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Verfahren zur Herstellung von porösem Magnesiazement Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Magnesiazement aus Magnesiumoxyd
und einer Salzlösung unter Verwendung von Füllstoffen und von bei. Betonherstellung
verwendeten Kunstharzemulsionen sowie unter Verwendung von Sc.h,äumern.
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Im allgemeinen wird Magnesiazement, der auch als Sorelzement bezeichnet
wird, aus gebranntem Magnesit (MgC03) hergestellt, das durch Erhitzen auf höchstens
800° C in Magnesia (Mg O) übergeführt wird. Dieser Magnesia wird eine konzentrierte
wäßrige Lösung von Magnesiumchlorid (Mg C12) zugesetzt. Als Füllstoffe werden insbesondere
organische Füllstoffe in der Form von Säge- oder Korkmehl benutzt. Man erhält auf
diese Weise ein Produkt, das auch als Steinholz bezeichnet wird. Grundsätzlich ist
die Verwendung von anderen Füllstoffen und insbesondere Sand oder Quarzmehl möglich.
Hierdurch erhöht sich aber der notwendige Anteil an gebrannter Magnesia (Magnesiumoxyd),
so daß meist nur von organischen Füllstoffen Gebrauch gemacht wird.
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Magnesiumchlorid zieht begierig Feuchtigkeit und Kohlensäure aus der
Luft an. Da- bei der Herstellung von derartigem Magnesiazement stets die Gefahr
eines Überschusses von MgCl, vorhanden ist, ergeben sich Nachteile der bekannten
Magnesiazemente, die sieh recht ungünstig für die Verwendung auf dem Bausektor auswirken.
Diese Nachteile. bestehen vor allem darin, daß eine Verdunstung des überschüssigen
Wassers aus dem Abbindeverlauf erschwert und das Austrocknen verzögert wird. Der
Belag hält also sehr lange die Feuchtigkeit, wodurch sich lange Abbindezeiten ergeben.
Falls überschüssiges Mg Cl 2 vorhanden ist, wird es außerdem die Feuchtigkeit aus
der Umgebung anziehen und diese Feuchtigkeit speichern. Es besteht weiter die Gefahr,
daß der Magnesiazement an der Oberfläche weich wird und zerfällt und daß sich Platten
aus derartigem Material aufwölben.
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Außerdem kann ein Salzaustausch insbesondere mit frischem Beton erfolgen.
Hierbei bildet sich Calciumchlorid, wodurch das Austrocknen noch mehr erschwert
wird. Es entstehen auch Salzausscheidungen an der Oberfläche, die schwer wasserlöslich
sind. Besonders groß ist die Gefahr des Rostens von Eiseneinlagen oder sonstigem
Eisen, die mit dem Magnesiazement zusammenkommen, der unter Verwendung von Mg C12
hergestellt wurde. Die Gefahr von vagabundierenden elektrischen Strömen ist bei
derartig hergestelltem Magnesiazement außerdem allgemein bekannt.
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Es ist ein Verfahren zur Herstellung von porösem Beton aus Zement
und Wassermörtel bekannt, bei welchem Polyvinylalkohol, ein Schäumer und Wasser
zusammengegeben und durch beliebige Maßnahmen oder Umrühren zu einer schaumigen
Mischung aufgelockert werden. In einem weiteren Gefäß werden dann Zement und Wasser
zubereitet und dem vorher erzeugten Schaum zugegeben. Daher werden zusätzliche Mischgefäße
verwendet.
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Ferner ist es bekannt, zur Herstellung von Leichtbauplatten Magnesiumsulfat-
oder Magnesiumchloridlösungen als Anreger zu verwenden. Hierbei erfolgt aber kein
Aufschäumen der Anregerlösungen, und es werden nur organische Faserstoffe als Füllmittel
verwendet. Die so erzeugten Leichtbauplatten sind gegenüber einer erfindungsgemäßen
Ausführung teuer und weisen geringe Dämm- und Festigkeitswerte auf.
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Es ist auch bei der Herstellung schaumartiger Bauelemente bekannt,
eine Schaumbildung durch Aluminiumpulver hervorzurufen, die mit Natronlauge reagieren
soll, wobei Zement-Sand-Gemische ausdrücklich ohne Auflockerung mit Kunstharz vermischt
werden. Die bekannten Verfahren. unterscheiden sich in maßgeblichen Abweichungen
des erhaltenen Baustoffes sowie durch andere Verfahrensschritte.
