DE2310559C3

DE2310559C3 - Schaumbeton, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung zur Herstellung von Bauelementen

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Publication number: DE2310559C3
Application number: DE2310559A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Dieterich; Peter Dr. Markusch
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1973-03-02
Filing date: 1973-03-02
Publication date: 1975-09-11
Also published as: NL7402838A; SE414169B; CH602811A5; FI58483C; DE2310559A1; FI58483B; AT345140B; ES423798A1; BR7401538D0; US3983081A; JPS502014A; IT1003609B; GB1436522A; HU168586B; ZA741352B; ATA172074A; IE38556L; IE38556B1; FR2219962A1; DD110288A5

Description

10 b'"s 80 Gewichtsprozent (vorzugsweise 20 bis 70 Gewichtsprozent), bezogen asf die Gesamtmischung, wäßriger AlkaEsiükatlösung,

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.

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 Mengen an teurem, organischem Kunststoff erforderlich, wodurch auch das Brandverhalten zumeist negativ beeinflußt wird.

Die Magerung von für Bauzwecke üblicherweise verwendeten Betonmaterialien mit organischen, porösen Kunststoffen ist ebenso bekannt wie die Verfahrensweise, Betonmischungen Treibmittel zuzusetzen oder Gase in situ zu erzeugen, um dadurch poröse Materialien mit erniedrigter Rohdichte zu erhalten.

Nachteile dieser weitgehend anorganischen Materialien 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 Natur den Nachteil, in der Bauanwendung ohne feuerhemmende Deckschichten nicht brauchbar zu sein.

Es ist ferner bekannt, Zementmassen aus Wasserzement, einem Kieselerde-Füllstoff und einer organischen Verbindung mit einer Mehrzahl von Isocyanatgruppen herzustellen (deutsche Offenlegungsschrift 1924 468). Hauptnachteile dieser porigen Zementmassen sind die noch recht lange Abbindezeit von 5 bis 6 Stunden sowie die nicht sehr gute Wärme-

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dämmung. Em vorwiegendes Einsatzgebiet für diese Erfindungsgemäß ist bevorzugt, daß anorganische

Materialien sind Estriekbeläge. oder organische Treibmittel der an sich bekannten

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Schaumstoffe Art mitverwendet werden.

aus isocyanaten and Älka&Qikaten herzustellen Es ist auch vorteilhaft, die Isocyanatreaktion beideutsche Offenlegongsschrift 1770384). Nach dieser 5 ?ealeunigende Afctivatoren »wie SchAumstabilisic-Verhrensweise erhält man Schaumstoffe, die die rungsmittel uad/oder Emislgierhilfsmittel mitzuver-NachteQe haben, im allgemeinen stark wasserhaltig wenden.

zu sein und im Verhättnis zu ihrer Rohdichi-für einen Oft werden erfindungsgemäß auch orgarische,

Schaumbeton zu geringe mechanische Festigkeit aufzu- feuerhemmende Zusätze sowie polymere Substanzen

weisen. i₀ mitvcrwendet

Hitzebeständige Schaumstoffe können aus ver- Es hat sich herausgestellt, daß auch die Mitverwen-

schäumbaren oder bereits zelligen thermoplastischen dung von inerten anorganischen und/oder organischen,

Kunststoffen in Gegenwart von wäßrigen Alka'isilikat- teilchenförmigen und/oder faserförmigen Materialien

lösungen erhalten werden (deutsche Auslegeschrift zweckmäßig sein kann.

1 494 955). Nachteile dieses Verfahrens sind die er- 15 Erfindungsgemäß werden vorteilhaft Verbindungen forderliche Wärmezufuhr, um die thermoplastischen mit gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasser-Kunststoffe zum Aufschäumen zu bringen, das Pro- Stoffatomen vom Molekulargewicht 62 bis 10 000 mitbiem der Aushärtung der Alkalisilikatlösungen sowie verwendet,
der Wassergehalt des resultierenden Verbundmaterials. Unter wäßrigen Lösungen von Alkalisilikaten

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben 20 kommen erfindungsgemäß die üblicherweise als »Wasbeschriebenen Nachteile der bekannten Schaumbetone serglas« bezeichneten Lösungen von Natrium- und/oder zu vermeiden und darüber hinaus einen Schaumbeton Kaliumsilikat in Wasser in Frage. Es können auch herzustellen, welcher die Vorteile rascher Abbinde- rohe technische Lösungen, welche zusätzlich z. B. zeiten, hoher Druckfestigkeiten im Verhältnis zur Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Borate und Alumi-Rohdichte, guter Wärme- und Schallisolierung sowie as nate enthalten, Verwendung finden. Das Molverhältguter Flammwidrigkeit und ausgezeichneter Feuer- nis von Me₂OZSiO₂ (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.

Gemiscbs aus Vorzugsweise werden indessen 32- bis 54gewichts-

.... _mr ... . . . ,. „ , prozentige Silikatlösungen eingesetzt, die nur bei hin-

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _r ^H _eichend|_{r Alkalität d}f_{e für} ^S _{eme problem}lose Ver-

.... _en mischung, wäßriger Aikahs.hkatlosung, _arbeitung erforderliche Viskosität von unter 500 Poise

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _{aufwejsen Auch Ammoniumsilikat}i_ösungen können

m κ· «n ^miSchu"^g' ^org^anisc,^hem Polyisocyanat, verwendet werden, allerdings sind diese weniger bevor-

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _t · ©

mischung, hydraulischen Bindemitteln. f,^ _{dfin erfindungsgemäß} einzusetzenden wäß-

Dabei kann das Reaktioiisgemisch gegebenenfalls 4° rigen Lösungen von Alkalisilikaten versteht man so-

zusätzlich Treibmittel, Katalysatoren, Emulgatoren wohl echte Lösungen als auch kolloidale Lösungen.

und/oder Stabilisatoren sowie weitere Hilfsstoffe wie Die echten Lösungen sind indessen erfindungsgemäß

z. B. flammhemmende Substanzen, organische und bevorzugt.

anorganische Füllstoffe enthalten. Erfincungsgemäß ist es bevorzugt, daß man als

Bevorzugt ist ein Schaumbeton, erhältlich durch 45 Alkalisilikat Natriumsilikat mit einem Na₂O: SiO₂-

Reaktion eines Gemischs aus Molverhältnis im Bereich von 1:1,6 bis 3,3 verwendet.

