DE2406992A1 - Haertbare massen mit erhoehter thermischer widerstandsfaehigkeit - Google Patents

Haertbare massen mit erhoehter thermischer widerstandsfaehigkeit

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DE2406992A1 DE19742406992 DE2406992A DE2406992A1 DE 2406992 A1 DE2406992 A1 DE 2406992A1 DE 19742406992 DE19742406992 DE 19742406992 DE 2406992 A DE2406992 A DE 2406992A DE 2406992 A1 DE2406992 A1 DE 2406992A1
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/10—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B26/12—Condensation polymers of aldehydes or ketones
    • C04B26/122—Phenol-formaldehyde condensation polymers

Description

! Härtbare Massen mit ern.oh.ter thermischer Widerstandsfähigkeit
! Es ist bekannt, Formkörper und Massen herzustellen, die aus ! oxidischen, anorganischen Zuschlagstoffen, wie Quarzkies, Quarz- ; mehl oder anorganischen Leichtstoffen wie Blähton, Blähgliinmer, i Blähschiefer und so weiter und einem Bindemittel aus einem Duroi plasten, wie Phenolharz, Epoxidharz, Polyesterharz und dergleichen bestehen und die als Bauteile, z.B. im Wohnungsbau, ϊ Verwendung finden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, diese ! Massen in Verbindung mit Teerbindemitteln als Stampfmassen bzw. ] als Rinnenauskleidungs- und Stichlochstopfiaassen bei metall- ! urgischen Einrichtungen einzusetzen, z.B. zur Innenauskleidung ! von Gießformen oder von Rinnen.
! Die bisher bekannt gewordenen hitze- und/oaer säurehärtbaren j Massen auf der Basis'von durch Phenolharze gebundenen, körnigen,
i anorganisch - oxidischen Hartstoffen führen aber zu gehärteten I Formkörpern, z.B. für den Wohnungsbau, bzw. zu gehärteten Aus-
: kleidungen und Abdichtungen für metallurgische Zwecke, die eine ι Reihe von schwerwiegenden Nachteilen aufweisen. i Das organische Bindemittel in den ausgehärteten Normteilen bzw. ; Auskleidungen oder Abdichtungen hat die Eigenschaft, daß es bei ; lang andauernder direkter Flammeneinwirkung oder überhaupt bei
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höheren [Temperaturen mehr oder weniger vollständig pyrolisiert bzw. verkokt oder verascht wird. Selbst schwerentflammbare organische Bindemittel weisen diesen Fachteil auf. Entsprechend zerfallen die geformten Gebilde bei Feuer- und/oder Hitzeeinwirkung je nach Höhe der Temperatur und Dauer der Einwirkung mehr oder weniger schnell dadurch, daß infolge der Verbrennung des Kunstharzbindemittels der Zusammenhalt, d.h. die Formbeständigkeit sowie die Druckfestigkeit stark vermindert wird bzw. völlig verlorengeht.
Unter geformten Gebilden sollen hier und im folgenden Baumaterialien, wie z.B. Trennwände, Fassadenplatten u.a. im Häuserbau, Auskleidungen bzw. Abdichtungen für metallurgische Einrichtungen, wie Rinnen- und Formen-Auskleidungen sowie Stiehlochverschliisse und dgl., im gehärteten Zustand verstanden werden.
