DE2424066B2

DE2424066B2 - Formkoerper aus durch imgraegnierung mit einem fluessigen, haertbaren stoff verstaerktem gips und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2424066B2
Application number: DE19742424066
Authority: DE
Inventors: Tadao Kitamura Makoto Chiba Shigeta (Japan)
Original assignee: Idemitsu Kosan KX., Tokio
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1976-07-08
Also published as: GB1443859A; DE2462107B2; DE2424066A1; DE2462107A1; DE2462107C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Wasserbeständigkeit, bei dem Gipshalbhydrat oder Anhydrit einer Imprägnierungsbehandlung mit Kunststoffen oder Schwefel unterworfen wird.

Bisher ist lediglich die Herstellung von kunststoffverstärktem Gips durch Imprägnieren von Gipsdihydrat (das durch Hydratation von kalziniertem Gips, z. B. Gipshalbhydrat erhalten ist) mit einem Monomeren, wie z. B. Methylmethacrylat, und nachfolgende Polymerisation des Monomeren durch Bestrahlung mit aktinischen Strahlen oder Erhitzen als Beispiel der Art der Imprägnierung von Gips mit einem flüssigen, härtbaren Stoff bekannt. Jedoch hat der so erhaltene verstärkte Gips die Nachteile, daß seine Festigkeit auch im Fall der Einführung einer bemerkenswert großen Kunststoffmenge in den Gips kaum verbessert wird und daß das Gipsdihydrat sein Kristallisationswasser bei einer Temperatur über 100⁰C verliert, wodurch ein Problem der Hitzebeständigkeit des Erzeugnisses auftritt.

Es ist außerdem bekannt, daß Tonkacheln oder ziegel in ihrer Festigkeit und Wasserabsorptionsgeschwindigkeit durch Imprägnieren mit Schwefel verbessert werden (US-PS 32 08 190). Jedoch wurde die Verwendung von Schwefel als Verstärkungsmittel für Gips bisher nicht in Erwägung gezogen. Außerdem hat man bisher die Verwendung von Paraffin oder einem bituminösen Stoff als Verstärkungsmittel noch nicht verwirklicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Formkörper aus durch Imprägnierung verstärktem Gips und ein entsprechendes Herstellungsverfahren solcher Formkörper anzugeben, die eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und Wärmebeständigkeit aufweisen, nachdem sie mit Kunststoffen oder Schwefel imprägniert sind. Damit soll die Fertigung von Gipsformkörpern ermöglicht werden, die sich als Rohstoffe zur Herstellung von Baumaterialelementen, Kunsthandwerkerzeugnissen, Möbeln und täglichen Gebrauchsgegenständen eignen.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Formkörper aus durch Imprägnierung mit einem flüssigen, härtbaren Stoff, wie einem polymerisierbaren Monomeren, verstärktem Gips, mit dem Kennzeichen, daß er aus kalziniertem Gipshalbhydrat oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff und aus dem härtenden Imprägnierstoff besteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Formkörpers sieht grundsätzlich vor, daß man Gipshalbhydrat und/oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff Wasser zusetzt, diese Mischung zur gewünschten Gestalt formt, den geformten Körper zur Bildung eines Formkörpers aus Gipsdihydrat erhärten läßt, den Gipsdihydrat-Formkörper zur Bildung eines Formkörpers aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit kalziniert und danach den Gipshalbhydratoder Anhydrit-Formkörper mit einem flüssigen, härtbaren Stoff imprägniert.

Erfindungsgemäß vermischt man also Gipshalbhydrat oder Anhydrit oder eine Mischung davon, gegebenenfalls mit einem geeigneten Füllstoff, mit Wasser und formt diese Mischung in die gewünschte Gestalt. Den so geformten Körper läßt man, wie er ist, stehen, wodurch sich ein geformter Körper aus erhärtetem Gipsdihydrat bildet. Dieser Formkörper wird dann kalziniert, um eine Entwässerung zu bewirken, wodurch der Körper in einen Formkörper aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit umgewandelt wird. Als Ausgangsmaterial hierfür verwendbarer Gips kann irgendeiner aus der Gruppe a- und /i-Gipshalbhydrat und Anhydrit oder eine Mischung davon dienen. Der Gips kann allein oder in Mischung mit einem Füllstoff, wie z. B. einem leichtgewichtigen Rahmenwerk, verschiedenen Fasern und Pulvern verwendet werden. Dieses Ausgangsmaterial wird mit Wasser vermischt, zu geeigneten Gestalten, wie z. B. kubischen Blöcken, zylindrischen Blöcken oder Körnern, geformt und dann zum Erhärten stehengelassen, wodurch Gipshalbhydrat oder Anhydrit in Gipsdihydrat (CaSO₄ · 2 H₂O) umgewandelt wird.

