DE2310559B2

DE2310559B2 - Schaumbeton, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung zur Herstellung von Bauelementen

Info

Publication number: DE2310559B2
Application number: DE2310559A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Dietrich; Peter Dr. Markusch
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1975-02-13
Also published as: IT1003609B; FR2219962B1; CH602811A5; SE414169B; SU727132A3; CA1029881A; EG11184A; ZA741352B; AT345140B; HU168586B; TR17501A; DD110288A5; FI58483B; BE811622A; IL44317A0; IE38556B1; FI58483C; ES423798A1; GB1436522A; DE2310559A1

Description

a) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtmischung, wäßriger Alkalisilikatlösung,

b) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtmischung, organischem Polyisocyanat,

c) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtmischung, hydraulischen Bindemitteln

verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Treibmittel mitverwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen die lsocyanatreaktion beschleunigenden Aktivator mitverwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schaumstabilisierungsmittel und/oder ein Emulgierhilfsmittel mitverwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man organische, feuerhemmende Zusätze mitverwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine polymere Substanz mitverwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man inertes anorganisches, teilchenförmiges und/oder faserförmiges Material mitverwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man inertes organisches, teilchenförmiges und/oder faserförmiges Material mitverwendet.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen mit gegenüber Isocyanat reaktionsfähigen Wasserstoffatomen imitverwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalisilikat Natriumsilikat mit einem Na₂O: SiOi-Molverhällnis im Bereich von 1:1,6 bis 3,3 verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polyisocyanat eine Ionengruppen aufweisendes Polyisocyanat verwendet.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionengruppen aufweisende Polyisocyanat ein Sulfonsäure- und/oder Sulfonatgruppen aufweisendes Polyisocyanat ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als hydraulisches Bindemittel YVass.'izement, synthetischen Anhydrit, Clips oder gebrannten Kalk verende;

14. Verl'-ihnMi ir.<:;h Anspir. h 2, cN.iurdi gekennzeichnet, ei, J πι;!!: .-,'-■ Tii-jhmi'ttel einen Hal<\i»enkohlfiivasvrsTiift mit '^rincm Siedepunkt un!er 100' <._' verwendet.

15. Verfahren nach Anspruch .», dadurch gekennzeichnet, daß man ais Aktivator ein tertiäres Amin verwendet.

16. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man als inertes Material Glasfasern mitverwendet.

17.Verwendung eines gemäß Anspruch 1 bis 16 hergestellten Schaumbetons zur Herstellung von Bauelementen.

18. Schaumbeton, erhältlich durch Reaktion eines Gemisches aus

10 bis 80 Gewichtsprozent (vorzugsw:. 20 bis 70 Gewichtsprozent), bezöge:, auf die Gesamtmischung, wäßriger Alkalisilikatlösung,

10 bis 80 Gewichtsprozent (vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent), bezogen auf die Gesamtmischung, organischem Polyisocyanat,

10 bis 80 Gewichtsprozent (vorzugsweise 20 bis 70 Gewichtsprozent), bezogen auf die Gesamtmischung, hydraulischen Bindemitteln.

25 Es ist bereits bekannt, daß unter Verwendung mineralischer Körner und von Kunstharzen Dämmstoffe erhalten werden können. Auch Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbeton aus porösen mineralischen Materialien und schaumfähigen Gemischen sind Stand der Technik (deutsche Auslegeschrift 1 239 229). In diesen Fällen wird das mineralische Material stets durch den Kunststoff verkittet oder verklebt. Die so hergestellten Kunststoffbetonmaterialien haben indessen den Nachteil der Inhomogenität, was mechanisch unterschiedlich stark beanspruchbare Bereiche zur Folge hat. Weiterhin sind oft beträchtliche Men gen an teurem, organischem Kunststoff erforderlich, wodurch auch das Brandverhalten zumeist negativ beeinflußt wird.

Die Magerung von für Bauzwecke üblicherweise verwendeten Betonmaterialien mit organischen, po rösen Kunststoffen ist ebenso bekannt wie die Ver fahrensweise, Betonmischungen Treibmittel zuzusetzen oder Gase in situ zu erzeugen, um dadurch poröse Materialien mit erniedrigter Rohdichte zu erhalten. Nachteile dieser weitgehend anorganischen Mateso rialien sind die relativ hohe Sprödigkeit, die im Vergleich zu organischen Schaumgebilden schlechte Wärmedämmung sowie die relativ langen Abbindezeiten.
Weiterhin ist bekannt, Bauelemente aus porösen organischen Kunststoffen mit festen, feuerwidrigen. meist anorganischen oder metallischen Deckschichten herzustellen.

Diese Materialien haben auf Grund ihrer organischen Nat''r den Nachteil, in der B:nt:irv.e"^:v:in

'"■ ohne ieuerhc-nimcndc Deckschicht.", ^:--.\ch\ i :,... ...'■■ ,· 7u sein.

i-s ist ferner hekanr.i. Zcnv-:;:ii,,s^ci. au·- \\ :.·,-.. r-/einen;, einem Kieselerde■]■.;';', '■ ·ίί \j\u'< . ί:·.ι;ι ,·■:■ j-V.mscher. Vtrbii.dun.c mü eine \icb-/ai.i v,--n .■·.·.·

&.·■ cyanaigruppcn herzustellen ,dc;rs.i,e. ()ffcnio:.:,.... schrift 1924 46V lhiupin,_;;h;c .1." uioer poii.··?;· Zeinentmassen sind die noch rc. iit irrige Ahbnuicrci; von 5 bis ii Stunden sowie die nicht sehr enii' W:ir;■-..·.

dämmung. Ein vorwiegendes Einsatzgebiet für diese Materialien sind Estrichbeläge.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Schaumstoffe aus Isocyanaten und Alkalisilikaten herzustellen (deutscbe Offenlegungsschrift 1 770 384). Nach diese: Verfahrensweise erhält man Schaumstoffe, die die Nachteile haben, im allgemeinen stark wasserhaltig zu sein und im Verhältnis zu ihrer Rohdichte für einen Schaumbeton zu geringe mechanische Festigkeit aufzüweisen.

Hitzebeständige Schaumstoffe können aus verschäumbaren oder bereits zelligen thermoplastischen Kunststoffen in Gegenwart von wäßrigen Alka'isilikatlösungen erhalten werden (deutsche Auslegeschrift 1 494 955). Nachteile dieses Verfahrens sind die erforderliche Wärmezufuhr, um die thermoplastischen Kunststoffe zum Aufschäumen zu bringen, das Problem der Aushärtung der Alkalisilikatlösungen sowie der Wassergehalt des resultierenden Verbundmaterials.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Schaumbetone zu vermeiden und darüber hinaus einen Schaumbeton herzustellen, welcher die Vorteile rascher Abbindezeiten, hoher Druckfestigkeiten im Verhältnis zur Erfindungsgemäß ist bevorzugt, daß anorganische oder organische Treibmittel der an sich bekannten Art mitverwendet werden.

Es ist auch vorteilhaft, die Isocyanatreaktion beschleunigende Aktivatoren sov ie Schaumstabilisierungsmittel und/oder Emulgierhilfsmittel mitzuverwenden.

Üft werden erfindungsgemäß auch organische, feuerhemmende Zusätze sowie polymere Substanzen mitverwendet.