Zur Verbesserung der Formbeständigkeit von gehärteten Bauelementen aus körnigen anorganisch-oxidischen, insbesondere porösen, Hartstoffen bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen Temperaturen wurde bereits vorgeschlagen, Mischungen, die z.B. Phenolharze als Bindemittel enthalten vor der Verformung und Aushärtung Alkalisilikate, Kieselsäureester, Borsäuren und deren Salze, Triphenylborat oder andere sich unter der Einwirkung von Wärme und gegebenenfalls Druck mit Metalloxiden verbindende Borverbindungen zuzusetzen. ( DT-OS 1 571 399 )
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nachteilig bei diesen bekannten Baumaterialien, insbesondere bei Verwendung von porösen Hartstoffen als Zuschlagstoff, ist, daß sieb, die Druckfestigkeit bei Hitze- und/oder Feuereinwirkung verringert. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß 2.B. trennende Wandelemente in einem brennenden Haus, eine Ausbreitung des Feuers nicht genügend behindern oder verzögern können. Es ist zwar möglich, durch den Ersatz der porösen Hartstoffe durch nicht poröse Hartstoffe als Zuschlagstoff die schallisolierenden Eigenschaften zu verbessern. Durch diese
j Maßnahmen werden auch die Druckfestigkeiten der gehärteten Bau-
! elemente verbessert. Das Ziel, eine nach herkömmlichen Methoden
j gemauerte Zwischenwand aus Ziegelsteinen von ca. 12»0 cm durch
j eine etwa 3 - 5 cm dicke, annähernd gleich gute Hitze« und
Feuerbeständigkeit aufweisende Zwischenwand aus den bisher bekannten hitze- und/oder säurehärtbaren Massen auf der Basis
j von oxidischen, anorganischen Zuschlagstoffen und einem Binde-
j mittel aus Phenolharz zu ersetzen, konnte jedoch bisher nicht
i erreicht werden.
; Beim Einsatz von härtbaren Massen für metallurgische Zwecke , ■ z.B. als Rinnenstampfmassen oder Massen zur Auskleidung der inneren Oberfläche von Kokillen oder für Stichlochstopfmassen, ist eine ausreichend hohe Formbeständigkeit und gleichzeitige Druckfestigkeit der geformten Gebilde bei Hitze- bzw. Flammen- '■ einwirkung ebenfalls anzustreben. Die Schmelzen, mit denen die Massen bzw. die geformten Gebilde, z.B. beim Abstich eines Hochofens, in Berührung kommen, weisen meist Temperaturen > 5000C bis etwa 18000C auf. Die Hitzeeinwirkung ist hier also wesentlich größer als z.B. beim Brande eines Hauses.
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ί ( Beim Brand eines Hauses rechnet man im allgemeinen mit Temperaturen bis zu 8000C, wobei die Temperaturen stellenweise auch j niedriger liegen können, z.B. < 5000C.)
Die geformten Gebilde aus den bisher bekannten Massen entsprechen aber den Anforderungen nicht, da ihre Druckfestigkeiten und ihre Formbeständigkeit bei der hohen Temperatureinwirkung
j ungenügend sind.
j Die Lebensdauer der schützenden Überzüge in Rinnen oder Formen
! aus den bisher bekannten Massen ist relativ kurz. In den meisten Fällen stellt man Sprünge und Abplatzungen bzw. teilweisen 2erfall bereits nach einmaligem Gebrauch fest, so daß die Auskleidungen erneuert werden müssen.
Besonders problematisch ist die Verwendung der bisher bekannten hitzehärtbaren Massen des obengenannten Typs als Stichlochstopfmassen. An Stichlochstopfmassen werden in der Praxis ganz besonders hohe Anforderungen gestellt. Einerseits sollen sie nach der Aushärtung den hohen ferrostatischen Drücken, sowie den relativ hohen Temperaturen (meist > 10000C) standhalten ohne zu zerfallen, und sie sollen möglichst wenig schwinden. Andererseits sollen die Verschlüsse nach Beendigung des Schmelzprozesses entfernt werden können. Sie dürfen daher nicht zu druckfest sein. Die müssen also Mindestfestigkeiten besitzen, gleichzeitig sollten sie aber auch Maximalfestigkeiten aufweisen, um den in dem metallurgischen Gefäß herrschenden Drücken bzw. Temperaturen zu widerstehen.
Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, hitze- und/oder kalthärtbare Massen auf der Basis von durch Phenol-
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harze gebundenen, körnigen anorganisch.-oxidisch.en Hart stoffen ieu finden, die zu geformte^ Gebilden mit hoher Dichte und mit verbesserter Formbeständigkeit und Druckfestigkeit aushärten und die auch während und nach Hitze- und/oder Eeuereinwirkung Mindest-Druckfestigkeiten aufweisen, wie sie in solchen Anwendungsgebieten gefordert werden, bei denen die Massen bzw. die geformten Gebilde Temperaturen von ca. 50O0C bis ca. 18000C ausgesetzt sind oder ausgesetzt sein können. Durch die vorliegende Erfindung wird die Aufgabe gelöst. Gegenstand der Erfindung sind hitze- und/oder kalthärtbare Massen auf der Basis von durch Phenolharze gebundenen, körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß sie 1 bis 30 Gew.-^ Glaspulver, bezogen auf die anorganisch-oxidischen Hartstoffe, enthalten. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung solcher Massen zur Herstellung von geformten Gebilden. Als anorganisch-oxidische körnige Hartstoffe eignen"sich solche Hartstoffe , die nach der Mohsschen Härteskala Härtegrade über 6, vorzugsvieise 7 bis 9, aufweisen. Bevorzugt werden Quarzsande verschiedener Provenienzen eingesetzt. Es können aber auch andere Sande mineralischen Ursprungs, z.B. Zirkonsand oder Sande, die außer SiOp und Alkalioxiden auch noch AIpO, und/oder MgO und/oder CaO enthalten, und dgl. eingesetzt werden. Man kann auch synthetische gekörnte Hartstoffe, z.B. Schmelzmullit, Schmelzspinell, Elektrokorund und dgl. einsetzen. Es können auch Mischungen mineralischer·Sande mit synthetischen Hartstoffen verwendet werden. Grundsätzlich können auch poröse
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anorganisch-oxidische Hartstoffe, z.B. Blähton, Blähglimmer, Blähschiefer und dgl. verwendet oder mitverwendet werden, falls z.B. bei Baumaterialien, z.B. bei Aussenwänden eines Hauses eine gute Wärmeisolierung erreicht werden soll. Bei trennenden Wandelementen werden zur besseren Schallisolierung jedoch, zweckmäßig nicht poröse Hartstoffe eingesetzt. Bei Massen, die for metallurgische Zwecke eingesetzt werden, ist es zweckmäßig, ebenfalls nicht poröse Hartstoffe zu ver- ! wenden, tun eine möglichst große Dicht und Temperaturbeständig-
J keit des geformten Gebildes zu erreichen.
: Die Korngröße der anorganisch oxidischen Hartstoffe kann in j weiten Bereichen variiert werden. Bevorzugt werden Korngrößen
j im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 0,1 non verwendet, wobei einzelne
j Kornfraktionen dieses Bereiches oder auch Mischungen von Korn-
fraktionen verwendet werden können.
Gegebenenfalls können aber auch grobkörnigere Hartstoffe, z.B.
des Komgrößenbereiches von 1 bis 0,5 mm eingesetzt werden, Tut viele Anwendungszwecke hat sich ein Quarzsand der folgenden Korngrößenverteilung bewährt:
8 Gew.-^ =0,1 bis 0,2 mm
63 Gew.-^ = 0,2 bis 0,315 mm
29 Gew.-£ = > 0,315 mm
Als Glaspulver können die verschiedensten pulverisierten Gläser eingesetzt werden. Für den erfindungsgemäßen Zweck eignen sich z.B. solche Gläser, die ca. 12-18 Gew.-^ Alkali- und ca. 10 bis 30 &ew.-# Erdalkaliox.ide enthalten, wobei der
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Rest aus SiO und gegebenenfalls untergeordneten Mengen von
anderen Metalloxiden bestellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, solche Glaspulver einzusetzen, die bei Temperaturen von ca.
ο ο
600 bis 1000 C, vorzugsweise bei ca. 800 C erweichen.
Bevorzugt wird ein Glaspulver einer Korngrößenverteilung von
! bis 100 ja eingesetzt. Es können auch einzelne Zornfraktionen
aus diesem Korngrößenbereich verwendet werden. Grundsätzlich
\ ist es auch möglich, gröbere Glaspulver, z.B. einer Korngrößen-
j verteilung von 100 bis 200 u,einzusetzen.