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Gemäß der Erfindung werden die beschriebenen Nachteile dadurch beseitigt,
daß zuerst aus Wasser und einem Kunstharz und/oder Bitumen, vorzugsweise in Form
einer Dispersion oder stabilen Emulsion, ein Gemisch hergestellt wird, aus welchem
nach Zusetzen eines vorzugsweise mit Polyacrylsäureester stabilisierten Schäumers,
z. B. dem Salz einer Alkylarylsulfosäu,re, unter intensivem Schlagen und Rühren
in einem Mischer ein stabiler Schaum erzeugt wird, dein bei fortgesetztem Rühren
eine wasserlösliche Sulfatsalzlösung zweiwertiger Metalle, vorzugsweise eine Fe
S 04 oder Mg S O4 Lösung, zugesetzt wird, worauf anschließend nach weiterer Durchmischung
gleichzeitig oder nacheinander Magnesiumoxyd und o=rganische und/oder anorganische
Füllmittel zugesetzt werden..
Die Verwendung derartiger Sulfatsalzlösungen
zur Herstellung von Magnesiazementen ist an sich bekannt. Die Festigkeit und Raumbeständigkeit
derartiger Magnesiazemente ließ jedoch zu wünschen übrig, so daß sie praktisch nur
zur Herstellung von Holzwolle-Leichtbauplatten verwendet wurden. Hinzu kommt, daß
Magnesiazemente, die mit derartigen Sulfatlösungen hergestellt worden sind, zum
Schwinden neigen, was eine Verwendung derartiger Zemente für größere Flächen unmöglich
macht.
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Der auf die erfindungsgemäße Weise hergestellte llagnesiazement ist
jedoch äußerst volumen- und wasserbeständig. Er neigt weder zu Rissen, noch ist
er, selbst bei längerer Einwirkung von Wasser, hydrophil. Das Raumgewicht kann im
Gegensatz zu den bekannten Magnesiazementen bis auf mindestens 300 kg/cbm herabgesetzt
werden, wobei sich nicht nur eine hervorragende Wärmeisolierung, sondern auch eine
sehr gute Trittschalldämmung ergibt. Der Abbindeprozeß ist äußerst kurz und kann,
wie die nachfolgende Beschreibung ergibt, noch weiter herabgesetzt werden.
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Als gebrannte :Magnesia oder Magnesiumoxyd kann sowohl kristallines
als auch amorphes Magnesiumoxyd und deren Gemische verwendet werden. Die kristallinen
M agnesiumoxyde binden wohl etwas langsamer ab, gewähren jedoch eine bessere Raumbeständigkeit
und bieten insbesondere eine hohe Zähigkeit und große Elastizität. Als Sulfatsalzlösungen
der zweiwertigen Metalle eignen sich insbesondere Eisen(II)-sulfat (Ferrosulfat,
Fe S 04), Magnesiumsulfat (:@-Ig S 04) und Zinksulfat (Zn S 04). Die Lösungen können
handelsüblich mit einer Dichte von etwa 2-1° Be bei +20'C benutzt werden. Als Füllstoffe
eignen sich neben Holz, Holzmehlen, Holzspänen auch Minerale, insbesondere Talkum,
Steinmehle, Ouarzmehle, Kieselgur, Asbest und Sand. Von verschiedenen Holzsorten
eignen sich insbesondere Fichten- oder Tannenholzspäne wegen ihrer langfaserigen
und elastischen Beschaffenheit. Papierfasern, Papiermehl, Korkschrot und Korkmehl
können ebenfalls als organische Füllmittel benutzt werden.
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Die Verwendung von Fee S 04 bringt besonders hohe Festigkeitswerte.
Zunächst ist jedoch die Fe S04Lösung (20 bis 25 Be) beispielsweise durch Zusatz
von Mg0 basisch zu machen.
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Nach Fertigstellung der Mischung empfiehlt es sich, das Gemisch einer
Wärmebehandlung oberhalb einer Temperatur von 80° C zu unterziehen. Diese W ärmebehandlung
erfolgt zweckmäßigerweise in Form eines kurzzeitigen Wärmestoßes von nicht mehr
als einer Stunde Dauer. Eine Infrarotbestrahlung hat sich hier besonders bewährt.
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Der Zement bindet sehr schnell ab und ist schon nach kurzer Zeit begehbar.
Falls die Erfindung zur Herstellung von Bauplatten benutzt wird, ist der Versand
zw.eckmäßigerweise erst nach etwa 7 Tagen vorzunehmen, um die Festigkeitswerte zu
erhöhen. Das Entschalen kann jedoch schon unmittelbar nach der Durchführung des
Wärmestoßes stattfinden. Besonders günstig wirkt sich bei dem Enderzeugnis die Tatsache
aus, daß die Biegefestigkeit etwa gleich der Druckfestigkeit ist.