Es hat sich herausgestellt, daß auch die Mitverwendung von inerten anorganischen und/oder organischen, teilchenförmigen und/oder faserförmigen Materialien zweckmäßig sein kann.

Erfindungsgemäß werden vorteilhaft Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasser-Stoffatomen vom Molekulargewicht 62 bis 10 000 mitverwendet.

Unter wäßrigen Lösungen von Alkalisilikaten kommen erfindungsgemäß die üblicherweise als »Wasserglas« bezeichneten Lösungen von Natrium- und/oder Kaliumsilikat in Wasser in Frage. Es können auch rohe technische Lösungen, welche zusätzlich z. B. Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Borate und Alumi-

fid D Mlhalt

z, Calciumsilikat, Magnesium,

Rohdichte, guter Wärme- und Schallisolierung sowie 25 nate enthalten, Verwendung finden. Das Molverhaltguter Flammwidrigkeit und ausgezeichneter ^ Feuer- nis von Me₂O/SiO₂ (Me = Na, K, NH₄) ist nicht Widerstandsdauer aufweist. kritisch und kann in weiten Grenzen schwanken; vor-

Diese Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäß zur zugsweise beträgt es 4 bis 0,2. Es kann jedoch auch unVerfügung gestellten Schaumbeton gelöst? bedenklich neutrales Na-Silikat eingesetzt werden, Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neu- 30 von welchem sich 25- bis 40gewichtsprozentige artiger Schaumbeton, erhältlich durch Reaktion eines Lösungen herstellen lassen.

Gemischs aus Vorzugsweise werden indessen 32- bis 54gewichis-

prozentiee Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hin_reichender Alkalität die für eine problemlose Verarbeitung erforderliche Viskosität von unter 500 Poise

iiliktlön können

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, wäßriger Alkalisilikatlösung,

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, organischem Polyisocyanat,

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gcsamimischung, hydraulischen Bindemitteln.

_aufwei_sen Auch Ammoniumsilikatlösungen können verwendet werden, allerdings sind diese weniger bevor-

Unter den erfindungsgemäß einzusetzenden wäß-

ht o

Unter den gg

Dabei kann das Reaktionsgemisch gegebenenfalls 40 rigen Lösungen von Alkalisilikaten versteht man sozusätzlich Treibmittel, Katalysatoren, Emulgatoren wohl echte Lösungen als auch kolloidale Losungen.

'id fidmaB

und/oder Stabilisatoren sowieweitere Hilfsstoffe wie ζ B. flammhemmende Substanzen, organische und anorganische Füllstoffe enthalten.

Bevorzugt ist ein Schaumbeton, Reaktion eines Gemischs aus

wohl echte Lösungen als ac

Die echten Lösunger, sind indessen erfindungsgemaB

bevorzugt.

Erfimungsgemäß ist es bevorzugt, daß man erhältlich durch 45 Alkalisilikat Natriumsilikat mn einem Na₂U

Molverhältnis im Bere.ch von 1:1,6 bis 3.3 ver-

wendet.
Als erfindungsgemäß einzusetzende organische 1 oly-

te kommen aliphaiische, cycloaliphatische.

isocyanat

20 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamlmischung. wäßriger Alkalisilikatlösung,

10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- ₅₀ ^^Vische~ aromatische und heterocyclische PoIy-

mischung, organischem Polyisocyanat, und _{isocyanate in} Betracht, wie sie z. R. von W. S i e f k e η

20 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf d.e Gesamt- _{in Ju}^_{tus LiebJ2s Anna}i_{en dcr} chemie, 561 S. 75 bis

mischung, hydraulischen Bindemitteln. ₁₃₆ h_cscnrieben '" '""^"

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner isocyan;>t, 1,4 · Tetramethylciv Herstellung eines Schaumbetons 55 methylendiisocyanat, 1,12

Cyclobutan - 1,3 - diisocyanal,
- 1,4 - diisocyanat sowie beliebige Isomeren, 1 - Isocyjnato - 3,3,5 - irimethyl - 5 - isocv:inat!M"thvl - cydohexnn (DASl 202 785), 2,4-und

werden, beispielsweise Äthylen-di-

ein Verfahren zur g

durch Umsetzung eine: organischen Polyisocyanats mit wäßriger Alkalis.Hkatlösung und hydraulischen Bindemitteln, gegebenenfalls Zusatzmittcln,

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misc'iung, wai.-.r ;:;τ Alkalisilikatlösiintj., . 44· . _t|_ir.!,",_:,,-.. i_:i,c·;. ■ ■ .;,> .. ■ .-;

Ui hü 8(! (-!ewichtspnizLiii, bc/ogen auf die Gesamt- ,,y]_(1Ki,i_v, .-ν;-:··;'. .'.■ -■■> ■■■'

mischung, organischem Po!yisocyan:U, ,-_{5 s0U11}. |vi:ebipc i.iiM"--.'.-'*- ..!: ■·':?·

10 b's 80 tiewichtsprozenl, bezogen auf die Gesamt- iMeiJMri-?.·¹'- umi .-:k^: ■''■'

mischung, hydraulischen Bindemitteln, ihjien - 1..^ - önsoc^a! .. . !/

., " ' -r-tnisooanal, Polyphaiv! ■.· verwendet.

cyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten und z. B. in den britischen Patentschriften 874 430 und 848 671 beschrieben werden, perchlorierte Arylpolyisccyanate, wie sie z. B. in der deutschen Auslegeschrift 1157 601 beschrieben werden, Carbodiimidgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie in der deutschen Patentschrift 1 092 007 beschrieben werden, Diisocyanate, wie sie in der amerikanischen Patentschrift 3 492 330 beschrieben werden, Allophanatgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in der britischen Patentschrift 994 890, der belgischen Patentschrift 761 626 und der veröffentlichten holländischen Patentanmeldung 7 102 524 beschrieben werden, Isocyanuratgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in den deutschen Patentschriften 1 022 789, 1 222 067 und 1 027 394 sowie in den deutschen Offenlegungsschriften 1 929 034 und 2 004 048 beschrieben werden, Urethangruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in der belgischen Patentschrift 752 261 oder in der amerikanischen Patentschrift 3 394 164 beschrieben werden, acylierte Harnstoffgruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der deutschen Patentschrift 1 230 778, Biuretgruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 1 101 394, in der britischen Patentschrift 889 050 und in der französischen Patentschrift 7 017 514 beschrieben werden, durch Telomerisationsreaktionen hergestellte Polyisocyanate, wie sie z. B. in der belgischen Patentschrift 723 640 beschrieben werden. Estergruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in den britischen Patentschriften 965 474 und 1 072 956, in der amerikanischen Patentschrift 3 567 763 und in der deutschen Patentschrift 1 231 688 genannt werden, Umsetzungsprodukte der obengenannten Isocyanate mit Acetylen gemäß der deutschen Patentschrift 1 072 385.

Es ist auch möglich, die bei der technischen Isocyanatherstellung anfallenden Isocyanatgruppen aufweisenden Destillationsrückstände, gegebenenfalls gelöst in einem oder mehreren der vorgenannten Polyisocyanate, einzusetzen. Ferner ist es möglich, beliebige Mischungen der vorgenannten Polyisocyanate zu verwenden.

Bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-ToIuylen-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren (»TDI«), Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden (»rohes MDI«) und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisenden Polyisocyanate (»modifizierte Polyisocyanate«).

Besonders bevorzugt werden Ionengruppen aufweisende Polyisocyanate, wobei ionische Gruppen verschiedenartiger chemischer Konstitution in Betracht kommen. Beispielhaft seien erwähnt:

— Ν—,

hi

h)

p__, —COO«),

OH

I!^XR

SO₃<->, — O — SO₃I-), -SO₂*

Ganz besonders bevorzugt werden Sulfonsäure

und/oder Sulfonatgruppen aufweisende Polyisocyanate Derartige Isocynate werfen gemäß einem eigenei

ίο älteren Vorschlag dadurch hergestellt, daß mai flüssige Mehrkomponentengemische aromatischer Po lyisocyanate, welche einen NCO-Gehalt von 10 bi 42 Gewichtsprozent und eine Viskosität von 50 bi 10 000 cP bei 25⁰C aufweisen, mit 0,1 bis 10 Gewichts prozent Schwefeltrioxid oder einer äquivalenten Meng Oleum, Schwefelsäure bzw. Chlorsulfonsäure bei — 2( bis 4-200^cC vermischt und ausreagieren läßt und dii auf diese Weise erhaltenen Sulfonierungsprodukti gegebenenfalls ganz oder teilweise mit einer basischei

Verbindung neutralisiert (deutsche Patentanmeldunj P 22 27 111.0).

Erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangskompo nenten sind ferner an sich bekannte anorganisch« hydraulische Bindemittel, wobei bevorzugt Materialiei wie Wasserzemente, synthetischer Anhydrit, Gip: oder gebrannter Kalk Verwendung finden.

Als Wasserzement kommt hierbei insbesonden Portlandzement, schnellbindender Zement, Hochofen Portlandzement, niedrig gebrannter Zement, sulfat beständiger Zement, Mauerzement, Naturzement Kalkzement, Gipszement, Puzzolanzement und CaI ciumsulfatzement zum Einsatz.

Erfindungsgemäß können zusätzlich auch inerti Füllstoffmaterialien mitverwendet werden.

Die Füllstoffmaterialien können organisch oder an organisch, vorzugsweise faserig oder teilchenförmij oder beliebige Gemische davon sein, z. B. Sand Aluminiumoxid, Aluminiumsilicate, Magnesiumoxk und andere teilchenförmige feuerfeste Materialien Metallfasern, Asbest, Glasfasern, Steinwolle ode: Mineralfasern, Aluminiumsilicat-, Calciumsilicatfasen und andere faserartige feuerfeste Materialien, Säge oder Holzmehl, Koks und andere organische ode; kohlenstoffhaltige Teilchen, Papierbrei, Baumwoll abfall, Baumwolle, Jute, Sisal, Hanf, Flachs, Rayoi oder synthetische Fasern, z. B. Polyester-, Polyamid und Acrylnitrilfasern und andere organische faserig!

Materialien.

Erfindungsgemäß werden oft leicht flüchtige an organische und oder organische Substanzen als Treib mittel mitverwendet. Als organische Treibmitte kommen /. B. Aceton, Äthylacetat, Methanol, Äthanol lialogensubstituierte Alkane wie Methylenchlorid Chloroform, Äthylidenchlorid, Vinylidenchlorid Monofluortrichlormethan, Chlordifluormethan, Di chlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptai oder Diäthyläther in Frage. Eine Treibwirkung kam auch durch Zusatz von bei Temperaturen über Raum temperatur unter Abspaltung von Gasen, beispiels

6c weise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen z. B. Azoverbindungen wie Azoisobuttersäurenitril erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowi< Einzelheiten über die Verwendung von Treibmittel! sind im Kunststoff-Handbuch, Band VII, heraus gegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hanser Verlag, München 1966, z. B. auf den S. 108 und 109,45: bis 455 und 507 bis 510, beschrieben. Jedoch kam auch das in der Mischung enthaltene Wasser die Funk

7 8

η des Treibmittels übernehmen. Ferner können säuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fett-

ne Metallpulver, ζ. B. Calcium, Magnesium, Alu- säuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitnium oder Zink durch Wasserstoffentwicklung mit verwendet werden.

sreichend alkalischem Wasserglas als Treibmittel Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasser-

*.nsn, wobei sie gleichzeitig eine härtende und ver- 5 lösliche Polyäthersiloxane in Frage. Diese Verbindun-

irkende Wirkung ausüben. gen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copoly-

Erfindungsgemäß werden ferner oft Katalysatoren merisat aus Äthylenoxid und Propylenoxid mit einem

tverwendet. Als mitzuverwendende Katalysatoren Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige

mmen solche der an sich bekannten Art in Frage, Schaumstabilisatoren sind z. B. in der USA.-Patent-

B. tertiäre Amine, wie Triethylamin, Tributylamin, 10 schrift 2 764 565 beschrieben.

- Methyl - morpholin, N - Äthyl - morpholin, Erfindungsgemäß können ferner auch Reaktions-

- Cocomorpholin, Ν,Ν,Ν',Ν' - Tetramethyl - äthy- verzögerer, ζ. Β. sauer reagierende Stoffe wie SaIzidiamin, 1,4 - Diaza - bicyclo - (2,2,2) - octan, säure oder organische Säurehalogenide, ferner ZeIl-

- Methyl - N' - dimethylaminoäthylpiperazin, regler der an sich bekannten Art wie Paraffine oder

N - Dimethylbenzylamin, Bis-(N,N -diäthylamino- 15 Fettalkohole oder Dimethylpolysiloxane sowie Pig-

hyl) - adipat, N,N - Diäthylbenzylamin, Pentame- mente oder Farbstoffe und Flammschutzmittel der an

yldiäthylentriamin, N,N - Dimethylcyclohexylamin, sich bekannten Art, z. B. Tris-chloräthylphosphat oder

,Ν,Ν',Ν' -Tetramethyl -1,3 - butandiamin, N₁N-Di- Ammoniumphosphat und-Polyphosphat, anorganische

ethyl - β - phenyläthylamin, 1,2 - Dimethylimidazol, Salze der Phosphorsäure, chlorierte Paraffine, ferner

Methylimidazol sowie insbesondere auch Hexa- ao Stabilisatoren gegen Alterungs- und Witterungsein-

drotriazin-derivate. flüsse, Weichmacher und fungistatisch und bakterio-

Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoff- statisch wirkende Substanzen, Füllstoffe wie Barium-

ame aufweisende tertiäre Amine sind z. B. Tri- sulfat, Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreide mitver-

lanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diätha- wendet werden.

-lamin, N-Äthyl-diäthanolamin, Ν,Ν-DimethyI- 25 Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungs-

lanolamin sowie deren Umsetzungsprodukte mit gemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zu-

kylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylen- satzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie ZeIl-

id. reglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flamm·

Als Katalysatoren kommen ferner Silaamine mit hemmende Substanzen, Weichmachern, Farbstoffen

ohlenstoff-Silizium-Bindungen, wie sie. z. B. in der 30 und Füllstoffen sowie fungistatisch und bakterio-

utschen Patentschrift 1 229 290 beschrieben sind, statisch wirksamen Substanzen sowie Einzelheiten

Frage, z. B. 2,2,4-Trimethyl - 2 - silamorpholin, über Verwendungs- und Wirkungsweise dieser Zusatz-

3 - Diäthylaminomethyl - tetramethyl - disiloxan. mittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VI, heraus-

AIs Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige gegeben von V i e w e g und H ö c h 11 e η, Carl-

vsen wie Tetraalkylammoniumhydroxide, ferner 35 Hanser-Verlag. München 1966, z. B. auf den S. 103

'kalihydroxide wie Natriumhydroxid, Alkaliphe- bis 113, beschrieben.