20 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _Als erfindungsgemäß einzusetzende organische PoIy-

mischung, wäßriger Alkalisilikatlösung, isocyanate kommen aliphatische, cycloaliphatische,

10 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _{50 ara}ij_phatische, aromatische und heterocyclische PoIy-

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

20 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _{jn Justus Liebigs Anna}]_en der Chemie, 562, S. 75 bis

mischung, hydraulischen Bindemitteln. _136> beschrieben werden, beispielsweise Äthylen-di-

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner isocyanat, 1,4 - Tetramethylendiisocyanat, 1,6-Hexa-

ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumbetons 55 methylendiisocyanat, 1,12 - Dodecandiisocyanat,

durch Umsetzung eines organischen Polyisocyanats Cyclobutan -1,3 - diisocyanat, Cyclohexan -1,3- und

mit wäßriger Alkalisilikatlösung und hydraulischen - 1,4 - diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser

Bindemitteln, gegebenenfalls Zusatzmitteln, welches Isomeren, 1 - Isocyanato - 3,3,5 - trimethyl - 5 - iso-

daiii- esteht, daß mar. ein Reaktionsgemisch be- cyanatmethyl - cyclohexan (DAS 1 202 785), 2,4-und

stehend aus 60 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Ge-

, .. _ mische dieser Isomeren, Hexahydro-1,3- und/oder

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _₁₄. _pnenylen . diisocyanat, Perhydro - 2,4'- und/oder

mischung, wäßriger Alkalisilikatlösung, . _{4 4<}. _dip_henyimethan - diisocyanat, 1,3-und 1,4- Phe-

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- „ylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-ToIuylendiisocyanat

mischung, organischem Polyisocyanat, _{6g sowie bel}j_ebige Gemische dieser Isomeren, Diphenyl-

10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _methan._2>4'- und/oder ^'-diisocyanat, Naph-

mischung, hydraulischen Bindemitteln, _thylen . ₁₅ . _dii_socyanat) Triphenylmethan - 4,4',

verwendet. 4" - triisocyanat, Polyphenyl - polymethylen - polyiso-

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cyanate, wie sie dusch Anilin-Forrcaldehyd-Konden- .OH ,Qi->

Sation und anschließende Phosgenierung erhalten und p/ p'

z. B. in den britischen Patentschriften 874 430 und «\ * ii \

§48 671 beschrieben werden, perehlorierte Aiylpoly- η °^H O

isocyanate, wie sie z. B. in 4er deutschen Auslege- 5
schrift 1157 601 beschrieben werden, Carbodiimid-

gruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie in der Ganz besonders bevorzugt weiden Sulfonsäure-

deutschen Patentschrift 1 092 007 beschrieben werden, und/oder SutfonatgrappenaufweisendfrPolyisocyanate. Diisocyanate, wie sie in der amerikanischen Patent- Derartige Isocyanate werden gemäß einem eigenen

schrift 3492 330 beschrieben werden, AJophanat- io älteren Vorschlag dadurch hergestellt, daß man gruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in flüssige Mehrkomponentengemische aromatischer Poder britischen Patentschrift 994 890, der belgischen lyisocyanate, welche einen NCO-Gehalt von 10 bis Patentschrift 761 626 und der veröffentlichten hol- 42 Gewichtsprozent und eine Viskosität von 50 bis ländischen Patentanmeldung 7 102 524 beschrieben 10 000 cP bei 25°C aufweisen, mit 0,1 bis 10 Gewichtswerden, Iso'yanuratgruppen aufweisende Poiyiso- 15 prozent Schwefeltrioxid oder einer äquivalenten Menge cyanate, wie sie z. B. in den deutschen Patentschriften Oleum, Schwefelsäure bzw. Chlorsulfonsäure bei —20 1 022 789, 1 222 067 und 1 027 394 sowie in den deut- bis f200°C vermischt und ausreagieren läßt und die sehen Offenlegungsschriften 1 929 034 und 2 004 048 auf diese Weise erhaltenen Sulfonierungsprodukte beschrieben werden, Urethangruppen aufweisende gegebenenfalls ganz oder teilweise mit einer basischen Polyisocyanate, wie sie z. B. in der \ elgischen Patent- ao Verbindung neutralisiert (deutsche Patentanmeldung schrift 752 26 Ϊ oder in der amerikanischen Patent- P 22 27 111.0).

schrift 3 394164 beschrieben werden, acylierte Harn- Erfindungsgemäß einzusetzende Ausgangskompo-

stoffgruppen aufweisende Polyisocyanate gemäß der nenten sind ferner an sich bekannte anorganische deutschen Patentschrift 1 230 778, Biuretgruppen auf- hydraulische Bindemittel, wobei bevorzugt Materialien weisende Polyisocyanate, wie sie z. B. in der deutschen 25 wie Wasserzemente, synthetischer Anhydrit, Gips Patentschrift 1 101 394, in der britischen Patentschrift oder gebrannter Kalk Verwendung finden.
889 050 und in der französischen Patentschrift 7 017 514 Als Wasserzement kommt hierbei insbesondere

beschrieben werden, durch Telomerisationsreaktionen Portlandzement, schnellbindender Zement, Hochofenhergestellte Polyisocyanate, wie sie z. B. in der bei- Portlandzement, niedrig gebrannter Zement, sulfatgischen Patentschrift 723 640 beschrieben werden, 30 beständiger Zement, Mauerzement, Naturzement, Estergruppen aufweisende Polyisocyanate, wie sie z. B. Kalkzement, Gipszement, Puzzolanzement und CaI-in den britischen Patentschriften 965 474 und 1 072 956, ciumsulfatzement zum Einsatz,
in der amerikanischen Patentschrift 3 567 763 und in Erfindungsgemäß können zusätzlich auch inerte

der deutschen Patentschrift 1 231 688 genannt werden, Füllstoffmaterialien mitverwendet werden.
Umsetzungsprodukte der obengenannten Isocyanate 35 Die Füllstoffmaterialien können organisch oder anmit Acetalen gemäß der deutschen Patentschrift organisch, vorzugsweise faserig oder teilcheiiförmig 1 072 385. oder beliebige Gemische davon sein, z. B. Sand,

Es ist arch möglich, die bei der technischen Iso- Aluminiumoxid, Aluminiumsilicate, Magnesiumoxid cyanatherstellung anfallenden Isocyanatgruppen auf- und andere teilchenförmige feuerfeste Materialien, weisenden Destillationsrückstände, gegebenenfalls ge- 40 Metallfasern, Asbest, Glasfasern, Steinwolle oder löst in einem oder mehreren der vorgenannten Poly- Mineralfasern, Aluminiumsilicat-, Calciumsilicatfasern isocyanate, einzusetzen. Ferner ist es möglich, be- und andere faserartige feuerfeste Materialien, Sägeliebige Mischungen der vorgenannten Polyisocyanate oder Holzmehl, Koks und andere organische oder zu verwenden. kohlenstoffhaltige Teilchen, Papierbrei, Baumwoll-

Bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht 45 abfall, Baumwolle, Jute, Sisal, Hanf, Flachs, Rayon zugänglichen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und oder synthetische Fasern, z. B. Polyester-, Polyamid-2,6-Toluylen-diisocyanat sowie beliebige Gemische und Acrylnitrilfasern und andere organische faserige dieser Isomeren (»TDI«), Polyphenyl-polymethylen- Materialien.

polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Formaldehyd- Erfindungsgemäß werden oft leicht flüchtige anKondensation und anschließende Phosgenierung her- 5° organische und/oder organische Substanzen als Treibgestellt werden (»rohes MDI«) und Carbodiimid- mittel mitverwendet. Als organische Treibmittel gruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Iso- kommen z. B. Aceton, Äthylacetat, Methanol, Äthanol, cyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuret- halogensubstituierte Alkane wie Methylenchlorid, gruppen aufweisenden Polyisocyanate (»modifizierte Chloroform, Äthylidenchlorid, Vinylidenchlorid, Polyisocyanate«). 55 Monofluortrichlormethan, Chlordifluormethan, Di-

Besonders bevorzugt werden lonengruppen auf- chlordifluormethan, ferner Butan, Hexan, Heptan weisende Polyisocyanate, wobei ionische Gruppen oder Diäthyläther in Frage. Eine Treibwirkung kann verschiedenartiger chemischer Konstitution in Be- auch durch Zusatz von bei Temperaturen über Raumtracht kommen. Beispielhaft seien erwähnt: temperatur unter Abspaltung von Gasen, beispiels-

60 weise von Stickstoff, sich zersetzenden Verbindungen, z. B. Azoverbindungen wie Azoisobuttersäurenitril,

ι , erzielt werden. Weitere Beispiele für Treibmittel sowie

'^(l) <+' ' <+) Einzelheiten über die Verwendung von Treibmitteln

— N—, — S—, — P—, -COOM, _{sind im} Kunststoff-Handbuch, BandVII, heraus-I¹I 65 gegeben von Vieweg und Höchtlen, Carl-Hans τ-

Verlag, München 1966, z. B. auf den S. 108 und 109,453 bis 455 und 507 bis 510, beschrieben. Jedoch kann

— SO₃< >, —O — SO;,«-», -SO₂M, auch das in der Mischune enthaltene Wasser die Funk-

tion des Treibmittels übernehmen. Ferner können säuren wie Ricinolsäure oder von polymeren Fettfeine Metallpulver, ζ. B. Calcium, Magnesium, Alu- säuren können als oberflächenaktive Zusatzstoffe mitminium oder Zink durch Wasserstoffentwicklung mit verwendet werden.

ausreichend alkalischem Wasserglas als Treibmittel Als Schaumstabilisatoren kommen vor allem wasserdienen, wobei sie gleichzeitig eine härtende und ver- 5 lösliche Polyäthersiloxane in Frage. Diese Verbindunstärkende Wirkung ausüben. gen sind im allgemeinen so aufgebaut, daß ein Copoly-

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

mitverwendet. Als mitzuverwendende Katalysatoren Polydimethylsiloxanrest verbunden ist. Derartige

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

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

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

N - Cocomorpholin, Ν,Ν,Ν',Ν' - Tetramethyl - äthy- verzögerer, ζ. Β. sauer reagierende Stoffe wie SaIz-

lendiamin, 1,4 - Diaza - bicyclo - (2,2,2) - octan, säure oder organische Säurehalogenide, ferner ZeIl-

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

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

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

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

Ν,Ν,Ν',Ν' - Tetramethyl -1,3 - butandiamin, N,N-Di- Ammoniumphosphat und-Po lyphosphat, anorganische

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

2-Methylimidazol sowie insbesondere auch Hexa- ₂₀ Stabilisatoren gegen Alterumgs- und Witterungsein-

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

Gegenüber Isocyanatgruppen aktive Wasserstoff- statisch wirkende Substanzen, Füllstoffe wie Bariumatome aufweisende tertiäre Amine sind z. B. Tri- sulfat, Kieselgur, Ruß oder Schlämmkreide mitveräthanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyl-diätha- wendet werden.

nolamin, N-Äthyl-diäthanolamin, N,N-Dimethyl- 25 Weitere Beispiele von gegebenenfalls erfindungsäthanolamin sowie deren Umsetzungsprodukte mit gemäß mitzuverwendenden oberflächenaktiven Zu-Alkylenoxiden, wie Propylenoxid und/oder Äthylen- satzstoffen und Schaumstabilisatoren sowie Zeiloxid, reglern, Reaktionsverzögerern, Stabilisatoren, flamm-

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

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

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

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

1,3 - Diäthylaminomethyl - tetramethyl - disiloxan. mittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band VI, heraus-

AIs Katalysatoren kommen auch stickstoffhaltige gegeben von V ie weg und Höchtlen, Carl-Basen wie Tetraalkylammoniumhydroxide, ferner 35 Hunser-Verlag, München 1966, z. B. auf den S. 103 Alkalihydroxide wie Natriumhydroxid, Alkaliphe- bis 113, beschrieben.

nolate wie Natriumphenolat oder Alkalialkoholate wie Erfindungsgemäß vorzugsweise mitzuverwendende

Natriummethylat in Betracht. Auch Hexahydrotri- Ausgangskomponenten sind ferner Verbindungen mit

azine können als Katalysatoren eingesetzt werden. mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktions-

Erfindungsgemäß können auch organische Metall- 40 fähigen Wasserstoffatomen von einem Molekularverbindungen, insbesondere organische Zinnverbin- gewicht in der Regel von 62 bis 10 000. Hierunter verdungen, als Katalysatoren verwendet werden. steht man neben Aminogruppen, Thiolgruppen oder