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Es empfiehlt sich, das Kunstharz und/oder Bitumen in Form einer Dispersion
oder Emulsion beizugeben. An Wasser wird zur Herstellung des Baustoffes nur das
Lösungswasser der Sulfatsalzlösung und die geringe Wassermenge für die Kunstharz-
und/oder Bitumendispersion oder -emulsion benötigt. Zusätzliche Wassermengen, wie
sie beispielsweise bei allen Leichtl:etoneti notwendig sind, entfallen hier vollständig.
Auf diese Weise sind dieser Baustoff und seine Herstellungsverfahren mit großem
Vorteil auch zum Herstellen von in sich geschlossenen Estrichdecken unmittelbar
auf dem Bau verwendbar. Hierbei wirkt sich weiter als Vorteil aus, daß das erfindungsgemäß
hergestellte Erzeugnis schon kurze Zeit nach dem Ausgießen begehbar ist. Schon wenige
Stunden reichen aus, um ohne Bedenken eine Begehung vorzunehmen, und nach 1 Tag
kann schon beispielsweise auf dem Estrich weitergearbeitet werden.
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Von entscheidender Bedeutung ist bei der Herstellung des Erfindungsgegenstandes
die Stabilität des erzeugten Schaumes, damit dieser nicht bei Einführung des Füllmittels
zerstört wird. Wesentlich ist außerdem die Verträglichkeit des Schaumbildners mit
den übrigen Bestandteilen des Baustoffes. Als Schaumbildner hat sich als besonders
günstig das an sich bekannte Ammoniumsalz einer Alkylarylsulfosäure erwiesen. Wenn
sich auch das Ammoniumsalz als besonders wertvoll herausgestellt hat, können auch
andere Alkylarylsulfonate benutzt werden. Es hat sich weiter als zweckmäßig herausgestellt,
dem Schaummittel einen Stabilisator zuzusetzen, der vorzugsweise ein Polyacrylsäureester
ist. Mit Hilfe dieses kombinierten Schaummittels, also des Mittels, das gleich zeitig
den Stabilisator enthält, wird maschinell mit Hilfe eines Zwangsmischers so lange
Luft eingepeitscht, bis sich ein stabiler Schaum gebildet hat.
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Besonders günstig wirkt sich die Tatsache aus, daß als Füllmittel
nicht nur Sägemehl oder Korkmehl, sondern irgendwelche anderen organischen oder
anorganischen Füllmittel, beispielsweise auch grober, ungemahlener Sand, zugesetzt
werden können, ohne claß dadurch die stabile Schaummasse zerstört wird.
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Wenn es sich auch empfiehlt, die Herstellung des Gemisches aus Wasser
und Kunstharz und/oder Bitumen und das Mischen des Magnesiumoxyds und des Füllmittels
mit der Schaummasse maschinell vorzunehmen, können diese Arbeiten auch ohne weiteres
von Hand ausgeführt werden, was die Verarbeitung auf primitiveren Baustellen wesentlich
vereinfacht.
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Falls für die Ausführung des Verfahrens eine Kunstharzdispersion oder
-emulsion benutzt wird, wird vorzugsweise ein Polyvinylharz und vor allem Polyvinylaoetat
verwendet. Mit Rücksicht auf die zur Herstellung des Erfindungsgegenstandes benutzte
Lauge empfiehlt es sich jedoch im allgemeinen, eine Bitumendispersion oder -emulsion
zu benutzen, und -zwar vorzugsweise eine stabile Bitumenemulsion auf der Grundlage
von Bitumen und Wasser.
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Schon erwähnt wurde, daß das Verfahren mit großem Vorteil zur Herstellung
von Estrichen unmittelbar auf dem Bau benutzt werden kann. Statt dessen können aber
auch Bausteine oder Bauplatten in beliebigen Größen hergestellt werden, bei denen
sich die Feuerfestigkeit besonders günstig auswirkt. Es ist weiter auch möglich,
ganze Bauteile nach dem erfindungsgemäßen Verfahren anzufertigen, beispielsweise
die Wand eines Hauses oder eines Zimmers. wobei dann entsprechende Öffnungen für
Türen, Fenster usw. sogleich hineingegossen sind.