Als Phenolharzbindemittel können erfindungsgemäß feste, pulver-
; förmige oder flüssige oder gelöste Phenolharze vom Resoltyp
oder auch Novolak-Hexamethylentetramin-Mischungen in gelöstem oder in pulverförinigem Zustand eingesetzt werden.
Geeignete Phenolharze vom Resoltyp werden z.B. erhalten durch Kondensation von 1 Mol eines Phenols mit 1 bis 3 Molen Aldehyden im alkalischen Medium, anschließendem Abdestillieren des Wassers im Vakuum und gegebenenfalls Einstellen des pH-Wertes auf Werte > als 4. Als Phenole können sowohl Phenole und dessen Homologe wie die Kresole und Resorcin, Xylenole oder Gemische dieser Verbindungen verwendet werden. Die mit den Phenolen reagierenden Aldehyde umfassen unter anderem Formaldehyd, in Formaldehyd zerfallende Verbindungen, wie Paraformaldehyd oder Trioxan, Acetaldehyd, Furfurol und Hexamethylentetramin und andere sowie Gemische dieser Verbindungen. Die Kondensation wird im wäßrigen alkalischen Medium durchgeführt.
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Die Resole können in fester Form, wäßrig-flüssig oder in alkoholischer Lösung eingesetzt werden.
Phenolharze des Kovolak-Typs werden z.B. erhalten, wenn man ein Phenol mit einem Aldehyd in ,einem Mol-Verhältnis von 1 : 0,75
j bis 1 in Gegenwart von Säuren, z.B. Oxalsäure, Salzsäure, ver-
dünnte Schwefelsäure, saure Salze, kondensiert. Das abgespaltene
Wasser wird im Takuum abdestilliert.
Die Härtung der Novolake erfolgt zweckmäßigerweise nach Zugabe
ivon Hexamethylentetramin oder anderen formaldehydabspaltenden
j Substanzen bei Temperaturen oberhalb 1000C. Die Härtung der ! Phenolharze des Resoltyps kann durch Hitzeinwirkung erfolgen, wobei die Temperaturen im allgemeinen zwischen 100 bis ISO0C liegen. Sie können aber auch durch Säuren alleine oder unter gleichzeitiger Wärmezufuhr bei Temperaturen < als 250C aus-
! gehärtet werden. Im allgemeinen werden Säuren verwendet, wie z.B.
! Mineralsäuren, Ameisensäure , Essigsäure, Oxalsäure, wasser-
! lösliche Sulfonsäuren 9' bei der die Sulfonsäuregruppe direkt mit einem aromatischen Ring, der gegebenenfalls substituiert sein kann, verbunden ist. Beispiele hierfür sind: Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Chlorbenzol-3,5-Disulfonsäure, Brombenzol—4-Sulfonsäure, Ortho-meta- und para-Kresolsulfon-^ säuren oder Anilin-2,5-Disulfonsäure. Die Sulfonsäuregruppe kann auch mit einem mehrkernigen aromatischen Rest verbunden sein, wie z.B. bei den Naphtholsulfonsäuren oder den liaphthyl-
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- 9 aminsulfonsauren. Auch aliphatische Sulfonsäuren lassen sich
als Härter verwenden.
Die wäßrigen Lösungen dieser Säuren werden vorwiegend als 20 bis 70 Gew.-$ige Lösungen verwendet. Einige Säuren, wie z.B. die p-Toluolsulfonsäure, lassen sich auch in pulverisierter Form als-Härter verwenden. Die Menge des verwendeten Härters liegt im allgemeinen zwischen 1,0 und 15,0· 1GeW.-$, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-^, berechnet als 100 folge Säure, bezogen auf den Feststoffgehalt des Phenolharzes.