>late wie Natriumphenolat oder Alkalialkoholate wie Erfindungsgemäß vorzugsweise mitzuverwendende atriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotri- Ausgangskomponenten sind ferner Verbindungen mit ine können als Katalysatoren eingesetzt werden. mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktions-Erfindungsgemäß können auch organische Metall- 40 fähigen Wasserstoffatomen von einem Molekularrbindungen, insbesondere organische Zinnverbin- gewicht in der Regel von 62 bis 10 000. Hierunter veringen, als Katalysatoren verwendet werden. steht man neben Aminogruppen, Thiolgruppen oder Als organische Zinnverbindungen kommen vor- Carboxylgruppen aufweisenden Verbindungen vorgsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie zugsweise Polyhydroxyverbindungen, insbesondere nn(II)-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-äthylhexoat 45 zwei bis acht Hydroxylgruppen aufweisende Verbintd Zinn(II)-laurat und die Dialkylzinnsalze von Car- düngen, speziell solche vom Molekulargewicht 400 insäuren.wie z. B. Dibutyl-zinndiaceta^Dibutylzinn- bis 10 000, vorzugsweise 1000 bis 6000, z.B. minlaurat, Dibutylzinn-maleat oder Dioctylzinn-diacetat destens zwei, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 Betracht. bis 4 Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, PoIy-Weitere Vertreter von erfindungsgemäß zu ver- 50 äther, Polythioäther, Polyacetale, Polycarbonate, PoIyindenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die esteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen irkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff- und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt andbuch, Band VII, herausgegeben von V i e w e g sind. Diese Verbindungen werden in der Regel in id H ö c h 11 e η, Carl-Hanser-Verlag, München einer Menge bis 1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen 66, z. B. auf den S. 96 bis 102, beschrieben. 55 auf das Gemisch aus Polyisocyanat, Alkalisilikat und Die Katalysatoren werden in der Regel in einer wasserbindendem Zuschlagstoff, mitverwendet,
enge zwischen etwa 0,001 und 10 Gewichtsprozent, Die in Frage kommenden Hydroxylgruppen aufzogen auf die Menge an Isocyanat, eingesetzt. weisenden Polyester sind z. B. Umsetzungsprodukte Erfindungsgemäß können auch oberflächenaktive von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und usatzstoffe (Emulgatoren und Schaumstabilisatoren) 60 gegebenenfalls zusätzlich dreiwertigen Alkoholen mit itverwendet werden. Als Emulgatoren kommen z. B. mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbone Natriumsalze von Ricinusölsulfonaten, Natrium- säuren. An Stelle der freien Polycarbonsäuren können ilze sulfoniert^ Paraffine oder auch von Fettsäuren auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride der Salze von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedriiäthylamin oder stearinsaures Diäthanolamin in 65 gen Alkoholen oder deren Gemische zur Herstellung rage. Auch Alkali- oder Ammoniumsalze von SuIf on- der Polyester verwendet werden. Die Polycarboniuren wie etwa von Dodecylbenzolsulfonsäure oder säuren können aliphatischer, cycloaliphatischer, aro-•inaphthylmethandisulfonsäure oder auch von Fett- matischer und/oder heterocyclische!¹ Natur sein und

gegebenenfalls, ζ. B. durch Halogenaiome, substituiert und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Trimellitsäure, Phthalsäureanhydrid, Tetrahydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäureanhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endomethylentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, dimere und trimere Fettsäuren wie ölsäure, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Fettsäuren, Terephthalsäuredimethylester, Terephthalsäure-bis-glykolester. Als mehrwertige Alkohole kommen z. B. ÄthylengJykol, Propylenglykol-(1,2) und ■(1,3), Butylenglykol-(1,4) und -(2,3), Hcxandiol-(1,6), Octandiol-(1,8), Neopentylglykol. Cyclohexandimethanol (1,4-Bis-hydroxymethylcyclohexan), 2-Methyl-1,3-propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol-(l,2,6), Butantriol-(1,2.4), Trimethyloläthan, Pentaerythrit, Chinit, Mannit und Sorbit, Methylglykosid, ferner Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Tetraäthylenglykol, Polyäthylenglykole, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol und Polybutylenglykole in Frage. Die Polyester können anteilig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch Polyester aus Lactonen, z. B. ε-Caprolacton oder Hydroxycarbonsäuren, z. B. ω-Hydroxycapronsäure, sind einsetzbar. Erfindungsgemäß können auch die obengenannten niedermolekularen Polyole eingesetzt werden. Auch niedermolekulare Amine wie Alkylendiamin kommen in Frage.

Auch die erfindungsgemäß in Frage kommenden, mindestens zwei, in der Regel zwei bis acht, vorzugsweise zwei bis drei. Hydroxylgruppen aufweisenden Polyäther sind solche der an sich bekannten Art und werden z. B. durch Polymerisation von Epoxiden wie Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydrofuran, Stvroloxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst. z. B. in Gegenwart von BF₃, oder durch Anlagerung dieser Epoxide, gegebenenfalls im Gemisch oder nacheinander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen wie Alkohole oder Amine, z. B. Wasser, Äthylenglykol, Propylenglykol-(1,3) oder -(1,2), Trimethylolpropan._4.4'-Dihydroxydiphenylpropan. Anilin, Ammoniak, Äthanolamin, Äthylendiamin hergestellt. Auch Sucrosepolyäther, wie sie z. B. in den deutschen Auslegeschriften 1176 358 und 1064 938 beschrieben werden, kommen erfindungsgemäß in Frage. Vielfach sind solche Polyäther bevorzugt, die überwiegend (bis zu 90 Gewichtsprozent, bezogen auf alle vorhandenen OH-Gruppen im Polyäther) primäre OH-Gruppen aufweisen. Auch durch Vinylpolymerisate modifizierte Polyäther, wie sie z. B. durch Polymerisation von Styrol, Acrylnitril in Gegenwart von Polyethern entstehen (USA.-Patentschriften 3 383 351, 3 304 273, 3 523 093, 3 110 695, deutsche Patentschrift 1 152 536), sind ebenfalls geeignet, ebenso OH-Gruppen aufweisende Polybutadiene.

Unter den Polythioäthera seien insbesondere die Kondensationsprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst und/oder mit anderen Glykolen, Dicarbonsäuren, Formaldehyd, Aminocarbonsäuren oder Aminoalkoholen angeführt. Je nach den Co-Komponenten handelt es sich bei den Produkten um Polythiomischäther, Polythioätherester, Polythioätheresteramide.

Als Polyacetale kommen z. B. die aus Glykolen, wie Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, 4,4'-Dioxäthoxy-diphenyldimethylmethan, Hexandiol und Formaldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich erfindungsgemäß geeignete Polyacetale herstellen.

Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate kommen solche der an sich bekannten Art in Betracht, die z. B. durch Umsetzung von Diolen wie Propandiol-(L"). Butandiol-(1,4) und/oder Hexandiol-(1,6), Diäthylenglykol, Triäth\lenglykol. Tetraäthylenglykol mit Diarylcarbonaten, z. B. Diphenylcarbonat oder

ίο Phosgen, hergestellt werden können.

Zu den Polyesteramiden und Polyamiden zählen z. B. die aus mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Carbonsäuren bzw. deren Anhydriden und mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Amino-

alkoholen. Diaminen, Polyaminen und ihre Mischungen gewonnenen, vorwiegend linearen Kondensate.

Auch bereits Urethan- oder Harnstoff gruppen enthaltende Polyhydroxyverbindungen sowie gegebenenfalls modifizierte natürliche Polyole, wie Rizinusöl,

Kohlenhydrate, Stärke, sind verwendbar. Auch Anhgerungsprodukte von Alkylenoxiden an Phenol-Formaldehyd-Harze oder auch an Harnstoff-Formaldehydharze sind erfindungsgemäß einsetzbar.
Vertreter dieser erfindungsgemäß zu verwendenden

Verbindungen sind z. B. in High Polymers, Vol. XVT, »Polyurethanes. Chemistry and Technology«, verfaßt von Saunders-Frisch. Interscience Publishers, New York, London. Band 1, 1962, S. 32 bis 42 und S. 44 bis 54 und Band II. 1964. S. 5. 6 und 198, 199,

sowie im Kunststoff-Handbuch, Band VII. V i e w e g-Höchtlen. Carl-Hanser-Verlae, München, 1966, z. B. auf den S. 45 bis 71, beschrieben.

Die erfindungsgemäße Herstellung des Schaumbetons erfolgt in der Regel so. daß man in einer dis-

kontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten einstufig oder in mehreren Stufen miteinander vermischt und das entstandene Gemisch zumeist außerhalb der Mischvorrichtung in Formen oder auf ge-

eigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt. Hierbei kann die zwischen etwa 0 und 200 C. bevorzugt zwischen 50 und 160 C. liegende Reaktionstemperatur entweder so erreicht werden, daß man eine oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem

Mischprozeß vorwärmt oder die Mischapparatur selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch nach dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich sind auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrensweisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur 5e-

eignet. In den meisten Fällen entwickelt sich während der Reaktion selbst genügend Wärme, so daß die Reaktionstemperatur nach Beginn der Reaktion bzw. des Aufschäumens auf Werte über KXTC ansteigen kann.

Bei der Vermischung der Komponenten wird im allgemeinen so verfahren, daß der wasserbindende l^u.^scV^la,?^stoff ^nächst dem Polyisocyanat oder dem Alkalisilikat oder sowohl dem Polyisocyanat als auch dem Alkalisihkat zudosiert wird. Ohne Nachteil kann

der wasserbindende Zuschlagstoff aber auch nachträglich dem Gemisch aus Isocyanat und Alkalisilikat zugemischt werden oder umgekehrt

Hilfsstoffe wie z. B. Treibmittel. Katalysatoren, Mabihsatpren, Emulgatoren, Flammschutzmittel und

inerte Füllstoffe können den verschiedenen Reaktionspartnern zugesetzt werden. Vorzugsweise wird jedoch das Treibmittel zum Isocyanat und der Katalysator zum Alkalisilikat gegeben.

Die Vermischung der Reaktionskomponenten erfolgt bevorzugt bei Raumtemperatur, doch kann die Verarbeitungstemperatur durchaus auch --20 bis + 8O⁰C betragen.

Das Mengenverhältnis der drei Reaktionskomponenten Polyisocyanat, Alkalisilikat und wasserbindendem Zuschlagstoff wurde bereits genannt. Es kann in weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen 10 : 10 : 80 Gewichtsteilen und 10:80:10 Gewichtsteilen und 80: 10: 10 Gewichtsteilen. Schaumbeton mit optimalen Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohe Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und gute brandwidrige Eigenschaften, erhält man, wenn der Anteil an wäßriger Alkalisilikatlösung zwischen 20 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, anorganischem Polyisocyanat zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, und an hydraulischen Bindemitteln zwischen 20 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, beträgt. Dieser Bereich ist daher bevorzugt.

Vom Standpunkt eines sowohl überragenden Eigenschaftsbilds als auch hoher Wirtschaftlichkeit sind Mischungen aus

30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, wäßriger Alkalisilikatlösung,

10 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, organischem Polyisocyanat,

30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, hydraulischem Bindemittel

ganz besonders bevorzugt.

Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht hervor, daß für die Herstellung von Schaumbeton aus Polyisocyanat, Alkalisilikat und hydraulischem Bindemittel das Mengenverhältnis nicht kritisch ist. Dies ist für eine kontinuierliche Herstellung besonders vorteilhaft, da nicht auf eine exakte Dosierung geachtet werden braucht. So lassen sich robuste Fördereinrichtungen wie Zahnrad- und Monho-Pumpen oder Schnecken einsetzen.

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schaumbetons z. B. seine Dichte ist bei gegebener Rezeptur \on den Einzelheiten des Mischprozesses, z. B. Gestalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der Mischkammer usw. sowie der gewählten Reaktionstemperatur beim Einleiten der Verschäumung etwas abhängig. Die Dichte kann zwischen ungefähr 100 und l?00kg/m^s variieren. Bevorzugt werden jedoch Rohdichten zwischen 200 und 800 kg/m³.

Der Schaumbeton kann geschlossen, oder offenporigen Charakter haben, zumeist ist er jedoch weitgehend offenporig und weist bei Dichten zwischen 100 und 800 kg/m³ Druckfestigkeiten zwischen 5 und 150 kp/cm* auf.

Man kann das schaumfähige Reaktionsgemisch auch in kalte oder erhitzte Formen gießen und es in diesen Formen, seien es Relief- oder massive oder Hohlformen, bei Raumtemperaturen oder Temperaturen bis 200°C, gegebenenfalls unter Druck, erhärten lassen.

Bei Anwendung dieser Formverschäumungstechnik lassen sich Formteile mit verdichteten Randzonen und völlig porenfreien, glatten Oberflächen erhalten. Hierbei ist die Mitverwendung von verstärkenden Elementen, seien es anorganische und/oder organische bzw. metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, Gewebe. Gerüste usw. durchaus möglich. Die so zugänglichen Schaumbeton-Formteile können direkt als Bauelemente oder aber z. B. in Form von direkt oder nachträglich durch Laminieren mit Metall, Glas, Kunststoff usw. hergestellten Sandwich-Formteilen verwendet werden.

Außer durch das günstige Brand verhalten zeichnen sich diese Materialien dadurch aus, daß nachträglich aufgebrachte organische oder anorganische Massen,

ίο z. B. Anstrichmaterialien, Gips, Kitt oder Sandmassen, hervorragend auf dem Schaumbeton haften. Aus dem erfindungsgemäßen Schaumbeton lassen sich selbstverständlich auch Blöcke herstellen, die durch nachträgliches Zersägen in Platten oder Leichtbausteine zerlegt und gegebenenfalls in der oben beschriebenen Weise laminiert oder durch andere Techniken mit Deckschichten versehen werden können. Bevorzugt ist aber die Ausführungsform bei der direkt die gewünschten Formteile hergestellt werden.

