DE2406992C2

DE2406992C2 - Härtbare Massen mit erhöhter thermischer Widerstandsfähigkeit

Info

Publication number: DE2406992C2
Application number: DE2406992A
Authority: DE
Inventors: Walter 5227 Windeck Hoppe; Hans Dipl.-Chem. Dr. 5210 Troisdorf Jünger; Franz Dipl.-Chem. Dr. 5200 Siegburg Weißenfels
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1974-02-14
Filing date: 1974-02-14
Publication date: 1982-04-08
Also published as: US4036798A; FR2261316A1; SE7501608L; BE825348A; DE2406992A1; JPS50117842A; GB1492853A; NL7501759A; CH611639A5

Description

Es ist bekannt, Formkörper und Massen herzustellen, die aus oxidischen, anorganischen Zuschlagstoffen, wie Quarzkies, Quarzmehl oder anorganischen Leichtstoffen, wie Blähton, Blähglimmer, Blähschiefer und so weiter und einem Bindemittel aus einem Duroplasten, wie Phenolharz, Epoxidharz, Polyesterharz und dergleichen bestehen und die als Bauteile, z. B. im Wohnungsbau, Verwendung finden. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, diese Massen in Verbindung mit Teerbindemitteln als Stampfmassen bzw. als Rinnenauskleidungs- und Stichlochstopfmassen bei metallurgischen Einrichtungen einzusetzen, z. B. zur Innenauskleidung von Gießformen oder von Rinnen.

Die bisher bekanntgewordenen hitze- und/oder säurehärtbaren Massen auf der Basis von durch Phenolharze gebundenen, körnigen, anorganisch-oxidischen Hartstoffen führen aber zu gehärteten Formkörpern, z. B. für den Wohnungsbau, bzw. zu gehärteten Auskleidungen und Abdichtungen für metallurgische Zwecke, die eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen aufweisen.

Das organische Bindemittel in den ausgehärteten Formteilen bzw. Auskleidungen oder Abdichtungen hat die Eigenschaft, daß es bei lang andauernder direkter Flammeneinwirkung oder überhaupt bei höheren Temperaturen mehr oder weniger vollständig pyrolisiert bzw. verkokt oder verascht wird. Selbst schwerentflammbare organische Bindemittel weisen diesen Nachteil 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. ä. im Häuserbau, Auskleidungen bzw. Abdichtungen für metallurgische Einrichtungen, wie Rinnen- und Formen-Auskleidungen sowie Stichlochverschlüsse u. 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 (DE-OS 1571 399).

Nachteilig bei diesen bekannten Baumaterialien, insbesondere bei Verwendung von porösen Hartstoffen als Zuschlagstoff, ist, daß sich die Druckfestigkeit bei Hitze- und/oder Feuereinwirkung verringert. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß z. 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 Maßnahmen werden auch die Druckfestigkeiten der gehärteten Bauelemente verbessert. Das Ziel, eine nach herkömmlichen Methoden gemauerte Zwischenwand aus Ziegelsteinen von ca. 12,0 cm durch eine etwa 3—5 cm dicke,

J5 annähernd gleich gute Hitze- und Feuerbeständigkeit aufweisende Zwischenwand aus den bisher bekannten hitze- und/oder säurehärtbaren Massen auf der Basis von oxidischen, anorganischen Zuschlagstoffen und einem Bindemittel aus Phenolharz zu ersetzen, konnte jedoch bisher nicht 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. Flammeneinwirkung ebenfalls anzustreben. Die Schmelzen, mit denen die Massen bzw. die geformten Gebilde, z. B. beim Abstich eines Hochofens, in

,ο Berührung kommen, weisen meist Temperaturen >500°C bis etwa 1800⁰C auf. Die Hitzeeinwirkung ist hier also wesentlich größer als z. B. beim Brande eines Hauses. (Beim Brand eines Hauses rechnet man im allgemeinen mit Temperaturen bis zu 800⁰C, wobei die Temperaturen stellenweise auch niedriger liegen können, z. B. <500°C.)

Die geformten Gebilde aus den bisher bekannten Massen entsprechen aber den Anforderungen nicht, da ihre Druckfestigkeiten und ihre Formbeständigkeit bei

bo der hohen Temperatureinwirkung ungenügend sind.

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 Zerfall bereits nach

b5 einmaligem Gebrauch fest, so daß die Auskleidungen erneutert werden müssen.