Als organische Zinnverbindungen kommen vor- Carboxylgruppen aufweisenden Verbindungen vorzugsweise Zinn(II)-salze von Carbonsäuren wie zugsweise Polyhydroxyverbindungen, insbesondere Zinn(II)-acetat, Zinn(II)-octoat, Zinn(II)-äthylhexoat 45 zwei bis acht Hydroxylgruppen aufweisende Verbin- und Zinn(II)-laurat und die Dialkylzinnsalze von Car- düngen, speziell solche vom Molekulargewicht 400 bonsäuren, wie z.B. Dibutyl-zinndiacetat.Dibutylzinn- bis 10 000, vorzugsweise 1000 bis 6000, z.B. mindilaurat, Dibutylzinn-maleat oder Dioctylzinn-diacetat destens zwei, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 in Betracht. bis 4 Hydroxylgruppen aufweisende Polyester, PoIy-

Weitere Vertreter von erfindungsgemäß zu ver- 50 äther, Polythioäther, Polyacetale, Polycarbonate, PoIy-

wendenden Katalysatoren sowie Einzelheiten über die esteramide, wie sie für die Herstellung von homogenen

Wirkungsweise der Katalysatoren sind im Kunststoff- und von zellförmigen Polyurethanen an sich bekannt

Handbuch, Band VII, herausgegeben von V i e w e g sind. Diese Verbindungen werden in der Regel in

und H ö c h 11 e n, Cari-Hanser-Verlag, München einer Menge bis 1 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen

Ϊ966, z. B. auf den S. 96 bis 102, beschrieben. 55 auf das Gemisch aus Polyisocyanat, AlkaiisiGkat raid

Die Katalysatoren werden in der Regel in einer wasserbindendem Zuschlagstoff, mitverwendet.

Menge zwischen etwa 0,001 and 10 Gewichtsprozent, Die in Frage kommenden Hydroxylgruppea auf-

bezogen auf die Menge an Isocyanat, eingesetzt weisenden Polyester sind z.B. Umsetznngsprodukte

Erfindxmgsgemäß können auch oberflächenaktive von mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen und

Zusatzstoffe {Emulgatoren nnd Schaumstabilisatoren) 60 gegebenenfalls zusätzlich dreiwertiges AHiohoten mit

nutverweadet werden. Als Emulgatoren kommen z. B. mehrwertigen, vorzugsweise zweiwertigen, Carbon-

die Natriumsalze von Ricmusölsulfonaten, Natrium- säuren. An Stelle der freien Polycarbonsäuren können

salze suITonierte Pataffine oder anch von Fettsäuren auch die entsprechenden Polycarbonsäoreanhydride

oder Salze von Fettsäuren mit Aminen wie ölsaures oder entsprechende Polycarbonsäureester von niedri-

Diäthylamin oder stearmsaures Diethanolamin in 65 gen Alkoholen oder deren Gemische zor Herstellung

Frage, Auch Alkali- oder Ammoniumsalze \ on Sulfon- der Polyester verwendet werden. Die Polycarbon-

säuren wie etwa von Dodecylbeazolsuffonsäure oder säuren können aliphatischen cydoaliphatischer, aro-

Dinaphthylmethandisuifonsäure oder anch von Fett- malischer und/oder hetcroeydischer Natur sein und

eeeebenenfalls, ζ. B. durch Halogenatome, substituiert aldehyd herstellbaren Verbindungen in Frage. Auch und/oder ungesättigt sein. Als Beispiele hierfür seien durch Polymerisation cyclischer Acetale lassen sich genannt: Bernsteinsäure, Adipinsäure, Korksäure, erfindungsgemäß geeignete Polyacetale herstellen. Azelainsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Isophthal- Als Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate

säure Trimellitsäure Phthalsäureanhydrid, Tetra- 5 kommen solche der an sich bekannten Art in Betracht, hydrophthalsäureanhydrid, Hexahydrophthalsäure- die z. B. durch Umsetzung von Diolen wie Propananhydrid, Tetrachlorphthalsäureanhydrid, Endo- diol-(U), Butand.o -(1,4) um/oder Hexandiol-16) methvlentetrahydrophthalsäureanhydrid, Glutarsäure- Diäthylenglykol, Tnathylenglykol, Tetraathylenglykol anhydrid Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fu- mit Diarylcarbonaten, z. B. Diphenylcarbonat oder marsäure dimere und trimere Fettsäuren wie Öl- io Phosgen, hergestellt werden können, säure gegebenenfalls in Mischung mit monomeren Zu den Polyesteramiden und Polyamiden zahlen

Fettsäuren Terephthalsäuredimethylester, Terephthal- z. B. die aus mehrwertigen gesättigten und ungesäure-bis-glykolester Als mehrwertige Alkohole korn- sättigten Carbonsäuren bzw. deren Anhydriden und men ζ B Äthylenglykol, Propylenglykol-(1,2) und mehrwertigen gesättigten und ungesättigten Ammo- -(I 3) Butylenglykol-(1,4) und -(2,3), Hexandiol-(1,6), i₅ alkoholen, Diaminen, Polyaminen und ihre Mischungen Octandiol-(1 8) Neopentylglykol, Cyclohexandime- gewonnenen, vorwiegend linearen Kondensate, thanol (1 4-Bis-hydroxymethylcyclohexan), 2-Methyl- Auch bereits Urethan- oder Harnstoffgruppen ent-

1 3-oropandiol Glycerin, Trimethylolpropan, Hexan- haltende Polyhydroxyverbindungen sowie gegebenentnol(12 6) Butantriol-(1,2,4), Trimethyloläthan, falls modifizierte natürliche Polyole, wie Rizinusöl, Pentaerythrit Chinit Mannit und Sorbit, Methyl- 20 Kohlenhydrate, Stärke, sind verwendbar. Auch Anelykosid ferner Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, lagerungsprodukte von Alkylenoxiden an Phenol-Tetraäthvlenglykol, Polyäthylenglykole, Dipropylen- Formaldehyd-Harze oder auch an Harnstoff-Formglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol und aldehydharze sind erfindungsgemäß einsetzbar. Polybutylenglykole in Frage. Die Polyester können Vertreter dieser erfindungsgemäß zu verwendenden

anteilig endständige Carboxylgruppen aufweisen. Auch 25 Verbindungen sind z. B. in High Polymers, Vol. XVI, Polyester aus Lactonen, z. B. ε-Caprolacton oder »Polyurethanes, Chemistry and Technology«, verfaßt Hydroxycarbonsäuren, z.B. ω-Hydroxycapronsäure, von S au nd ers-F r i se h, Interscience Publishers, sind einsetzbar. Erfindungsgemäß können auch die New York, London, Band 1, 1962, S. 32 bis 42 und obengenannten niedermolekularen Polyole eingesetzt S. 44 bis 54 und Band II, 1964, S. 5, 6 und 198, 199, werden Auch niedermolekulare Amine wie Alkylen- 30 sowie im Kunststoff-Handbuch, Band VII, Viewegdiamin kommen in Frage. Höchtlen, Carl-Hanser-Verlag, München, 1966,