Die Härtung, kann während oder nach der Formgebung, entweder bei erhöhtem Druck oder bei Normaldruck erfolgen. I
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Massen v/erden die einzu-
j setzenden Zuschlagstoffe,! körnige anorganisch oxidische Hartstoffe sowie das Glaspulver)sowie gegebenenfalls weitere Zu-
j sätze, wie z.B. Härter, Flußmittel und dgl. mit den Resolen j bzw. Novolaken in geeigneten Mischwerkzeugen, z.B. Knet- oder
j Walzwerken oder Betonmischern innig vermischt. Der Mengenanteil des beizumischenden Phenolharzes wird zweckmäßig so gewählt, daß das Verhältnis Phenolharz (berechnet als Festharz): anorganisch-oxidischen Hartstoffen 1 bis 20 : 99 bis 80 Gew.-^ beträgt, vorzugsweise 3 bis 8 ι 97 bis 92 Gew.-#. Gegebenenfalls können die Mischaggregate beheizt werden. Die Masse kann anschließend'in Formen, vorzugsweise in Stahlformen verdichtet und bei etwa 80 bis 25O0C, vorzugsweise bei 150 bis 1700C entweder unter erhöhtem Druck, z.B.> als 150 kp/cm oder auch bei Kormaldruck zu geformten Gebilden, z.B.zu Bauteilen für Wandelemente oder Fassaden im Hausbau ausgehärtet werden. Die Härtezeiten hängen ab von der Reaktions-
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- ίο -
fähigkeit des Bindemittels, von der Härtungs tempera tür, ggf. j von der Konzentration des Härters sowie von der Wandstärke j des geformten Gebildes. In erster Annäherung betragen die j Härtezeiten im allgemeinen pro mm Wandstärke etwa 1 Minute.
Bei der. Auskleidung einer Rinne bei metalliirgischen Öfen oder bei der Innenauskleidung von Gießformen, z.B. aus Schamotte, kann man z.B. so vorgehen, daß man eine erdfeuchte bis rieselfähige Mischung aus den Resolen oder Kovolaken, mit Teerpechbindemitteln den erfindungsgemäß verwendeten Zuschlagstoffen und ggf. einem Härter auf die zu schützende Oberfläche in der gewünschten Schichtdicke aufstampft. Die Aushärtung kann dann vor Inbetriebnahme an Ort und Stelle erfolgen, z.B. bei Verwendung von Phenolharzen des Resoltyps durch Erhitzen des Überzugs auf Häriungstemperatüren, z.B. 130 bis 170 C bei Ncrmaldruck. In vielen Fällen ist es, sofern die Aushärtung durch Wärmezufuhr erfolgt, nicht unbedingt erforderlich, die vollständige Aushärtung vor Inbetriebnahme vorzunehmen. Das durch die Rinne bzw. in die Form fließende heiße Material härtet den Überzug während des Gebrauchs nach kurzer Zeit aus. Sinngemäß läßt sich diese Verfahrensweise auch auf die Abdichtung
'■ einer Abstichöffnung von metallurgischen Öfen sowie allgemein
45tuf Stampfmassen für metallurgische Zwecke übertragen, sofern die Massen während des Gebrauches einer Wärmeeinwirkung unterworfen werden.
Überraschenderweise bewirkt der erfindungsgemäße 1 bis 30 Gew.-$ige Zusatz von Glaspulver, daß gegen Hitzeeinwirkung widerstandsfähige geformte Gebilde mit hoher Dichte, hoher
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Formbeständigkeit und Druckfestigkeit erzielt werden können. Wie die Beispiele zeigen, sind die Druckfestigkeiten selbst nach, dreistündiger Erhitzung auf 10000C immer noch sehr hoch, -während die geformten Gebilde , die diesen Zusatz nicht enthalten ■ und die unter den gleichen Bedingungen erhitzt -wurden, zerfallen sind.