Die gemäß der Erfindung erzielten Druckfestigkeiten sind in hohem Maße vom Mischungsverhältnis der Ausgangskomponenten sowie dem resultierenden Raumgewicht abhängig, z. B. werden Dichten zwischen 200 und 600 kg/m³ und Druckfestigkeiten von 10 bis 100 kp/cm² bei Anwendung eines Gemisches aus etwa gleichen Teilen Polyisocyanat, Alkalisilikat und wasserbindendem Füllstoff unter gleichzeitiger Verwendung von etwa 5 Gewichtsprozent (bezogen auf die Gesamtmenge) eines niedrigsiedenden Treibmittels erreicht.

3" Wichtige erfindungsgemäße Vorteile sind die kurzen Mischzeiten, die Vermischung erfolgt bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise innerhalb von 15 Sekunden bis maximal etwa 5 Minuten, sowie die rasche Aushärtung, die im allgemeinen weniger als 30 Minuten dauert.

Bei einer Produktion lassen sich durch diese Vorteile kurze Formstandzeiten und damit rasche Fertigungszyklen erreichen.
Erfindungsgemäß erhält man ausgezeichnet feuerwidrigen Schaumbeton, wenn die Summe der anorganischen Bestandteile mehr als 30 Gewichtsprozent, vorzugsweise jedoch mehr als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmischung, beträgt.

Beachtliche Vorteile bietet die Bearbeitbarkeit eines erfindungsgemäßen Schaumbetons. So läßt er sich beispielsweise ausgezeichnet sägen, schrauben, nageln, bohren und fräsen und hat dadurch vielseitige Anwendungsmöglichkeiten.
Je nach Zusammensetzung und Struktur ist der er-

5< findungsgemäße Schaumbeton in der Lage, Wasser und oder Wasserdampf aufzunehmen oder aber aucli gegen Wasser und/oder Wasserdampf beträchtlichen Diffusionswiderstand aufzuweisen.

Der erfindungsgemäße Schaumbeton eröffnet neu« Möglichkeiten im Hoch- und Tiefbau sowie bei dei Herstellung von Fertigteilen und Elementen.

Beispielhaft seien als Anwendungsmöglichkeitei die Herstellung von Wandelementen im Fertigbau verlorene Schalungen, Rolladenkästen, Fensterbänken Eisenbahn- und U-Bahn-Schwellen, Bordsieinen, Trep pen, die Ausschäumung von Fugen sowie die Hinter schäumung von Keramikfliesen genannt.

Vorteilhaft läßt sich der Schaumbeton auch zur Binden von Kies, Marmorstücken usw. einsetzen. Mai kann so dekorative Platten erhalten, wie sie beispiels weise als Fassadenelemente Verwendung finden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Bei spielen näher erläutert:

Beispiel 1
Folgende Komponenten werden eingesetzt:

16 000 g sulfoniertes Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanat, erhalten durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung und Sulfonierung mit gasförmigem Schwefeltrioxid (Schwefelgehalt: 0,98%,
NCO-Gehalt: 30,2%, Viskosität bei 22^CC; 1200 cP, Herstellung s. Le A 14 370),
1 600 g Trichlorfluormethan,
8 000 g schnellbindender Zement,
12 000 g wäßrige Natriumsilikatlösung (44% Feststoffgehalt, SiO₂: Na₂O = 2:1),
40 g Na-SaIz eines sulfochlorierten Paraffinge-

misches Ci₀-Ci₄ als Emulgator,
240 g N,N,N-(cü-dimethylamino-n-propyl)-

hexahydrotriazin ats Katalysator.
Das sulfonierte Polyisocyanat wurde bei Raumtemperatur mit dem schnellbindenden Zement und Trichlorfluormethan gründlich zusammengemischt, die Natriumsilikatlösung, der Emulgator und der Katalysator wurden ebenfalls vermischt und beide Mischungen mit einem Schnellrührer 40 Sekunden intensiv miteinander verrührt. Das Reaktionsgemisch wurde in eine offene Kastenform ausgegossen, begann nach 60 Sekunden aufzuschäumen und war bereits nach 100 Sekunden zu einem Schaumbeton hoher Festigkeit und regelmäßiger Zellstruktur erstarrt. Während des Treib- und Aushärtungsprozesses erwärmte sich das Reaktionsgemisch bis auf etwa 120°C. Aus dem erkalteten Material wurden Probekörper entnommen und einige mechanisch physikalische und analytische Daten bestimmt:

Raumgewicht 180 kg/m³

Druckfestigkeit ö_äF

bei +23⁰C 12,9 kp/cm²

bei+170⁰C 12,6 kp/cm²

Wärmeleitzahl 0,050 kcal/m h ⁰C

Zugfestigkeit δ_Β 8.7 kp/cm²

Bruchdehnung eb U %

Biegefestigkeit <5_bB 12,9 kp/cm²

Wärmebiegefestigkeit

[bei/= 10,0mm] 218^CC

Volumenänderung

3 h -60⁰C 0%

5 h +200⁰C 0%

Offenzelligkeit 92 Volumprozent

Wasserdampfdurchlässigkeit ... 89 g/m² Tg
Wasserdampfaufnahme 22,3 Gewichtsprozent

Wasseraufnahme 13 — 14 Volumprozent

Ein nach gleicher Rezeptur hergestellter Schaum beton mit einem Raumgewicht von 240 kg/m⁸ zeigte folgende mechanische Werte:

Druckfestigkeit 21,2 kp/cm²

Biegefestigkeit 28,5 kp/cm*

Schubmodul ..'. 1717 kp/cm²

Beispiel 2

Folgende Komponenten werden eingesetzt: 150 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1, 20 g Trichlorfluormethan, 100 g schnellbindender Zement, 150 g Natriumsilikatlösung gemäß Beispiel 1, 0,5 g Emulgator gemäß Beispiel 1, 3 g Katalysator gemäß Beispiel 1.

Die Vermischung wurde wie im Beispiel 1 angegeben durchgeführt, jedoch wurde der Zement auf Polyisocyanat und Natriumsilikatlösung zu gleichen Gewichtsteilen verteilt. Die Rührzeit betrug 15 Sekunden, nach 32 Sekunden begann das Reaktionsgemisch aufzuschäumen und war nach 55 Sekunden unter Wärmeentwicklung erstarrt.

Der erkaltene Schaumbeton hatte ein Raumgewicht von 235 kg/m³ und eine Druckfestigkeit von 19,1 kp/ ίο cm².

Beispiel 3

Folgende Komponenten werden eingesetzt:
90 g sulfoniertes Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanal, erhalten durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phos

genierung,

70 g TDI-Rückstand (Rückstand von der Toluylendiisocyanat-Destillation, fester Pfannenrückstand etwa 15 Gewichtsprozent
NCO),

20 g Trichlorfluormethan,
200 g Zement gemäß Beispiel 1,
150 g Natriumsilikatlösung gemäß Beispiel 1,

1 g Triäthylamin als Katalysator,
0,2 g Emulgator gemäß Beispiel 1.

Das sulfonierte Polyisocyanat, TDI-Rückstand, Trichlorfluormethan und 50 g Zement wurden vorgemischt, dazu die Mischung aus wäßriger Natriumsilikatlösung, Triäthylamin, Emulgator und dem restlichen Zement gegeben.

