deren Bruchfläehe beseitigt werden muss. Auch würde eine vollständige Aufhebung der Wasseraufnahmefähigkeit der Steine nachteilig sein, weil dadurch das Haften des Mörtels an der Oberfläche der Steine erschwert oder ungenügend wird. Würde man die Kieselgurkörnchen selbst noch vor Bereitung des Mörtels wasserabstossend machen, so würde dies das Abbinden der Kieselsäure mit dem Erdalkalihydroxyd verhindern.
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die Herstellung von Steinen, die bei weitestgehender Porosität, also bei geringstem Raumgewicht, sowohl an ihrer ursprünglichen Oberfläche als in ihrer ganzen Masse an allen Bruchflächen das Wasser innerhalb der Abbindungszeit der praktisch in Betracht kommenden Mauer-oder Verputzmörtel auch sogar beim Weichen in Wasser während mehrerer Tage nicht weiter eindringen lassen, als höchstens bis zu einer Tiefe von 1 bis 2 mm. Die bis auf die geringe Tiefe von l bis 2 mm begrenzte Wasseraufnahmefähigkeit der jeweiligen Oberfläche der Steine sichert das gute Haften des Mörtels und des Verputzes.
Diese begrenzte Wasseraufnahmefähigkeit wird gemäss der Erfindung dadurch erzielt, dass dem Mörtel, der aus Kieselgur und Erdalkalihydroxyd, gegebenenfalls unter Zusatz von pflanzlichen oder mineralischen Faserstoffen, mit einer 70 Gewichtsprozent des Gemisches übersteigenden Wassermenge bereitet wird, teilweise oder ganz in wasserlösliche Seife verwandelte verseifbare organische
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Säuren (wie Harz-, Fett- oder Naphthensäure) zugesetzt werden, deren Menge mindestens 7%, auf die Kieselgur berechnet, betragen muss, worauf man den in Formen gegossenen Mörtel in der bei der Kalksandsteinerzeugung üblichen Weise härtet.
Dadurch wird diejenige Menge von Alkalilauge, die das Schweben der Kieselgurkörnchen sichern soll, aus der zugesetzten wasserlöslichen Alkaliseife durch das im Mörtel befindliche Erdalkali unter Bildung einer unlöslichen Seife freigesetzt.
Trotzdem die angegebene Seifenmenge das Vielfache derjenigen beträgt, die man bisher als Mörteldichtungsmittel zuliess, ist die Seifenmenge in bezug auf die grosse Oberflächenentwicklung der Poren noch immer so gering, dass bloss die Wände der Poren überzogen, die Poren aber nicht ausgefüllt werden und der Stein sein äusserst geringes Raumgewicht nicht einbüsst. Als seifenbildende organische Säure kann man Harze, Fettsäure oder Naphthensäure verwenden. Die Seife wird zweckmässig in der Gestalt einer mit der Lauge erzeugten Emulsion der verseifbaren Säure zugesetzt. Die Säure soll zweckmässig im Überschuss vorhanden sein, so dass ein Teil der Harz-, Fett-oder Naphthensäure in freiem Zustande emulgiert bleibt.
Die Harz-oder Fettsäuremenge kann ohne Beeinträchtigung der Festigkeit und ohne die Poren zu verstopfen oder das Raumgewicht nennenswert zu steigern etwa 10% des Trockengewichtes der fertigen Steine und sogar bis zu 20% betragen.
Trotzdem bisher allgemein angenommen worden ist, dass ein Seifenzusatz, der mehr beträgt als ein geringer Bruchteil eines Prozentes der Trockensubstanz des Mörtels, die Festigkeitseigenschaften desselben nachteilig beeinflusst, hat sich ergeben, dass unter den in der Anmeldung angegebenen Verhältnissen, also bei dem grossen Wasserzusatz und infolge der Gegenwart der Kieselgur, der ungewöhnlich hohe Fettsäuregehalt die Festigkeitseigenschaften des hergestellten Steines sogar günstig beeinflusst.
Um die fertigen Steine wasserabstossend zu machen, ist eine grössere Menge von Erdalkaliseife erforderlich als der Alkalilaugenmenge entspricht, die genügt, um die Kieselsäurekörner sehwebend zu erhalten. Wollte man dies durch einen Überschuss von Alkalisilikat erreichen, dann wären die erhaltenen Steine zu weich. Aus diesem Grunde soll die die zum Sehwebendhalten erforderliche Laugenmenge übersteigende Menge der Verseifungslauge aus Ammoniak bestehen, da dieses während der weiteren Herstellung der Steine entweicht. Als Alkalilauge kann man Hydroxyd oder Carbonat benutzen.
Es genügt ein Zusatz von 2 Gewichtsprozent Natronlauge und % Gewichtsprozent NH" auf den festen Stoff des : Mörtels berechnet. Von den pflanzlichen oder mineralischen Faserstoffen, beispielsweise Jute oder Asbest, genügt ein Zusatz von 8 bis 15% auf die Kieselgurmenge berechnet.
Zur Mörtelbereitung kann Calcium- oder Magnesiumhydroxyd verwendet werden.
Beispiel : Eine Mischung von 140 kg Kieselgur, 75 kg zu Pulver gelöschtem Kalk, 10 kg Asbest wird mit einer Emulsion vermischt, die aus 10 kg Harz, 4 kg Natronlauge und 5 kg Ammoniak (0-91 spezifisches Gewicht) mit einem Teil der zur Mörtelbereitung erforderlichen ganzen Wassermenge von 1800 kg Wasser hergestellt wird. Nach Zufügung der verbleibenden Wassermenge wird der Mörtel in Formen gegossen und in der bei der Kalksandsteinerzeugung üblichen Weise mit Dampf erhärtet.
Nach dem Trocknen besitzen die Steine ein Raumgewicht von 0'16 und eine genügende Festigkeit, um als selbständiger Baustoff benutzt werden zu können. Trotz ihrer 84% erreichenden Porosität nehmen sie selbst während eines 60stündigen Weiehens in ihrem Inneren kein Wasser auf, welches die jeweilige Oberfläche nur bis zu einer Tiefe von etwa 1 1nm Tiefe benetzt.
PATENT-ANSPRüCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurekunststeinen mit einem Raumgewicht unter 0'3 und geringer Wasseraufnahmefähigkeit aus Kieselgur und Erdalkalihydroxyd, gegebenenfalls unter Zusatz von pflanzlichen oder mineralischen Faserstoffen, mit einer 70 Gewichtsprozent des Gemisches übersteigenden Wassermenge, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Verhinderung der Entmischung des hochverdünnten Mörtels dienende Ätzalkali in der Gestalt von mit Atzalkali verseiften organischen Säuren (wie Harz-, Fett-oder Naphthensäuren) zugesetzt wird, deren Menge mindestens 7% auf die Kieselgur berechnet beträgt und den in Formen gegossenen Mörtel in der bei der Kalksandsteinerzeugung üblichen Weise härtet.