Besonders überraschend ist die Wirkung eines Zusatzes von 10 Gew.-Teilen Glaspulver. Ein Druckprüfkörper auf der Basis von 100 Teilen Quarzsand, 10 Gew.-Teilen Glaspulver und 2,5 Gew.--Teilen eines Phenol-Pormaldehydharzes (ca. 72 $ Fesfharzgehalt, Viskosität ca, 80OcP) weist nach 45-minütiger Hitzeeinwirkung von 1600C eine Druckfestigkeit von 35 kp/cm" auf. Each dreistündiger Erhitzung auf 10000C ist die Druckfestigkeit aber bereits auf 111 kp/cm angestiegen. Eine Erhöhung der Druckfestigkeit von geformten Gebilden nach einer Hitzeeinwirkung konnte aber mit den bisher bekannten Massen nicht erreicht
werden.
Die erfindungsgemäßen Massen sind aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit der daraus erzeugten geformten Gebilde gegen Einwirkung von Hitze besonders gut in solchen Anwendungsgebieten einsetzbar, bei denen Mindestdruckfestigkeiten während oder nach Einwirkung von hohen Temperaturen- Temperaturen von ca. 8000C bis 18000C - an solche geformten Gebilde gestellt werden. Sie können daher z.B. als Stampfmassen, beispielsweise zur Hinterfüllung von metallurgischen Öfen oder zur Innenauskleidung von Rinnen oder Kokillen oder als Stichloch-
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stopfmassen und dergleichen eingesetzt werden. Gegebenenfalls kann bei diesen Anwendungen ein Teil des Phenolharz-Bindemittels durch ein anderes organisches Bindemittel, z.B. Teerpech ersetzt sein.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Massen besteht darin, daß man durch Variierung des Mengenverhältnisses der wesentlichen Mischungsteilnehmer Glaspulver/körnige anorganisch oxidische Hartstoffe/Phenolharz die daraus resultierenden Gebilde auf ganz bestimmte Mindest- oder auch bestimmte Maximalfestigkeiten einstellen kann. Eine solche Anpassung der Massen an die an sie gestellten Anforderungen während des Gebrauches ist besonders wichtig bei der Verwendung als Stichlochstopfmassen. In der Praxis bewährt haben sich z.B. Massen der Zusammensetzung 5 Gew.-^ Glaspulver ί 90 Gew.-^ Quarzsand : 5 Gew.-# Phenolharz, wobei das Phenolharz je nach Anwendungszweck gegebenenfalls durch ein Phenolharz/Teerpech-Gemisch
ersetzt sein kann.
Für manche Anwendungsgebiete ist es zweckmäßig, den Massen ausser den körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffen und Glaspulver auch noch Flußmittel, z.B. pulverförmige Borverbindungen, wie z.B. Borsäuren, Bortrioxyd, Alkali- oder Erdalkaliborate oder deren Mischungen zuzusetzen.
Als Borverbindung wird bevorzugt iiatriuinte tr aborat verwendet. Überraschenderweise ist die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers
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"bei 3-stündiger Erhitzung auf 100O0G "bei einem Zusatz von 0,1 Gew.-Teilen Hatriumtetraborat zu einer Mischung von 100 Gev/.-Teilen Quarzsand, 2,5 Gew.-Teilen Phenolharz ( Festharzgehalt 72 Gew.-% ) und 1 Gew.-Teil Glaspulver um das 5-8-fache höher als die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers, der diesen Zusatz von Natriumtetraborat nicht enthält.
Als vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung werden daher Massen vorgeschlagen, die zusätzlich 0,1 bis 3,5 Gew.-#, "bezogen auf die anorganisch-oxidischen körnigen Hartstoffe, anorganische Borverbindungen, vorzugsweise Hatriumtetraborat enthalten.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäßen Massen anstelle der Borverbindungen oder zusätzlich zu den Borverbindungen' Alkalicarbonate, vorzugsweise Natriumcarbonat',- in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.-$, bezogen auf die Menge der körnigen anorganischoxidiachen Hartstoffe enthalten.