Besonders problematisch ist die Verwendung der bisher bekannten hitzehärtbaren Massen des obenge-

nannten Typs als Stichlochstopfmassen. An Stichlochstopfm&ssen 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 > 1000° C) 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 Phenolharze gebundenen, körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffen zu Finden, die zu geformten Gebilden mit hoher Dichte und mit verbesserter Formbeständigkeit und Druckfestigkeit aushärten und die auch während und nach Hitze- und/oder Feuereinwirkung Mindest-Druckfestigkeiten aufweisen, wie sie in solchen Anwendungsgebieten gefordert werden, bei denen die Massen bzw. die geformten Gebilde Temperaturen von ca. 500° C bis ca. 1800° C 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, vorzugsweise 7 bis 9, aufweisen. Bevorzugt werden Qua;zsande verschiedener Provenienzen eingesetzt. Es können aber auch andere Sande mineralischen Ursprungs, z. B. Zirkonsand oder Sande, die außer SiCh und Alkalioxiden auch noch AI2O3 und/oder MgO und/oder CaO enthalten, u. dgl. eingesetzt werden. Man kann auch synthetische gekörnte Hartstoffe, z. B. Schmelzmullit, Schmelzspinell, Elektrokorund u.dgl. einsetzen. Es können auch Mischungen mineralischer Sande mit synthetischen Hartstoffen verwendet werden. Grundsätzlich können auch poröse anorganisch-oxidische Hartstoffe, z. B. Blähton, Blähglimmer, Blähschiefer u.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 für metallurgische Zwecke eingesetzt werden, ist es zweckmäßig, ebenfalls nicht poröse Hartstoffe zu verwenden, um eine möglichst große Dichte und Temperaturbeständigkeit des geformten Gebildes zu erreichen.

Die Korngröße der anorganisch oxidischen Hartstoffe kann in weiten Bereichen variiert werden. Bevorzugt werden Korngrößen im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 0,1 mm verwendet, wobei einzelne Kornfraktionen dieses Bereiches oder auch Mischungen von Kornfraktionen verwendet werden können.

Gegebenenfalls können aber auch grobkörnigere Hartstoffe, z. B. des Korngrößenbereiches von 1 bis 0,5 mm eingesetzt werden. Für viele Anwendungszwekke hat sich ein Quarzsand der folgenden Korngrößenverteilung bewährt:

8 Gew.-q
63 Gew.-q
29 Gew.-«!

= 0,1 bis 0,2 mm
= 0,2 bis O315 mm
= > 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 Gew.-% Erdalkalioxide enthalten, wobei der Rest aus SiOo und gegebenenfalls untergeordneten Mengen von anderen Metalloxiden besteht

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, solche Glaspulver einzusetzen, die bei Temperaturen von ca. 600 bis 1000° C, vorzugsweise bei ca. 800° C erweichen.

Bevorzugt wird ein Glaspulver einer Korngrößenverteilung von 0 bis 100 μ eingesetzt. Es können auch einzelne Kornfraktionen aus diesem Korngrößenbereich verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, gröbere Glaspulver, z. B. einer Korngrößenverteilung von 100 bis 200 μ, einzusetzen.

Als Phenolharzbindemittel können erfindungsgemäß feste, pulverförmige oder flüssige oder gelöste Phenolharze vom Besoltyp oder auch Novolak-Hexamethylentetramin-Mischungen in gelöstem oder in pulverförmigern 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 Abrjestillieren des Wassers im Vakuum

j5 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

■κι 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. Die Resole können in fester Form, wäßrig-flüssig oder in alkoholischer Lösung eingesetzt werden.

Phenolharze des Novolak-Typs werden z. B. erhalten, wenn man ein Phenol mit einem Aldehyd in einem Mol-Verhältnis von 1 :0,75 bis 1 in Gegenwart von Säuren, z. B. Oxalsäure, Salzsäure, verdünnte Schwefelsäure, saure Salze, kondensiert. Das abgespaltene Wasser wird im Vakuum abdestilliert.
Die Härtung der Novolake erfolgt zweckmäßigerweise nach Zugabe von Hexamethylentetramin oder anderen formaldehydabspaltenden Substanzen bei Temperaturen oberhalb 100°C. Die Härtung der Phenolharze des Resoltyps kann durch Hitzeeinwirkung erfolgen, wobei die Temperaturen im allgemeinen zwischen 100 bis 180° C liegen. Sie können aber auch durch Säuren alleine oder unter gleichzeitiger Wärmezufuhr bei Temperaturen < als 25° C ausgehärtet werden. Im allgemeinen werden Säuren verwendet, wie z. B. Mineralsäuren, Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, wasserlösliche Sulfonsäuren, bei der die Sulfonsäuregruppe direkt mit einem aromatischen Ring, der gegebenenfalls substituiert sein kann, verbunden ist. Beispiele hierfür sind: Benzolsulfonsäure, p-Toluolsul-

fonsäure, Chlorbenzol-S^-Disulfonsäure, Brombenzol-4-Sulfonsäure, Ortho-meta- und para-Kresolsulfonsäuren oder Anilin-2,5-Disulfonsäure. Die Sulfonsäuregruppe kann auch mit einem mehrkernigen aromatischen Rest verbunden sein, wie z. B. bei den Naphtholsulfonsäuren oder den Naphthylaminsulfonsäuren. Auch aliphatische Sulfonsäuren lassen sich als Härter verwenden.