Auch die erfindungsgemäß in Frage kommenden, z. B. auf den S. 45 bis 71, beschrieben, mindestens ^wei, in der Regel zwei bis acht, Vorzugs- Die erfindungsgemäße Herstellung des Schaumweise zwei bis drei, Hydroxylgruppen aufweisenden betons erfolgt in der Regel so, daß man in einer dis-Polyäther sind solche der an sich bekannten Art und 35 kontinuierlich oder kontinuierlich arbeitenden Mischwerden 7 B. durch Polymerisation von Epoxiden wie vorrichtung die beschriebenen Reaktionskomponenten Äthylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid, Tetrahydro- einstufig oder in mehreren Stufen miteinander verfuran Stvrol'oxid oder Epichlorhydrin mit sich selbst, mischt und das entstandene Gemisch zumeist außerz B in Gegenwart von BF₃, oder durch Anlagerung halb der Mischvorrichtung in Formen oder auf gedieser Epoxide, gegebenenfalls im Gemisch oder nach- 40 eigneten Unterlagen aufschäumen und erstarren läßt, einander, an Startkomponenten mit reaktionsfähigen Hierbei kann die zwischen etwa 0 und 200⁰C, bevor-Wasserstoffatomen wie Alkohole oder Amine, z.B. zugt zwischen 50 und 160⁰C, liegende Reaktions-Wasser Äthylenglykol, Propylenglykol-(1,3) oder temperatur entweder so erreicht werden, daß man eine -(I 2) Trimethylolpropan. 4,4'-Dihydroxydiphenylpro- oder mehrere Reaktionskomponenten bereits vor dem pan Anilin, Ammoniak, Äthanolamin, Äthylendiamin 45 Mischprozeß vorwärmt oder die Mischapparatur hergestellt. Auch Sucrosepolyäther, wie sie z. B. in den selbst beheizt oder das hergestellte Reaktionsgemisch deutschen Auslegeschriften 1176 358 und 1064 938 nach dem Mischen aufheizt. Selbstverständlich sind beschrieben werden, kommen erfindungsgtv.iäß in auch Kombinationen dieser oder anderer Verfahrens-Frage. Vielfach sind solche Polyäther bevorzugt, die weisen zum Einstellen der Reaktionstemperatur geüberwiegend (bis zu 90 Gewichtsprozent, bezogen auf 50 eignet. In den meisten Fällen entwickelt sich während alle vorhandenen OH-Gruppen im Polyäther) pri- der Reaktion selbst genügend Wärme, so daß die märe OH-Gruppen aufweisen. Auch durch Vinylpoly- Reaktionstemperatur nach Beginn der Reaktion bzw. merisate modifizierte Polyäther, wie sie z. B. durch des Aufschäumens auf Werte über 100⁰C ansteigen Polymerisation von Styrol, Acrylnitril in Gegenwart kann.

von Polyäthem entstehen (USA.-Patentscbriften 55 Bei der Vermischung der Komponenten νητα« 3 383 351 3 384 273, 3 523 093, 3110695, deutsche allgemeinen so verfahren, daß der wasserbindende Patentschrift 1152 536), sind ebenfalls geeignet, eben- Zuschlagstoff zunächst dem Polyisocvanat oder dam so OH-Gruppen aufweisende Polybutadiene. Alkalisüikat oder sowohl dem Polyisocyanat als anc»

Unter den PolythioäHiern seien insbesondere die dem Alkaüsflftat zudosiert wird. Ohne Nachten* kafla Kondensationsprodidcte von Thiodigrykol mit sich 60 der wasserbindende Zuschlagstoff aber ^ω* selbst nnd/oder mit anderen Glykolen, Dicarbon- träglich dem Gemisch aus Isecyanat und AöaBsffiiBe Formaldehyd, Anxmocarbonsäiaen oder Anri- zugemischt «erden oder umgeJceint. ^angA.JenacndenCo-Koniponenten Hüfsstoffe wie z.B. Treibmittel,

bei den Produkten um Polytbiomisch- Stabilisatoren, Emulgatoren, FianMB lbiä&id ite FSBtffe kö d

rodukten u yb , g,

rester, Polytbioä&erasteramide. 65 inerte FSBstoffe können den verschiedenen keasaen z. B. die aus Glykolen, partnern zugesetzt werden. Vorzugsweise T Tmthylengh/koL 4,4'-DkHaIh- das Treibimttel atm feocyanat und der Hexandiol und Fonn- zum AflcalisiBkat gegeben.

11 12

Die Vermischung der Reaktionskomponenten er- Gewebe, Gerüste usw. durchaus möglich. Die so zufolgt bevorzugt bei Raumtemperatur, doch kann die gänglichen Schaumbeton-Formteile können direkt als Verarbeitungstemperatur durchaus auch —20 bis Bauelemente oder aber z. B. in Form von direkt oder +8O⁰C betragen. nachträglich durch Laminieren mit Metall, Glas,

Das Mengenverhältnis der drei Reaktionskompo- 5 Kunststoff usw. hergestellten Sandwich-Formteilen

nenten Polyisocyanat, Alkalisilikat und wasserbinden- verwendet werden.

dem Zuschlagstoff wurde bereits genannt. Es kann in Außer durch das günstige Brandverhalten zeichnen weiten Grenzen schwanken, z. B. zwischen 10:10: 80 sich diese Materialien dadurch aus, daß nachträglich Gewichtsteilen und 10:80:10 Gewichtsteilen und aufgebrachte organische oder anorganische Massen, 80:10:10 Gewichtsteilen. Schaumbeton mit opti- io z. B. Anstrichmaterialien, Gips, Kitt oder Sandmalen Gebrauchseigenschaften, insbesondere hohe massen, hervorragend auf dem Schaumbeton haften. Festigkeit, Elastizität, Wärmeformbeständigkeit und Aus dem erfindungsgemäßen Schäumbeton lassen gute brandwidrige Eigenschaften, erhält man, wenn sich selbstverständlich auch Blöcke herstellen, die. der Anteil an wäßriger Alkalisilikatlösung zwischen durch nachträgliches Zersägen in Platten öder Leicht-20 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- 15 bausteine zerlegt und gegebenenfalls in der oben bemischung, organischem Polyisocyanat zwischen 10 schriebenen Weise laminiert oder durch andere Tech- und 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- niken mit Deckschichten versehen werden können, mischung, und an hydraulischen Bindemitteln zwischen Bevorzugt ist aber die Ausführungsform bei der direkt 20 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- die gewünschten Formteile hergestellt werden,
mischung, beträgt. Dieser Bereich ist daher bevorzugt. 20 Die gemäß der Erfindung erzielten Druckfestig-