Beispielsweise ist die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers auf der Basis einer Mischung von 100 Gew.-Teilen Quarzsand : 2,5 Gew.-Teilen Phenolharz (Pestharzgehalt ca.72 Gew.-#) : 5 Gew,-Teilen Glaspulver : 3,5 Gew.-Teilen Natriumcarbonat nach 3-stündiger Erhitzung auf 10000G um 13 kp/cm2 höher als die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers auf der Basis der gleichen Mischungskomponenten, jedoch ohne Zusatz des Natriumcarbonats. Der Zusatz der Alkalicarbonate bringt den Yorteil mit sich, daß dadurch die Schmelzviskosj täten der erfindungsgemäßen Massen,
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-H-
falls erwünscht, erniedrigt werden können. Bevorzugt werden Alkalicarbonate bei den hitzehärtbaren Massen ( ohne Säurezusatz ) eingesetzt.
Me Borverbindungen und/oder Alkalicarbonate enthaltenden Massen werden bevorzugt zur Herstellung solcher geformten Gebilde eingesetzt, bei denen durch die Flammen- und/oder Hitzeeinwirkung Wärmegrade von <ca. 8000C auftreten können.
Wärmegrade von<ca. 8000G können z.B. beim Brand eines Hauses, zumindest stellenweise, beobachtet werden. Aus Sicherheitsgründen ist es daher zweckmäßig, solche Massen, insbesondere für trennenden Innenwände im Wohnungsbau einzusetzen, die bereits unterhalb der Erweichungsbereiche der eingesetzten Glaspulver erweichen. Die Herabsetzung des Erweichungsbereiches bzw. der Schmelzviskosität kann durch den Zusatz der anorganischen Borverbindungen und/oder Alkalicarbonate erreicht werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, daß Wandelemente vorzeitig zusammenbrechen, weil das organische Bindemittel, nämlich das Phenolharz teilweise oder völlig verbrannt ist, bevor seine Bindefunktion von den anorganischen Bestandteilen übernommen werden kann. Es wird nämlich angenommen, daß sich in den erfindungsgemäßen Massen das Glaspulver sowie gegebenenfalls die Borverbindungen und/oder die Alkalicarbonate unter der Einwirkung von Flammen und/oder hohen Temperaturen mit Bestandteilen der körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffe zu flamm- bzw.
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hitzebeständigen emailaanliefen Stoffen verbinden, die nach oder während des Yerhrennens des gehärteten organischen Bindemittels dessen Bindefunktion weitgehend übernehmen.
Bevorzugt werden daher für die Herstellung von Baumaterialien, j insbesondere von trennenden Innenwänden, Passadenplatten u.a., solche erfindungsgemäßen hitze- und/oder säurehartbare Massen J auf der Basis von durch Phenolharze gebundenen, körnigen an-I organisch-oxidischen Hartstoffen eingesetzt, die außer Glaspulver anorganische Borverbindungen und/oder Alkalicarbonate in der angegebenen Menge enthalten.
Als anorganisch-oxidische körnige Hartstoffe werden für trennende Innenwände bevorzugt nicht-poröse Hartstoffe, insbesondere. j Quarzsand, verwendet.
Die aus solchen Massen gefertigten Wandelemente sind nach der Aushärtung sehr druckfest, und sie weisen eine hohe Dichte auf. In ihrer Druckfestigkeit und in ihrer Dichte, auch nach und während einer Flamm- und/oder Hitzeeinwirkung, sind sie den bisher bekannten, auf ähnliche Weise hergestellten Wandelementen überlegen. Ihre schallisolierenden Eigenschaften sind gut. Aufgrund ihrer hohen Druckfestigkeit und Schalldämmung können sie z.B. in einer Dicke von 4 cm eine konventionell aus Ziegelsteinen gemauerte Wand von ca. 12,0 cm ersetzen.
Grundsätzlich können auch, z.B. wenn Baumaterialien mit hoher Wärmeisolierung gefordert werden, anstelle oder zusammen mit
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den anorganisch-oxidischen körnigen nicht-porösen Hartstoffen, bevorzugt Quarzsand, auch poröse körnige anorganisch-oxidische Hartstoffe, wie z.B. Blähton, Blähschiefer, Blähglimmer und dgl. eingesetzt werden.