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Schließlich kann auch der Erfindungsgegenstand mit großem Vorteil
in Verbindung mit anderen Bauelementen benutzt werden, wobei sich besonders günstig
sein gutes Haftungsvermögen auswirkt. Es ist beispielsweise bekannt, Asbestzement
in der Stärke von einigen Millimetern zur Abdeckung von irgendwelchen Räumen nach
außen zu Benutzen. Der Asbestzement wird für diese Zwecke in Form von
geraden
oder gewellten Platten benutzt. Sein Mangel liegt in der zu geringen Wärme- und
Schallisolationsfähigkeit. Es ist nun leicht möglich, diesen Asbestzernent mit einer
Schicht des erfindungsgemäß hergestellten porösen Baustoffes zu bedecken, indem
beispielsweise das erfindungsgemäß hergestellte Erzeugnis auf die Wellplatte oder
die glatte Platte aus Asbestzement aufgestrichen wird. Auf diese Weise ergibt sich
für das Gesamterzeugnis eine äußerst gute Wärme- und Schalldämmung.
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Für alle diese Verwendungsgebiete wirkt sich sehr günstig die Tatsache
aus, daß der Erfindungsgegenstand wasserdicht ist und daß auch bei längerer Wassereinwirkung
das Wasser nicht in sein Inneres einzieht. Eine Korrosionsgefahr ist überhaupt nicht
zu befürchten.
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Unter Umständen können zusätzlich Silicone zur Imprägnierung des Erzeugnisses
und zur Erhöhung seiner Wasserfestigkeit vorgesehen werden. Diese Silicone können
bereits dem Biturnen bzw. dem Kunstharz in einer entsprechenden Dispergierung beigegeben
werden. Es ist aber auch möglich, die fertigen Platten durch Eintauchen od.. dgl.
mit dem Silicon zu imprägnieren. Besonders günstig sind für diesen Zweck das Natriumsalz
der Methyls.iliconsäure oder die Lösung von Organosiliciumc'hloriden, mit denen
vorteilhafterweise sogleich das Gemisch aus Wasser und Kunstharz und/oder Bitumen
imprägniert wird.
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Als Beispiel für ein Mischungsverhältnis, das sich gut bewährt hat,
seien folgende Werte genannt: 51 Wasser, 31 Dispersion (Bitumen und/oder Polyvinylacetat),
11 Schaumpräparat und Stabilisator, 1001 Fe S O4 Lauge, 24° Be, 451 Mg 0
und 3001 Sägemehl.
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Statt Fe S 04 kann auch Mg S 04 beigegeben werden. Die Fe S 04 Lauge
von 24° Be wird zweckmäßigerweise vorher neutralisiert, z. B. durch Hinzufügen von
etwa 5 1 Mg O auf 100 1 Fe SO4 Lauge.
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Für die Herstellung werden 11 Schaumpräparat 5 1 Hz O zusammen mit
dem Bitumen oder Kunstharz, eventuell unter Benutzung von Imprägnierungsmitteln
(Silicorren), zugegeben und gut durchmischt. Danach ist die FeS04 Lauge in das stabile
Schaumgefüge aus Wasser und Bitumen bzw. Kunstharz und Imprägnierungsmittel hinzuzugebenund
gut durchzumischen. Erst jetzt wird MgO beigefügt, gut durchmischt, wonach das als
Füller dienende Sägernehl hinzugefügt und gemischt wird.
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Die f°rtige Masse ist in Formen oder frei zu vergießen. Das geformte
Material ist dann einem Wärmestoß auszusetzen, wonach es kurz unter geringerem Wärmeeinfluß
ablagert. Die Wärmebehandlung der fertigen Mischung in Form eines Wärmestoßes kann
mit großem Vorteil mittels einer Infrarot-. Bestrahlung durchgeführt werden. Dies
empfiehlt sich insbesondere dann, wenn die Erfindung zur Herstellung von Platten
benutzt wird. Bei Anwendung dieser Bestrahlung, die zweckmäßigerweise in verschiedener
steigenden Intensitäten erfolgt und in einer Schleuse durchgeführt wird, ist das
Abbinden und Erhärter beim Verlassen der Schleuse nahezu beendet, ohne daß etwa
Säuren vorhanden sein müssen, die in der Wärme aktivierend auf Mg 0 wirken.
Durch diese kurzzeitige Einwirkung von Infrarotstrahlen auf das geformte Material
erübrigt sich jede besondere Nachbehandlung, die die Gefahr einer ungeregelten Nacherhärtung
mit sich bringt. Es wird ferner vermieden, daß das Material an der Oberfläche abplatzt
und spröde oder brüchig wird. Ein Temperaturabfall von der Oberfläche zum Kern hin
wird ebenfalls vermieden.