Vom Standpunkt eines sowohl überragenden Eigen- keiten sind in hohem Maße vom Mischungsverhältnis

schaftsbilds als auch hoher Wirtschaftlichkeit sind der Ausgangskomponenten sowie dem resultierenden

Mischungen aus Raumgewicht abhängig, z. B. werden Dichten zwischen

200 und 600 kg/m³ und Druckfestigkeiten von 10 bis

30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- ²5 100 kp/cm^a bei Anwendung eines Gemisches aus etwa

mischung, wäßriger Alkalisilikatlösung, gleichen Teilen Polyisocyanat, Alkalisilikat und wasser-

,„,. „„ .,, . . t λ· r * bindendem Füllstoff unter gleichzeitiger Verwendung

10 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- _{yon etwa 5 Gewichtsprozen}f_{bezogen ^B _{auf die} Gesamt-

nuschung, organischem Polyisocyanat, _{menge) dnes niedri}^_siedend ^v _en Treibmittels erreicht.

30 bis 60 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- 30 Wichtige erfindungsgemäße Vorteile sind die kurzen

mischung, hydraulischem Bindemittel Mischzeiten, die Vermischung erfolgt bei der diskontinuierlichen Arbeitsweise innerhalb von 15 Sekunden

ganz besonders bevorzugt. bis maximal etwa 5 Minuten, sowie die rasche Aus-Aus den angeführten Mengenverhältnissen geht her- härtung, die im allgemeinen weniger als 30 Minuten vor, daß für die Herstellung von Schaumbeten aus 35 dauert.

Polyisocyanat, Alkalisilikat und hydraulischem Binde- Bei einer Produktion lassen sich durch diese Vormittel das Mengenverhältnis nicht kritisch ist. Dies teile kurze Formstandzeiten und damit rasche Ferist für eine kontinuierliche Herstellung besonders vor- tigungszyklen erreichen.

teilhaft, da nicht auf eine exakte Dosierung geachtet Erfindungsgemäß erhält man ausgezeichnet feuerwerden braucht So lassen sich robuste Förderein- 4° widrigen Schaumbeton, wenn die Summe der anorrichtungen wie Zahnrad- und Monho-Pumpen oder ganischen Bestandteile mehr als 30 Gewichtsprozent, Schnecken einsetzen. vorzugsweise jedoch mehr als 50 Gewichtsprozent,

Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schaum- bezogen auf die Gesamtmischung, beträgt,

betons z. B. seine Dichte ist bei gegebener Rezeptur Beachtliche Vorteile bietet die Bearbeitbarkeit eines

λ on den Einzelheiten des Mischprozesses, z.B. Ge- 45 erfindungsgemäßen Schaumbetons. So läßt er sich

stalt und Tourenzahl des Rührers, Gestaltung der beispielsweise ausgezeichnet sägen, schrauben, nageln,

Mischkammer usw. sowie der gewählten Reaktions- bohren und fräsen und hat dadurch vielseitige An-

temperatur beim Einleiten der Verschäumung etwas Wendungsmöglichkeiten.

abhängig. Die Dichte kann zwischen ungefähr 100 und Je nach Zusammensetzung und Struktur ist der er-

1300 kg/m³ variieren. Bevorzugt werden jedoch Roh- s< findungsgemäße Schaumbeton in der Lage, Wasser

dichten zwischen 200 und 800 kg/m^s. und/oder Wasserdampf aufzunehmen oder aber auch

Der Schaumbeton kann geschlossen- oder offen- gegen Wasser und/oder Wasserdampf beträchtlichen

porigen Charakter haben, zumeist ist er jedoch weit- Diffusionswiderstand aufzuweisen,

gehend offenporig und weist bei Dichten zwischen Der erfindungsgemäße Schaumbeton eröffnet neue

IQO und 800 kg/m^s Druckfestigkeiten zwischen 5 und 55 Möglichkeiten im Hoch- und Tiefbau sowie bei der

ISO kp/cm² auf. Herstellung von Fertigteilen und Elementen.

Man kann das schaumfähige Reaktionsgemisch Beispielhaft seien als Anwendungsmöglichkeiten auch m kalte oder erhitzte Formen gießen und es in die Herstellung von Wandelementen im Fertigbau, diesen Formen, seien es Relief- oder massive oder verlorene Schalungen, Roiladenkästen, Fensterbänken, Hohfformen, bei Raumtemperaturen oder Tempera- 6° Eisenbahn- und U-Bahn-SchweBen, Bordsteinen, Trepturen bis 200⁰C, gegebenenfalls airter Druck, erhärten pen, die Ausschäumung von Fugen sowie die Hinterlassen, schäumung von Keramikfliesen genannt

Bei Anwendung dieser Formverschäumungstechnik Votteilhaft läßt sieb der Schaumbeton auch zum lassen sieb Formteile mit verdichteten Randzonen und Binden von Ries, Marmorstücken usw. einsetzen. Man völlig porenfreien, glatten Oberflächen erhalten. Hier- kann so dekorative Plattea erhalten, wie sie beispielsbei ist die Mitverwendung von verstärkenden EIe- weise als Fassadenelemente Verwendung Soden,
menten, seien es anorganische und/oder organische Die Erfindung wird nachstehend m {fand von Beibzw, metallische Drähte, Fasern, Vliese, Schaumstoffe, spielen näher erläutert:

L \ß WWW

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 °/o,
NCO-Gehalt: 30,2 Vo, Viskosität bei 22° C; 120OcP, Herstellung s. DT-OS 2 227 111), 1 600 g Trichloriluormethan,
8 000 g schnellbindender Zement,
12 000 g wäßrige Natriumsilikatlösung (44% Feststoffgehalt, SiO₂: Na₂O = 2:1),
40 g Na-SaIz eines sulfochlorierten Paraffinge-

misches C₁₀-C₁₄ als Emulgator,
240 g N,N,N-(<u-dimethylamino-n-propyl)-

hexahydrotriazin als 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

Druckfestigkeit (W

bei +23"C

bei +170⁰C

Wärmeleitzahl

Zugfestigkeit δ_Β

Bruchdehnung sb

Biegefestigkeit ö_bB

Wärmebiegefestigkeit

[bei / = 10,0 mm]

Volumenänderung

3 h -60⁰C

5 h +20O⁰C

Offenzelligkeit

Wasserdampfdurchlässigkeit
Wasserdampfaufnahme

Wasseraufnahme

Ein nach gleicher Rezeptur
beton mit einem Raumgewicht
folgende mechanische Werte:

Druckfestigkeit

Biegefestigkeit

ScfcubmodBl

180 kg/m³

12,9 kp/cm²
12,6 kp/cm²

0,050 kcal/m h

8,7 kp/cm²

1»1%
12^9 kp/cm²

218- C

0%
0%

92 Volumprozent
89 g/m² Tg
22,3 Gewichtsprozent

13 — 14 Volumprozent

hergestellter Schaumvon 240 kg/m* zeigte 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-polyisocyanat, 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.