Die wäßrigen Lösungen dieser Säuren werden vorwiegend als 20 bis 70 Gew.-tybige Lösungen verwendet Einige Säuren, wie z. B. die p-ToluoIsulfonsäure, lassen sich auch in pulverisierter Form als Härter verwenden. Die Menge des verwendeten Härters liegt im allgemeinen zwischen 1,0 und 15,0 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, berechnet als 100%ige Säure, bezogen auf den Feststoffgehalt des Phenolharzes.

Die Härtung kann während oder nach der Formgebung, entweder bei erhöhtem Druck oder bei Normaldruck erfolgen.

Zur Hersteliung der erfindungsgemäßen Massen werden die einzusetzenden Zuschlagstoffe, (körnige anorganisch oxidische Hartstoffe sowie das Glaspulver) sowie gegebenenfalls weitere Zusätze, wie z. B. Härter, Flußmittel u.dgl. mit den Resolen bzw. Novolaken in geeigneten Mischwerkzeugen, z. B. Knet- oder 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 :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 250° C, vorzugsweise bei 150 bis 170° C entweder unter erhöhtem Druck, z. B. > als 150 kpAcm² oder auch bei Normaldruck zu geformten Gebilden, z. B. zu Bauteilen für Wandelemente oder Fassaden im Hausbau ausgehärtet werden. Die Härtezeiten hängen ab von der Reaktionsfähigkeit des Bindemittels, von der Härtungstemperatur, ggf. von der Konzentration des Härters sowie von der Wandstärke des geformten Gebildes. In erster Annäherung betragen die Härtezeiten im allgemeinen pro mm Wandstärke etwa 1 Minute.

Bei der Auskleidung einer Rinne bei metallurgischen 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 Novolaken, 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 Härtungstemperaturen, z. B. 130 bis 170° C bei Normaldruck. 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 auf Stampfmassen für metallurgische Zwecke übertragen, sofern die Massen während des Gebrauches einer Wärmeeinwirkung unterworfen werden.

Überraschenderweise bewirkt der erfindungsgemaße 1 bis 30 Gew.-°/oige Zusatz von Glaspulver, daß gegen Hitzeeinwirkung widerstandsfähige geformte Gebilde mit hoher Dichte, hoher Formbeständigkeit und Druckfestigkeit erzielt werden können. Wie die Beispiele zeigen, sind die Druckfestigkeiten selbst nach dreistündiger Erhitzung auf 1000° C immer noch sehr hoch, während die geformten Gebilde, die diesen Zusatz nicht enthalten und die unter den glichen Bedingungen

ι ο 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-Formaldehydharzes (ca. 72% Festharzgehalt, Viskosität ca. 800 cP) weist nach 45minütiger Hitzeeinwirkung von 160° C eine Druckfestigkeit von 35 kp/cm² auf. Nach dreistündiger Erhitzung auf 1000° C ist die Druckfestigkeit aber bereits auf 111 kp/cm² 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. 800° C bis 1800° C - 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 Stichlochstopfmassen u. dgl. 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 Mengen-Verhältnisses 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: 90 Gew.-°/o 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, ζ. Β.

pulverförmige Borverbindungen, wie ζ. Β. Borsäuren, Bortrioxyd, Alkali- oder Erdalkaliborate oder deren Mischungen zuzusetzen.

Als Borverbindung wird bevorzugt Natriumtetrabo-

rat verwendet. Überraschenderweise ist die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers bei 3stündiger Erhitzung auf 1000° C bei einem Zusatz von 0,1 Gew.-Teilen Natriumtetraborat zu einer Mischung von 100 Gew.-Teilen Quarzsand, 2,5 Gew.-Teilen Phenolharz (Festharzgehalt 72 Gew.-%) und 1 Gew.-Teil Glaspulver um das 5—8fache 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.-%, auf die anorganisch-oxidischen körnigen Hartstoffe, anorganische Borverbindungen, vorzugsweise Natriumtetraborat 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 anorganisch-oxidischen Hartstoffe enthalten.

