DE102004011774B3

DE102004011774B3 - Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels

Info

Publication number: DE102004011774B3
Application number: DE200410011774
Authority: DE
Inventors: Reinhard Prof. Dr.rer.nat. habil. Frey
Original assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Current assignee: Brandenburgische Technische Universitaet Cottbus
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2024-03-10
Also published as: EP1747178A1; WO2005087683A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Baustoff aus einer bei Anwesenheit von Wasser durch Kristallisation, Umkristallieren oder chemische Reaktion abbindenden pulverförmigen oder körnigen Grundsubstanz und ist insbesondere geeignet, die Festigkeit und Wasserbeständigkeit von Gegenständen, die unter Verwendung des Baustoffes gefertigt wurden, zu verbessern. DOLLAR A Die Aufgabe der Erfindung, einen Baustoff vorzuschlagen, der wie ein normaler mineralischer Baustoff zu verarbeiten ist, im fertig ausgehärteten Zustand jedoch eine höhere Feuchtigkeitsbeständigkeit der deraus hergestellten Bauteile aufweist, wird gelöst, indem ein Baustoff aus einer Grundsubstanz und einer Hüllsubstanz besteht. Als Grundsubstanz finden vorzugsweise aufbereitete natürliche Rohstoffe wie Gips, Anhydrit oder Kalk oder industriell erzeugte Baustoffe wie Zement oder reaktive Flugasche oder auch synthetische mineralische Werkstoffe oder Gemische aus den vorgenannten Materialien Verwendung. Die einzelnen Partikel dieser Grundsubstanz sind mit einer Hüllsubstanz überzogen, die selbst oder deren Lösungsmittel nicht mit der Grundsubstanz reagieren. Je nach Art der Hüllsubstanz wird dabei angestrebt, die Oberflächen der einzelnen Partikel der Grundsubstanz teilweise oder vollständig zu umschließen.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels und ist hauptsächlich geeignet, die Festigkeit, Wasserbeständigkeit und Formstabilität von Gegenständen, die unter Verwendung des Bindemittels gefertigt wurden, zu verbessern sowie deren Wasseraufnahmefähigkeit und folglich auch deren Wasser- und Wasserdampfdurchlässigkeit herabzusetzen.

Als Baustoffe werden vielfach pulverförmige Mineralien verwendet, die durch Vermischen mit Wasser zu einer pastösen Masse angerührt und nach dem Verarbeiten durch Kristallisation, Umkristallisation und/oder chemische Reaktion zu einem festen Körper aushärten. Daraus geformte Baukörper weisen häufig insbesondere ein hohes Vermögen zur Wasseraufnahme auf, das unter gewissen Umständen unerwünscht ist.

Insbesondere aus Gips hergestellte Formkörper, Platten etc. sind dadurch in ihrer Anwendung eingeschränkt und können folglich in der Regel nur in geschlossenen, trockenen Räumen Verwendung finden.

Wegen der guten Verarbeitbarkeit solcher Formkörper ist es wünschenswert, die Wasseraufnahmefähigkeit derartiger aus Gips oder ähnlichen Materialien hergestellter Bauelemente herabzusetzen, um diese auch in Räumen mit erhöhter Feuchtigkeit oder im Außenbereich einsetzen zu können.

Für derartige Bauelemente wurden deshalb bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Wasseraufnahme von aus derartigen Materialien geformten Bauelementen zu verringern.

Zu diesem Zweck schlägt beispielsweise die DE 3626048 A1 für aus Gips oder Gips-Halbhydrat hergestellte Platten und Formkörper vor, der Wasser-Feststoff-Mischung zur Herstellung von Gipsplatten flüssige Polyisocyanate zuzusetzen. Dabei können den Formkörpern gegebenenfalls auch Bewehrungsstoffe in Form von Zelluloseteilchen zugesetzt werden. In einer anderen Ausführung der genannten Erfindung wird vorgeschlagen, die Polyisocyanate auf die Oberfläche von gefertigten Gipsplatten aufzubringen.

Auch eine vollständige Umhüllung von Baustoffpartikeln zur Verbesserung der Eigenschaften des Baustoffs während und nach seiner Hydratation wurde bereits mehrfach vorgeschlagen.