21,2kp/un* 28,5 kp/cm¹ 1717 kp/cm⁸

Beispiel 2

Folgende Komponenten werden eisgesetzt:
150 g suffoaiertes Potyisocyanat gemäß Beispiel 1,
20 g TrfcMorimormetfean,

150 g Naöiamsffikaöösang gemäß Beispiel 1,
0,5 g Emulgator gemäß Beispiel 1,
3 g Katalysator gemäß Beispiel I.

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/m⁸ und eine Druckfestigkeit von 223 kp/cnA

Beispiel 5
Folgende Komponenten werden eingesetzt:

2800 g sulfoniertes Polyisocyanat

gemäß Beispiel 1,
308 g Trichlorflnormethan,
1400 g schneöbindeader Zement,
700 g chloriertes Paraf&igenrisch
70 g Glasfaser (3 Barn lang),
2100 g Natrroaisaacatiösmig,
1400 g schneflbmdender Zenaent,
42 g Katalysator gemäß Beispiel 1

KoerponealeA

Komponente

Zunächst wurden getrennt die Komponenten von A und B innigst durchmischt, anschließend mit einem Schnellrührer 30 Sekunden vermischt und ia eine werschließbare 50 X 50 X S cm gewachste Holzform gegeben. Nach 10 Minuten wurde entformt. Man erhielt ein Schaumbetonteil mit vollständig glatter, porenfreier Oberfläche und — wie nach Anschnuden zu erkennen war — integral verdichteten Randzonen. Das so hergestellte Schaumbeton-Formteil hatte ein Gesamtraumgewicht von 543 kg/m³ und eine Druckfestigkeit von 92,8 kp/cm^a.

Im 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 Beispiel 1 angegeben 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 100° C.

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 Bieceversuch) .. >8000 kp/cm²
Wärmestandfestigkeit 220⁰C

Beispiel 7

Folgende Komponenten werden unter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt:

150geiner 20%igen Lösung von TDI-Rückstand¹) in MDI«) (NCO-Gehalt 30%, Viskosität 190OcP)

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 90⁰C, wobei Dampfentwicklung einsetzt. Es wird ein sehr feinzelliger harter Schaumbeton erhalten.

Raumgewicht 366 kg/m³

Druckfestigkeit 20 kp/cm²

^l) TDI-Rückstand: Fester Rückstand der Toluylendiiso-

cyanat-Destiliation, lösliche Form. ^!) MDI: Phosgenierungsprodukt eines Anilin-Formaldefayd-

Kondensats, von dem soviel 2-Kern-Anteil ab estiHiert

wurde, daß der Rückstand bei 25° C eine Viskosität von

100 cP aufwies. ³) Molaies Verhältnis.

Beispiel 8

Folgende Komponenten weiden uiter Rühren zu einer dünnflüssigen Paste gemischt :

150 g einer 20 "„igen Lösung von TDI-Rückstand⁴) in MDl⁴) (NCO-Gehalt 30%, Viskosität 1900 cP)

10 g sulfonieres Polyisocyanat gemäß Beispie! 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 werden 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 feinzelliger harter Schaumbeton erhalten, der nicht brennbar ist und eine hohe Feuerwiderstandsdauer aufweist.

Raumgewicht 444 kg/m³

Druckfestigkeit 30 kp/cm²

Beispiel 9

150geiner 20°₍,igen Lösung von TDI-Rücksland¹) in MDI⁴) (NCO-Gehall 30%, Viskosität 1900 cP)

100 g synthetischer Anhydrit,
25 g Trichlorfluormethan.

Außerdem werden

150 g 44%igc wäßr. Natriumsilikatlösung

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

Nach Vermischen dieser Mischungen wird ci/i feinzelliger Schaumstoff erhallen.

Raumgewicht 178 kg/nr¹

Druckfestigkeit S kp/cm²

Gemäß Beispiel 7.

23 Ii) 559 10 ί

17 18

Beispiel 10 Beispiel 12

, Folgeade Komponenten werden unter Rühren zu Folgende Komponenten werden unter Rühren zu

einer dünnflüssigen Paste gemischt; einer dünnflüssigen Paste gemischt:

150 g einer 30%igen Lösung von TDI-Rückstand*) 5 1» S einer 30%igen Lösung von TDI-Rückstand*)

in MDI*) (NCO-Gehalt 29,9%, Viskosität in MDI*), -„„--,,

18 000 cP), 40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,

30 g sulfoniertes Polyisocjtanat gemäß Beispiel 1, 40 g eines perchlorierten Paraffins«),

40 g Tris-(chlaräthy])-phosphat, ¹⁰ S Tris-ichloräthylphosphat),

10 g eines perchlorierten Paraffins*), io 180 g gebrannter Kalk (Calciumoxid),

100 g schnellbindender Zement, 40 g Portlandzement,

30 g Trichlorfluonnethan. ⁴⁵ S Trichlorflucrmethan.

Außerdem werden Außerdem werden

200 g 44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung ^l5 320 g 44%ige wäßrige Natriumsilikatlösung

(Na₂O: SiO₂ ³) =1:2), (Na₂O: SiO₂ ³) = 1:2),

100 g schnellbindender Zement, 200 g schnelibindender Zement

1,5 g Triäthylamin miteinander vermischt. 3 g Triäthylamm

Nach Vermischen dieser Mischungen wird ein grob- ao miteinander gemischt. Die Mischungen werden verporiger Hartschaum erhalten. eint. Bei der Verschäumung wird ein Produkt erhalten, das in seinen Eigenschaften im wesentlichen

Raumgewicht 218 kg/m³ dem des Beispiels 11 entspricht. Im Unterschied zu

Druckfestigkeit 13 kp/cm^z diesem wird der Schaumstoff jedoch nach seiner Veras festigung sehr heiß (etwa HO⁰C) und dampft stark.