Die gesamte Mischung wurde 13 Sekunden intensiv verrührt, schäumte 15 Sekunden nach Vermischungsbeginn auf und war in 45 Sekunden ausgehärtet.

Der resultierende Schaumbeton weist ein Raumgewicht von 348 kg/m³ und eine Druckfestigkeit von 20 kp/cm² auf.

Beispiel 4

Folgende Komponenten werden eingesetzt:

200 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,
20 g Trichlorfluormethan,
100 g synth. Anhydrit

150 g Natriumsilikatlösung gemäß Beispiel 1,
3 g Katalysator gemäß Beispiel 1,
0,5 g Emulgator gemäß Beispiel 1,
1 g Kaliumsulfat.

Die Vermischung erfolgte wie im Beispiel 1 angegeben, der synthetische Anhydrit wurde zuvor mit dem Polyisocyanat verrührt. Die Gesamtmischzeit betrug 20 Sekunden, der Aufschäumprozeß setzte nach 45 Sekunden ein, nach 78 Sekunden war das Reaktionsgemisch erstarrt.

Der Schaumbeton hatte ein Raumgewicht von

240 kg/m³ und eine Druckfestigkeit von 22,8 kp/cm².

Beispiel 5 Folgende Komponenten werden eingesetzt:

2800 g sulfoniertes Polyisocyanat

gemäß Beispiel 1,
308 g Trichlorfluormethan, 1400 g schnellbindender Zement, 700 g chloriertes Paraffingemisch 70 g Glasfaser (3 mm lang), 2100 g Natriumsilikatlösung, 1400 g schnellbindender Zement,

42 g Katalysator gemäß Beispiel 1 I

Komponente A

> Komponente B

Zunächst wurden getrennt die Komponenten von A und B innigst durchmischt, anschließend mit einem Schnellrührer 30 Sekunden vermischt und in eine verschließbare 50 χ 50 χ 50 cm gewachste Holzform gegeben. Nach 10 Minuten wurde entformt. Man erhielt ein Schaumbetonteil mit vollständig glatter, porenfreier Obcfläche und — wie nach Anschneiden zu erkennen war — integral verdichteten Randzonen. Das so hergestellte Schaumbeton-Formteil h-Ute ein Gesamtraumgewicht von 543 kg/m⁸ und eine Druckfestigkeit von 92,8 kp/cm².

Iin Brandkammerversuch in Anlehnung an DIN 4102 (Kleinbrandversuch) zeigte diese 5 cm dicke Schaumbetonplatte eine Feuerwiderstandsdauer von über Minuten.

Beispiel 6

Folgende Komponenten werden eingesetzt:

160 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,

16 g Trichlorfluormethan,

80 g schnellbindender Zement,
120 g Natriumsilikatlösung,
2,4 g Katalysator gemäß Beispiel 1,
0,4 g Emulgator gemäß Beispiel 1.

Die Reaktionskomponenten wurden wie im Beispiellangegeben vermischt und daraus 20 χ 20 χ 1 cm Handplatten in einem Metallwerkzeug mit an der Schmalseite befindlicher Einfüllöffnung hergestellt. Die Form wurde auf 45 bis 50°C temperiert. Nach etwa 15 Minuten entnahm man die Schaumbetonplatten und temperte anschließend 5 Stunden bei 75 bis 100⁰C.

Diese Schaumbetonteile zeigten vollständig glatte Oberflächen und eine ausgeprägte Integralschaumstruktur im Innern. An 6 derartigen Schaumbetonplatten wurden folgende mechanische Werte ermittelt:

Raumgewicht 500 bis 600 kg/m³

Zugfestigkeit 60 bis 70 kp/cm²

Bruchdehnung 1 bis 2 %

Druckfestigkeit 40 bis 50 kp/cm²

Biegefestigkeit 150 bis 200 kp/cm²

Randfaserdehnung 2 bis 3 %

Ε-Modul (aus Biegeversuch) .. >8000 kp/cm²
Wärmestandfestigkeit 22O⁰C

Beispiel 7

Folgende Komponenten werden unter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt:

150 geiner 20%igen Lösung von TDI-Rückstand¹) in MDI²) (NCO-Gehalt 30%, Viskosität 1900 cP)

30 g eines perchlorierten Paraffins,
300 g schnellbindender Zement,
34 g Trichlorfluormethan.

Außerdem werden

200 g 44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung

(Na₂O: SiO₂ ³) = 1:2),
100 g schnellbindender Zement,
4 g Triäthylamin

unter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt. Zur Herstellung des Schaumbetons werden die beiden Mischungen 15 Sekunden intensiv vermischt.

Sekunden nach Mischbeginn fängt die Emulsion an zu schäumen, nach 28 Sekunden steht der Schaum und erreicht nach 45 Sekunden etwa 9O⁰C, wobei Dampfentwicklung einsetzt. Es wird ein sehr feinzelliger harter Schaumbeton erhalten.

Raumgewicht 366 kg/m³

Druckfestigkeit 20 kp/cm²

')TDI-Rückstand: Fester Rückstand der Toluylendiisocyanat-Destillation, lösliche Form.

·) MDI: Phosgenierungsprodukt eines Anilin-Formaldehyd-Kondensats, von dem soviel 2-Kern-Anteil abr'estilliert wurde, daß der Rückstand bei 25° C eine Viskosität von 100 cP aufwies.

³) Molaies Verhältnis.

Beispiel 8

150 g einer 20%igen Lösung von TDI-Rückstand⁴) in MDI¹) (NCO-Gehalt 30%, Viskosität 1900 cP)

10 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1, 30 g eines perchlorierten Paraffins⁴),
350 g schnellbindender Zement,
40 g Trichlorfluormethan.

Außerdem werden

200 g 44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung

(Na₂O: SiO₂ ³) = 1:2),
150 g schnellbindender Zement,
3 g Triäthylamin

unter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt.

Zur Herstellung des Schaumbetons v/erden die beiden Mischungen 15 Sekunden intensiv vermischt. Sekunden nach Mischbeginn fängt die Emulsion an zu schäumen, nach 45 Sekunden steht der Schaum. Es wird ein sehr feinzeiger harter Schaumbeton erhalten, der nicht brennbar ist und eine hohe Feuerwiderstandsdauer aufweist.

Raumgewicht 444 kg/m^s

Druckfestigkeit 30 kp/cm²

Beispiel 9

150 g einer 20%igen Lösung von TDI-Rückstand⁴) in MDI⁴) (NCO-Gehalt 30%, Viskosität 1900 cP)

100 g synthetischer Anhydrit,
25 g Trichlorfluormethan.

Außerdem werden

150 g 44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung

(Na₂O: SiO₂ ⁸) = 1:2),
2,5 g Triäthylamin miteinander vermischt.

Nach Vermischen dieser Mischungen wird ein feinzelliger Schaumstoff erhalten.

Raumgewicht 178 kg/m⁸

Druckfestigkeit 8 kp/cm*

⁴) Gemäß Beispiel 7.

B e ι s ρ ι e 1 10

Folgende Komponenten werden unter Rutiren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt:
150 g einer 30%igen Lösung von TDI-Ruckstand) in MDP) (NCü-Gehalt 29,9%, Viskosität

18 000 cP). · · 11

30 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1, 40 g Tris-(chloräthyl)-phosphat,
10 g eines perchlorierten Paraffins⁴), 100 g schnellbindender Zement,
30 g Trichlorfiuormethan.