Beispielsweise ist die Druckfestigkeit eines Prüfkörpers auf der Basis einer Mischung von 100 Gew.-Teilen Quarzsand : 2,5 Gew.-Teilen Phenolharz (Festharzgehalt ca. 72 Gew.-%): 5 Gew.-Teilen Glaspulver : 3,5 Gew.-Teilen Natriumcarbonat nach 3stündiger Erhitzung auf 1000⁰C 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 Vorteil mit sich, daß dadurch die Schmelzviskositäten der erfindungsgemäßen Massen, falls erwünscht, erniedrigt werden können. Bevorzugt werden Alkalicarbonate bei Jon hitzehärtbaren Massen (ohne Säurezusatz) eingesetzt.

Die 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. 800°C können z. B. beim Brand eines Hauses, zumindest stellenweise, beobachtet werden. Aus Sicherheitsgründen ist es daher zweckmäßig, solche Massen, insbesondere für trennende 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. hitzebeständigen emailähnlichen Stoffen verbinden, die nach oder während des Verbrennens des gehärteten organischen Bindemittels dessen Bindefunktion weitgehend übernehmen.

Bevorzugt werden daher für die Herstellung von Baumaterialien, insbesondere von trennenden Innenwänden, Fassadenplatten u. ä., solche erfindungsgemäßen hitze- und/oder säurehärtbare Massen auf der Basis von durch Phenolharze gebundenen, körnigen anorganisch-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 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 den anorganisch-oxidischen körnigen nicht-porösen Hartstoffen, bevorzugt Quarzsand, auch poröse körnige anorganisch-oxidische Hartstoffe, wie z. B. Blähton, Blähschiefer, Blähglimmer u. 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.-% = 0,2 bis 0,315 mm
29Gew.-% = > 0,315 mm

2. ein im Handel unter der Bezeichnung »Phenolharz T 77« erhältliches flüssiges Phenol-Formaldehydharz (Phenol-Resolharz) mit einem Festharzgehalt von ca. 72 Gew.-% sowie einer Viskosität von ca. 80OcP.

3. Ein Glaspulver einer Kornfeinheit von 0 bis 100 μ.

4. Feinstpulverisiertes Natriumtetraborat.

5. Wasserfreies, pulverisiertes Natriumcarbonat

Beispiele 1—5

Die in Tabelle 1 aufgeführten Versuchsdaten und Meßergebnisse zeigen deutlich den erfindungsgemäßen Effekt Die Versuche wurden wie nachfolgend beschrieben durchgeführt:

Quarzsand 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 Formgerätes je 6 Druckprüfkörper (0 50 mm, Höhe 65 mm, Dichte ca. 1,50 9/cm³) hergestellt Die Prüfkörper wurden in einem Umluftofen drucklos durch Temperatureinwirkung bei 150—170° C 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 ihrem Erkalten auf die verbliebene Druckfestigkeit und ihre Abmessungen (Formbeständigkeit) geprüft

ίο

Versuchsbeispiel Nr.
I 2

Zusammensetzung der Prüfkörper:

Sand H 32 (kg) 100 100 100 100 100 100

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

Natriumtetraborat (kg) - - - - 0,1

Natriumcarbonat (kg) - 3,5

Eigenschaften der Prüfkörper:

Druckfestigkeit (kp/cnr) 140 140 35 140 140 140

(nach 45 Min. bei 16O⁰C)

Druckfestigkeit (kp/cnr) zerfallen 67 111 3 20 80

(nach 3 Std. bei 1000°C) Dichte direkt/Dichte nach 3 Std.

bei 1000⁰C (9/cm¹) zerfallen

Abmessungen 0/Höhc (mm)

nach 3 Std. bei 1000⁰C) zerfallen

1,56	1,56	1,56	1,56	1,56
1,51	!,51	1,51	1,51	1,51
65 mm	65 mm	65 mm	65 mm	65 mm
65 mm	65 mm	65 mm	65 mm	65 mm

Claims

Patentansprüche:

1. Härtbare Massen auf der Basis von durch Phenolharze gebundenen, körnigen anorganischoxidischen Hartstolfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 30 Gew.-% Glaspulver, bezogen auf die anorganisch-oxidischen Hartstoffe, enthalten.

2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich 0,1 bis 3,5 Gew.-%, bezogen auf die anorganisch-oxidischen körnigen Hartstoffe, pulverförmige anorganische Borverbindungen ent-

halten.

3. Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,1 bis 5 Gew.-°/o Alkalicarbonate, vorzugsweise Natriumcarbonat enthalten, berechnet auf die Menge der körnigen anorganisch-oxidischen Hartstoffe.

4. Verwendung von Massen nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung von gefoimten Gebilden.