Auf eine vollständige Umhüllung von bereits hergestellten Gips-Granulaten mit einem Hydrophobierungsmittel, um das Eindringen von Feuchtigkeit in die Granulate zu erschweren, verweist in diesem Zusammenhang die DE 3222865C3 . Eine vollständige Umhüllung (Coating) lediglich der Zusatzstoffe von Mörtelgemischen mit hydrophobierenden Substanzen (wie Harze, stark verzweigte Monokarbon-Säuren) ist in der DE 37 04 783 A1 angegeben. Aus der DE 3914542 A1 ist weiterhin ein Trocken-Stabilisierungsmittel für leichte Böden aus Zementteilchen bekannt, an deren Oberfläche eine Beschichtung aufgebacken ist aus einem wasserlöslichen Silikonharz und einem oberflächenaktiven Mittel. Das Stabilisierungsmittel wird so hergestellt, dass ein flüssiges Gemisch vorbereitet wird, welches ein wasserlösliches Silikonharz, ein oberflächenaktives Mittel und ein öliges Lösungsmittel enthält. Dieses flüssige Gemisch wird zu den Zementteilchen hinzugefügt und gleichförmig mit ihnen durchgeknetet. Die sich ergebende Masse wird erwärmt, um das ölige Lösungsmittel und Wasser abzudampfen und um auf die Oberflächen der Zementteilchen eine Beschichtung aufzubacken, die das wasserlösliche Silikonharz und das oberflächenaktive Mittel enthält. Die sich ergebende feste Masse wird dann abgekühlt und pulverisiert. Die damit erzielte Beschichtung dient dazu, das Einblasen der Zementteilchen in die kapillaren Zwischenräume des zu verfestigenden Bodens zu erleichtern. Nach dem Einbringen in den Boden soll diese Beschichtung auf Grund ihrer hydrophilen Eigenschaft den Zementteilchen das zum Abbinden benötigte Wasser zuführen. Eine Verarbeitung dieses Zementes zu geformten Körpern ist nicht vorgesehen.

Die DE 3803786 A1 schlägt vor, dass wenigstens an einem Teil der Partikel des mineralischen Bindemittels, deren Oberfläche nur teilweise überdeckend, Reaktionskunststoffpartikel fest haften. Das hergestellte Endprodukt erhält auf diese Weise mineralische Strukturen mit fest eingebundenen Kunststoffteilchen, welche selbst oder durch darin eingelagerte Stoffe, z. B. Farbpigmente, dem Endprodukt deren bestimmte vorteilhafte Eigenschaften hinzufügen können. Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren beinhaltet die Kunststoffzerstäubung und die Kunststoffaufschmelzung im Schwebezustand der Bindemittelpartikel. Das Endprodukt benötigt einen hohen Anteil an Reaktionskunststoffen, damit deren Eigenschaften zu Tage treten.

In der DE 102 55 200 B3 wird vorgeschlagen, den pulverförmigen Baustoff in einem ersten Schritt mit einem wasserfreien Bindemittel zu mischen, die Mischung in die gewünschte Form zu bringen und nach Verfestigung des wasserfreien Bindemittels den gebildeten Formkörper mit Wasser zu behandeln und so endgültig auszuhärten.

Die so entstehende Struktur aus dem dreidimensionalen Netzwerk des wasserfreien Bindemittels und den darin eingelagerten Kristallstrukturen weist sowohl eine hohe Festigkeit, als auch eine gesteigerte Wasserbeständigkeit auf.

Nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass nach dem Arbeitsgang der Formgebung erst das wasserfreie Bindemittel fest werden muss, bevor durch die Wasserzugabe der mineralische Baustoff zum Aushärten gebracht und die endgültige Festigkeit erreicht wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb, ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels vorzuschlagen, das wie ein normaler mineralischer Baustoff zu verarbeiten ist, im fertig ausgehärteten Zustand jedoch insbesondere eine vergleichsweise gesteigerte Festigkeit und eine verminderte Wasseraufnahmefähigkeit von Bauteilen bewirkt, wodurch folglich die Feuchtigkeitsbeständigkeit gesteigert und die Wasserdampfdurchlässigkeit verringert wird.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels vorgeschlagen, bei dem die einzelnen Schritte entsprechend den Merkmalen des Hauptanspruchs ausgeführt werden.

Weitere Verbesserungen des Verfahrens ergeben sich erfindungsgemäß, indem gemäß den Ansprüchen 2 bis 4 Füllstoffe oder Füllstoffgemische zugesetzt werden.

Ein erfindungsgemäßer hergestelltes Bindemittel besteht aus aufbereiteten natürlichen Rohstoffen in Form von hydratisierbarem Gips oder Anhydrit. Die einzelnen Partikel dieser Grundsubstanz sind teilweise mit einer Hüllsubstanz überzogen, welche beim Aufbringen der Umhüllung der Grundsubstanz keine Wasserabbindung der Grundsubstanz bewirkt.

Als Hüllsubstanz finden in organischen Lösungsmitteln lösliche natürliche Harze oder Harzgemische Verwendung.

Es ist natürlich auch im Sinne der Erfindung und führt zur Verbesserung des Baustoffes, wenn zu der Grundsubstanz und der Hüllsubstanz weitere Füllstoffe oder Füllstoffgemische beigemischt sind.

Je nach späterem Einsatzzweck wird es im Rahmen der Erfindung auch als sinnvoll angesehen, wenn als Füllstoff in Wasser aufquellbare Substanzen verwendet werden.