Beispiel 11 Raumgewicht 594 kg/m³ !(gemessen 2 Stunden

Folgende Komponenten werden unter Rühren zu Druckfestigkeit ... 40,5 kp/cm*| nach Herstellung

einer dünnflüssigen Paste gemischt: ^{aes acnaums}>

30 B e i s ρ i e 1 13

150geiner 30%igen Lösung von TDI-Rückstand⁴) . „ , __,

in MDI*), Folgende Komponenten werden unter Ruhren zu

40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1, ^einer dünnflüssigen Paste gemischt:

40 g eines perchlorierten Paraffins *), 150 g einer 30 %igen Lösung von TDI-Rückstand«)

10gTris-(chloräthyl)-phosphat, _3S in MDI*),

225 g schnellbindender Zement, 40 g sulfoniertes Polyisocyanat gemäß Beispiel 1,

45 g Trichlorfluormethan. ¹⁸° 8 gebrannter Kalk (Calciumoxid),

35 g Trichlorfluormethan.
Außerdem werden

320 g44%ige wäßr. Natriumsilikatlösung 4° ^{Außerdem werden}

(Na₄O: SiO₂ ³) = 1:2), 220 g 44%ige wäßrige Natriumsilikatlösung

200 g schnellbindender Zement (Na₄O: SiO₂ ³) = 1:2),

3 g Triäthylamin miteinander vermischt. 2 g Triäthylamin

Beide Mischungen werden dann zusammengegeben 45 miteinander vermischt.

und 15 Sekunden intensiv verrührt. 34 Sekunden nach Die Mischungen werden 10 Sekunden intensiv ver-

Mischbeginn schäumt die Masse auf und ist nach mischt und die Mischung m eine Papierform gegossen.

Sekunden erstarrt. Der erhaltene Schaumbeton ist 38 Sekunden nach Mischbeginn schäumt die Masse

zu 78% anorganisch und enthält 17% einer konti- auf, nach 55 Sekunden beginnt die Dampfentwicklung,

nuierlichenPolyharnstoffmatrix, wovon 4% aus Rück- 50 ^{wobei dle} Endaushärtung stattfindet. Man erhält

standisocyanat stammen. einen sehr gleichmäßigen Schaumbeton von mittlerer

Der erhaltene Schaumbeton ist von hervorragender Porenstruktur.

Resistenz bei Feuereinwirkung. Er entwickelt nur sehr _Raumgewicht .... 193 kg/m³ !(gemessen 2 Stunden

wenig brennbare Pyrolysegase, erweist sich auch bei Druckfestigkeit ... 9,8 kp/cm² nach Herstellung

langanhaltender Feuereinwirkung selbst als nicht 55 ^₆₅ Schaums)

brennbar. An der Oberfläche bildet sich aus der Poly-

harnstoffmatrix eine Kohleschicht, die das Fort- «) Gemäß Beispiel 7.

schreiten der verkohlenden Zersetzung stark hemmt. Das Produkt dehnt sich bei Verfestigung gering-Dadurch besitzt der Schaumbeton eine hervorragende fügig aus, wobei kleine Oberflächenrisse entstehen. Feuerwiderstandsfähigkeit. Bei z. B. über mehr als 60 Nimmt man an Stelle von Kalk Zement als hydraueine Stunde dauernde Einwirkung einer oxidierenden lisches Bindemittel, so tritt geringfügiger Volumen-Flamme bleibt ein rein anorganischer Silikatschaum- schwund auf. Durch Wahl eines geeigneten KaIkstoff zurück, der ebenfalls ein hervorragendes Isolier- Zement-Verhältnisses kann der Grad des Schwunds vermögen aufweist. bzw. der Ausdehnung wunschgemäß eingestellt werden. Raumgewicht 406 kg/m^{3 6s Insbesondere läßt sich ein} Schwund von exakt 0 einDruckfestigkeit' :::::::::::::::::: 12,4 k_P/_Cm* ^ste»^e _e ⁿ _{auf Basis Kalk hergestellten SchaumstoSe sind}

') üemäB Beispiel 7. auch in Abwesenheit von Halogenverbindungen von

hervorragender FeuerwHerstandsfähigkeit. 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 Anib'n/Fonnaldehydkondensates soviel Diisocyanatodrphenylmethan abdestilliert wurde, daß der Destillationsrückstand bei 25° C eine Viskosität von 170OcP auf«is (2-Kernanteil: 40,3Gewichtsprozent, 3-Kemanteil: 34,0 Gewichtsprozent, Anteil an höherkernigen Polyisocyanaten: 25,7 Gewichtsprozent), wurden rrit 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

s Lösung des Natriumsalzes eines sulfochlorierten Paraffingemisches C₁₀-C₁₄,) und 100 g Schnellzement. Die Mischungen wurden 15 Sekunden mit einem SchneUrührer intensiv vermischt und in eii» 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/m^s eine Druckfestigkeit ν >η 116,5 kp/cn.² aufwies.

Claims

1 Verfahren zar Herstellung eines Sebaronbetons dujgpk Umsetzung eines organischen P^lyisocyaaate jBdt wäßriger ÄlkalisHflcatlösang und gegebenenfallsZosatznHtteln, dadurch gekennzeichnet, daß man da Reaktionsgemisch bestehend aus

a) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtraischung, wäßriger Alkalisüikatlösnng,

b) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtmischung, organischem Polyisocyanat, _lg

c) 10 bis 80 Gewichtsprozent, bezogen auf die

Gesamtmischung, hydraulischen Bindemitteln

verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekenn- a° zeichnet, daß man ein Treibmittel mitverwendet.

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

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch «5 gekennzeichnet, daß man ein Schaumstabilisierungsmittel und/oder ein Emulgierhilfsmittel mitverwendet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man organische, feuerhem- 3<> mende 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 mitverwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkalisilikat Natriumsilikat mit einem Na₂O: SiO₂-Molverhältnis 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 Wasserzement, synthetischen Anhydrit, Gips oder gebrannten Kalk verwendet.

14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Treibmittel einen Halogenkohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt unter 100⁰C verwendet.

15. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator ein tertiäres Amin verwendet.

16. Verfalaennaeli Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mm als inertes Material Glasfasern mitverwendet

17.Verwendung eines gemäß Anspruch 2 bis 16 hergestellten Schaumbetons zur Herstellung von Bauelementen.

18. Schaumbeton, erhältlich durch Reaktion eines Gemisches aus