Anhand der Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. Die folgenden Rohstoffe wurden eingesetzt:
1. Quarzsand ( Herkunft: Haltern; Bezeichnung H 32 ) ; Korngrößenverteilung 8 Gew.-^ =0,1 bis 0,2 mm
63 Gew.-jS = 0,2 bis 0,315 mm
29 Gew.-^ = > 0,315 mm
2. ein im Handel unter der Bezeichnung " Phenolharz T 7-7 «'
erhältliches flüssiges Phenol-Formaldehydharz ( Phenol-Resolharz ) mit einem Pestharzgehalt von ca. 72 Gew.-^ sowie einer Viskosität von ca. 800 cP.
3. Ein Glaspulver einer Kornfeinheit von 0 bis 100 u.
4. Peinstpulverisiertes ifatriumtetraborat.
5. Wasserfreies, pulverisiertes Natriumcarbonat.
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Seispiele 1-5
Die in Tabelle 1 aufgeführten Versuchsdaten und Meßergebnisse zeigen deutlich den erfindungsgercäßen Effekt. Die Versuche wurden wie nachfolgend beschrieben durchgeführt:
Puarzsand H 32, Phenolharzbindemittel und die erfindungsgemäßen Zusätze in Form von Glaspulver, gegebenenfalls Bor- und Alkaliverbindungen wurden in einem geeigneten Mischer, z.B. einem Betonmischer 10 Min. innig miteinander vermischt und von den Mischungen anschließend mittels eines GF-Ramm- und Fonngerätes je 6 Druckprüfkörper (0 50 mm, Höhe 65 mm, Dichte ca. 1,50 9/cm ) hergestellt. Die Prüfkörper wurden in einem Umluftofen drucklos durch Temperatureinwirkung bei
150 - 17O0C ausgehärtet. '
Nach Erkalten wurde mittels eines GF-Druckprüfgeräts die Druckfestigkeit von 3 Prüfkörpern bestimmt. Die restlichen 3 Prüfkörper aus derselben Rohstoffmischung wurden 3 Std. bei ca. 10000C in einen Muffelofen gegeben und nach ihren Erkalten auf die verbliebene Druckfestigkeit und ihre Abmessungen (Formbeständigkeit) geprüft.
Versuchsbeispiel Hr.
'3
Zusammensetzung der Prüfkörper:
CO OO OO
Sand H 32
(kg)
100
100
100
Natriumcarbonat
(kg)
100
100
Phenolharz T 77 (kg) 2,5 2 ,5 2,5 2,5 2,5 2 ,5
Glaspulver (kg) - 5 ,0 10,0 1 1 5 ,0
Katriumtetraborat (kg) - - - - 0,1 -
3,5
Eigenschaften der Prüfkörper:
Druckfestigkeit
35
UO
UO
0o0)(kp/Om 2) zerfallen ( 37 11 1 1,| 3 20 80
Dichte direkt/
Dichte η.3 Std.
Td. 100O0C		 (9/«') zerfallen 1,5 1,5
1.5		 i6
i1		 in in
VD VD 		56
51		 1,56
1,51		 1,56
1,51
Abmessungen 0 /
fa. 3 Std.b.1000		 Höhe (mm)
0O) 		zerfallen inin
VDVD 		mm
mm		 65
65		 mm
mm		 mm
mm		 65 mm
65 mm		 ' 65 mm
65 mm

Claims (1)

  1. 2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,1 bis 3,5 Gew.-#, bezogen auf die anorganisch-oxidischen körnigen Hartstoffe, pulverfömige anorganische Borverbindungen enthalten.
    3. Massen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Borverbindung Hatriuntetraborat enthalten.
    4. Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 5 Gew.-^ Alkalicarbonate, vorzugsweise Natriumcarbonat enthalten, berechnet auf die Menge der körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffe,
    5. Verwendung von Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von geformten Gebilden.
    Dr.He/Be
    509835/0956
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