Um auch die Eigenschaften der Zuschläge der Qualität des Bindemittels anzupassen, schlägt die Erfindung vor, dass auch die Partikel der in Wasser aufquellbaren Füllstoffe vollständig oder partiell mit einer wasserunlöslichen Substanz überzogen werden können.

Ein erfindungsgemäße Bindemittel kann hergestellt werden, indem hydratisierbarer Gips oder Anhydrit mit einer durch Auflösen in einem wasserfreien Lösungsmittel verflüssigten Hüllsubstanz gemischt wird.

Nach dem Mischen wird die Mischung als Körper geformt und anschließend getrocknet, wobei die Hüllsubstanz durch den Entzug des Lösungsmittels verfestigt wird.

Der geformte und getrocknete Körper wird sodann in einem separaten darauf folgenden Arbeitsgang auf die benötigte Feinheit zerkleinert. Die Erfindung soll im Folgenden in Form von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Ausführungsbeispiel
Zur Herstellung eines erfindungsgemäß Bindemittels werden 1.000 g Gips mit 320 g einer 60 %igen Balsamharz-Spiritus-Lösung gemischt. Die Mischung wird zu einer fünf Millimeter starken Platte ausgebreitet und getrocknet. Anschließend wird die Masse staubfein gemahlen.
Aus dem so erhaltenen, erfindungsgemäßen Bindemittel wurde ein Norm-Prismen-Festkörper hergestellt, indem das Bindemittel mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis Wasser zu Bindemittel von 0,4 gemischt und geformt wurde. Um mit einem Gemisch aus herkömmlichem Gips und Wasser einer zu dem Bindemittel-Wasser-Gemisch adäquaten Konsistenz zu gelangen, musste für den Vergleichskörper das Wasser-Gips-Gemisch in einem Gewichtsverhältnis von 0,6 angerührt werden.
Der aus dem erfindungsgemäßen Bindemittel hergestellte Probekörper wies eine Druckfestigkeit von 22,5 N/mm² und eine Biegezugfestigkeit von 7,0 N/mm² auf. Die Druckfestigkeit des aus normalem Gips hergestellten Vergleichs-Körpers betrug 14,5 N/mm², seine Biegezugfestigkeit belief sich auf 3,5 N/mm².
Die Wasseraufnahme eines aus dem Bindemittel hergestellten Probenkörpers betrug nach einer Stunde 6 %, nach 3 Stunden 10 % und nach 24 Stunden 12 %. Ein aus normalem Gips gleichartig hergestellter Probekörper nahm in den gleichen Zeiträumen 26, 28 und 32 % Wasser auf.
Eine aus dem erfindungsgemäßen Bindemittel hergestellte Mischung mit einem Wasser/Bindemittel-Verhältnis von 0,4 war gut zu verarbeiten und ergab verwölbungsfreie Norm-Prismen-Formkörper. Eine Mischung aus normalem Gips, im selben Mischungsverhältnis hergestellt, war sehr schwer zu verarbeiten und ergab einen bananenförmig gebogenen Prismen-Formkörper mit einer Längs-Verwölbung von 18 %.
Ausführungsbeispiel 2
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bindemittels werden wiederum 1.000 g Gips mit 320 g einer 60 %igen Balsamharz-Spiritus-Lösung gemischt. Die entstandene Mischung wird getrocknet und zu Pulver zerkleinert. Das so hergestellte Pulver wird mit 100 g trockenen Kurz-Strohfasern und 600 g Wasser gemischt. Daraus geformte Norm-Prismen-Festkörper weisen eine Druckfestigkeit von 9,0 N/mm², eine Biegezugfestigkeit von 7,5 N/mm² und eine Rohdichte von 0,9 g/cm³ auf. Die maximale Wasseraufnahme eines solchen Probekörpers wurde zu 22 Gew.% bestimmt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bindemittels, bei welchem • eine aufbereitete natürliche Grundsubstanz in Form von körnigem, vorzugsweise pulverförmigem, hydratisierbarem Gips oder Anhydrit mit einer in einem Lösungsmittel gelösten Hüllsubstanz in Form von natürlichem Harz oder Harzgemischen derart gemischt wird, dass die Hüllsubstanz die Grundsubstanz umhüllt, wobei das Lösungsmittel keine Wasserabbindung des Gipses oder Anhydrits bewirkt, • die Mischung als Körper geformt und anschließend getrocknet wird, wobei die Hüllsubstanz durch Entzug des Lösungsmittels verfestigt wird und • der verfestigte Körper anschließend auf die benötigte Feinheit zerkleinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischung aus Grundsubstanz und Hüllsubstanz Füllstoffe oder Füllstoffgemische beigemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff in Wasser aufquellbare Substanzen eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Wasser aufquellbaren Füllstoffe vollständig oder partiell mit einer in Wasser unlöslichen Substanz überzogen werden.