3 4

Die zugesetzte Wassermenge ist vorzugsweise 18,6 bis mit einer geringen Kunststoffmenge hervor. In diesem

100 Gewichtsteile je 100 Gewichtsteile des Ausgangs- Fall ist die Festigkeit des nach dem erfindungs-

materialgipses. gemäßen Verfahren hergestellten Formkörpers zwei

Wenn der erhärtete Körper zwecks Entwässerung oder mehr Male so hoch wie die Festigkeit des nach

erhitzt wird, wandelt sich Gipsdihydrat bei etwa 5 dem bekannten Verfahren hergestellten Körpers.

100 bis 130" C in Gipshalbhydrat Der Grund, weshalb der Formkörper nach Herstellung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren

CaSO · -¹- H θ) ^{cmc so} ^¹⁰"⁰ ^^est'gkeit aufweist, ist wahrscheinlich

² 2 ² ) darauf zurückzuführen, daß feine Poren, die sich im

ίο Körper durch Entfernung des Kristallisationswassers

und bei 160 bis 600°C in Anhydrit (CaSO₄) um. bilden, nachher mit Kunsstoff gefüllt werden und

Der so erhaltene Formkörper aus Gipshalbhydrat daß außerdem der Polymerisationsinhibierungseffekt

oder Anhydrit wird dann mit einem flüssigen, hart- des Kristallisationswassers durch die Entwässerung

baren Stoff bei atmosphärischem oder unteratmo- beseitigt ist.

sphärischem Druck imprägniert und in üblicher 15 Beim Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich die

Weise, wie z. B. durch Polymerisation im Fall eines Festigkeit des Formkörpers weiter verbessern, wenn

polymerisierbaren Stoffes, zur Erzeugung eines Form- dem Monomeren eine geringe Menge eines Vernet-

körpers aus verstärktem Gips weiterverarbeitet. zungsmittels zugesetzt wird. Bevorzugte Beispiele eines

Die Erfindung gibt also Formkörper aus verstärk- solchen Vernetzungsmittcls umfassen Trimethylolprotem Gips an, die durch Vermischen von Wasser mit 20 pantrimethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat und Gipshalbhydrat oder Anhydrit oder einer Mischung dergleichen Ester der Acryl- oder Methacrylsäure. davon mit einem Füllstoff, Formen dieser Mischung Die Wirkung des Vernetzungsmittels wird besonders in eine gewünschte Gestalt, deren Erhärten zu einem " ausgeprägt, wenn die durch Imprägnierung in den geformten Körper aus Gipsdihydrat, Kalzinieren Formkörper eingebrachte Monomermenge groß ist. desselben zur Bildung eines Formkörpers aus Gips- 25 Falls dagegen nach bekannten Verfahren Gipsdihydrat halbhydrat oder Anhydrit, Imprägnieren des Form- mit Kunststoffen imprägniert wird, läßt sich die Wirkörpers mit einem flüssigen, härtbaren Stoff, wie z. B. kung des Vernctzungsmittels kaum feststellen,
einem polymerisierbaren Monomeren oder geschmol- Erfindungsgemäß kann man den Formkörper, in zenem Schwefel, und anschließendes Härten bzw. dem das durch Imprägnierung eingebrachte Mono-Aushärten des so imprägnierten Körpers, z. B. durch 30 mere bereits polymerisiert ist, zusätzlich unter Druck Polymerisation des härtbaren Stoffes, hergestellt wer- auf eine Temperatur über der Verflüssigungsbeginnden. Formkörper aus kunststoffverstärktem Gips temperatur des erhaltenen Kunststoffes erhitzen, um werden in Weiterbildung der Erfindung durch Korn- ein Einwandern des geschmolzenen Kunststoffes in primieren eines kunststoffimprägnierten Formkörpers Poren, die sich durch Kontraktion während der unter dessen Erhitzen auf eine Temperatur über der 35 Polymerisation gebildet haben, und z. T. in Hohl-Verflüssigungsbeginntemperatur des Kunststoffs her- räume zu ermöglichen, die sich durch Entwässerung gestellt. beim Austreiben des Kristallwassers gebildet haben.