150 g einer 30%igen Lösung von TDI-Rückstand⁴)

.. ^inMpi), . ...

40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1, 40 g eines perchlorierten Paraffins⁴),
10 g Tris-(chloräthylphosphat),

225 g sehne lbmdender Zement,
45 g Tnchlorfluormethan.

Außerdem werden

320g44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung

(Na₂O : SiO₂ ⁸) = 1:2),
200 g schnellbindender Zement
3 g Triäthylamin miteinander vermischt.

Beide Mischungen werden dann zusammengegeben

und 15 Sekunden intensiv verrührt. 34 Sekunden nach Mischbeginn schäumt die Masse auf und ist nach Sekunden erstarrt. Der erhaltene Schaumbeton ist zu 78% anorganisch und enthält 17% einer kontinuierlichenPolyharnstoffmatrix, wovon 4% aus Rückstandisocyanat stammen.

Der erhaltene Schaumbeton ist von hervorragender Resistenz bei Feuereinwirkung. Er entwickelt nur sehr wenig brennbare Pyrolysegase, erweist sich auch bei langanhaltender Feuereinwirkung selbst als nicht brennbar. An der Oberfläche bildet sich aus der Polyharnstoffmatrix eine Kohleschicht, die das Fortschreiten der verkohlenden Zersetzung stark hemmt. Dadurch besitzt der Schaumbeton eine hervorragende Feuerwiderstandsfähigkeit. Bei z. B. über mehr als eine Stunde dauernde Einwirkung einer oxidierenden Flamme bleibt ein rein anorganischer Silikatschaumstoff zurück, der ebenfalls ein hervorragendes Isoliervermögen aufweist.

Raumgewicht 406 ke/m³

Druckfestigkeit 12,4 kp/cm²

Außerdem werden

200 g 44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung

(Na₂O : SiO₂ ⁸) = 1:2),
100 g schnellbindender Zement,
1,5 g Triäthylamin miteinander vermischt.

Nach Veraschen dieser Mischungen wird ein grob- »0 poriger Hartschaum erhalten.

Raumgewicht 218 kg/m^s

nniekfeqriAeit ' 13 kp/cm*

Druckfestigkeit κρ/cm ^

Beispiel 11

Folgende Komponenten werden unter Ruhren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt:

50

Beispiel 12

Folgende Komponenten werden unter Rühren tu _einer dünnflüssigen Paste gemischt:

_15Og einer 30%igen Lösung von TDI-Rückstand«) ^B _in MDP), '

40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,

40 g eines perchlorierten Paraffins⁴),

_{1Q g Tris}_(_chi_OräthyIphosphat),
^gQ g gebrannter Kalk (Calciumoxid),

^g portlandzement,

4₅ Xnchlorfluormethan.

Außerdem werden

320 g 44 %ige wäßrige Natriumsilikailösung
^& ^ß. _Si0^ ₌ 1_: 2),

200 g schnellbindender Zement
₃ Triäthylamin

30

⁴) Gemäß Beispiel 7.

halten das in seinen Eigenschaften im wesentlichen dem des Beispiels 11 entspricht. Im Unterschied _zu diesem wird der Schaumstoff jedoch nach seiner Ver- _teSUgaQg _{sehr hei}ß (etwa HO⁰C) und dampft stark.

Raumgewicht 594 kg/m³ !(gemessen 2 Stunden

Druckfestigkeit ... 40,5 kp/cm^nach Herstellung

^es Schaums)

Beispiel 13

_Folgende Komponenten werden unter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt:

150 g einer 30%igen Lösung von TDI-Rückstand⁴) ir» MDl⁴),

40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,

* gebrannter Kalk (Calciumoxid),
₃₅ J |_{richlorfluormethan}.

Außerdem werden

220 g 44%ige wäßrige Natnumsihkatlosung

(^Na2° ^{: si0}/) ⁼ ^l ^{: 2)}'
² g Triäthylamin

miteinander vermischt

Die Mischungen werden 10 Sekunden intensiv vermischt und die Mischung in eine Papierform gegossen. 38 Sekunden nach Mischbeginn schäumt die Masse auf, nach 55 Sekunden beginnt die Dampfentwicklung, wob« die Endaushartung stattfindet. Man erhält ^{emen senr} gleichmäßigen Schaumbeton von mittlerer Porenstruktur.

_Raumgewicht .... 193 kg/m³ !(gemessen 2 Stunden Druckfestigkeit ... 9,8 kp/cm* nach Herstellung

^_ε5 Schaums)

^{4) Gemäß Beispiel 7}-

Das Produkt dehnt sich bei Verfestigung geringfügig aus, wobei kleine Oberflächenrisse entstehen.

Nimmt man an Stelle von Kalk Zement als hydraulisches Bindemittel, so tritt geringfügiger Volumenschwund auf. Durch Wahl eines geeigneten KalkZement-Verhältnisses kann der Grad des Schwunds bzw. der Ausdehnung wunschgemäß eingestellt werden.

^6s Insbesondere läßt sich ein Schwund von exakt 0 einstellen.

Die auf Basis Kalk hergestellten Schaumstoffe sind auch in Abwesenheit von Halogenverbindungen von

hirvorragender Feuenviderstandsfähigkeit. Bei langanhaltender Einwirkung einer oxidierenden Flamme wird ein anorganisches Schaumstoffgerüst erhalten.

Beispiel 14

200 g eines Polyisocyanates, das dadurch erhalten wurde, daß vom rohen Phosgenierungsprodukt eines Anilin/Formaldehydkondensates soviel Diisocyanatodiphenylmethan abdestilliert wurde, daß der Destillationsrückstand bei 25⁰C eine Viskosität von 170OcP aufvKS (2-Kernanteil: 40,3 Gewichtsprozent, 3-Kernanteil: 34,0 Gewichtsprozent, Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25,7 Gewichtsprozent), wurden rr.it 200 g Schnellzement und 20 g Trichlorfluormethan vermischt.

Zu dieser Mischung gab man eine Mischung bestehend aus 150 g Wasserglas (Feststoffgehalt 44 Gewichtsprozent, Molverhältnis Na₂O : SiO₂ = 1: 2), 1,5 g Triäthylamin, 0,2 g Emulgator (50%ige wäßrige Lösung des Natriumsalzes eines sulfochlorierten Paraffingemisches C₁₀-C₁₁,) und 100 g Schnellzement. Die Mischungen wurden 15 Sekunden mit einem Schnellrührer intensiv vermischt und in ein Papierpäckchen ausgegossen. Das Reaktionsgemisch be-

gann 48 Sekunden nach Beginn der Vermischung aufzuschäumen und war 32 Sekunden später zu einem harten anorganisch-organischen Schaumstoff von nicht ganz regelmäßiger Zellstruktur erstarrt, der bei einem Raumgewicht von 842 kg/m³ eine Druckfestigkeit ν m 116,5 kp/cn.² aufwies.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons durch Umsetzung eines organischen Polyisocyanate mit wäßriger Alkalisilikatlösung und ge- gebenenfalls Zusatzmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Reaktionsgemisch bestehend aus