Beispiele für den erfindungsgemäß verwendeten Für diesen Zweck ist ein Druck von 100 bis 800 kg, cm²

flüssigen, härtbaren Stoff sind polymerisierbare Mono- ausreichend.

meren, Schwefel, Paraffin und bituminöse Stoffe. 40 Falls ein vorher zu einer gewünschten Gestalt

Der flüssige, härtbare Stoff wird für die Imprägnie- geformter Gipskörper in der oben beschriebenen

rungsbehandlung vorzugsweise in solcher Menge Weise behandelt wird, läßt sich die Verstärkung des verwendet, daß er 5 bis 80 Volumprozent Kunststoff Körpers allein durch Abkühlen des der Heißpreß-

im Endformkörper ergibt. Als polymerisierbare Mono- behandlung unterworfenen Körpers erreichen,

meren sind z. B. Acrylsäure und Methacrylsäure 45 Bei Verwendung von Schwefel als dem flüssigen,

sowie deren Ester, Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinyl- härtbaren Stoff wird ein Formkörper aus Gipshalb-

propionat, Styrol, verschiedene Olefine und verschie- hydrat oder Anhydrit in auf 110 bis 16O⁰C gehaltenen

dene Diene oder Diolefine verwendbar. Man kann geschmolzenen Schwefel eingetaucht, um den Körper

diese Monomeren allein oder in einer Mischung von mit Schwefel zu imprägnieren, und anschließend

wenigstens zweien verwenden. Wenn zweckmäßig, 50 abgekühlt, wodurch man ein Verbundmaterial erhält,

können diese Monomeren vorab bis zu einem gewissen in dem Gips und Schwefel völlig miteinander verbun-

Grad vorpolymerisiert werden, um flüssige Oligo- den sind. Hierbei kann man mit Vorteil das sogenannte

meren zu bilden, und dann in dieser Form für die Unterdruck-Imprägnierverfahren anwenden, bei dem

Imprägnierungsbehandlung verwendet werden. Die ein erhärteter Körper aus Anhydrit unter verringertem

Polymerisation des durch die Imprägnicrbehandlung 55 Druck gehalten wird, um das Gas aus den Poren

in den Formkörper eingebrachten Monomeren wird auszutreiben, und dann zur Imprägnierung in ge-

auf übliche Weise, z. B. durch Erhitzen des Mono- schmolzcnen Schwefel eingetaucht wird, um mehr als

meren in Gegenwart eines organischen Peroxids, 95 Volumprozent der Poren mit Schwefel zu füllen,

wie z. B. Benzoylperoxids, oder einer Azoverbindung, Das so erhalten Gips-Schwefel-Verbundmaterial

wie z.B. des Azo-bis-isobutyronitrils, vorgenommen. 60 weist eine wenigstens viermal höhere Biegefestigkeit

Die Festigkeit des Formkörpers kann so im Ver- und eine wenigstens achtmal höhere Druckfestigkeit gleich mit dem bekannten Verfahren, wonach Gips- als gewöhnliche erhärtete Gipsgegenstände auf. Andihydrat mit Kunststoffen imprägniert wird, erheb- dererscits, so wurde gefunden, verringert sich die lieh verbessert werden, indem nach dem erfindungs- Wasserabsorptionsgeschwindigkeit dieses Verbundgemäßen Verfahren Gipshalbhydrat oder Anhydrit 65 materials auf nur '/is derjenigen des gewöhnlichen mit Kunststoffen imprägniert wird. Dieser Unter- erhärteten Gipsgegenstandes.

schied tritt noch deutlicher im Fall der Imprägnierung Paraffin und bituminöse Stoffe können ebenfalls

eines Formkörpers aus Gips von geringem Porengrad als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet werden. Hierbei

kann die Imprägnierbehandlung bei atmosphärischem Druck ausgeführt werden, doch erfolgt sie vorzugsweise wie im Fall der Verwendung von geschmolzenem Schwefel unter vermindertem Druck. Das erhaltene Gips-Paraffin- oder Gips-Bitumen-Verbundmalerial hat eine ausgezeichnete Festigkeit, Wasserbeständigkeit und Hitzebeständigkeit wie im Fall des Gips-Schwefel-Verbundmaterials.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Formkörper aus Gips mit ausgezeichneter Wasserbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und Festigkeit mit einer geringeren Menge des härtbaren Stoffes, wie z. B. Schwefels, Paraffins oder eines bituminösen Stoffes, herstellen. Der so erhaltene Formkörper ist als Rohmaterial zur Herstellung von Baumatcrialelementen, Kunsthandwerkserzeugnissen, Möbeln und täglichen Gebrauchsgegenständen verwendbar.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele leichter versländlich, die jedoch den Schutzumfang nicht beschränken sollen.

Beispiel 1

100 g von kalziniertem «-Gips wurde eine bestimmte Menge (30 bis 90 g) Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde sorgfältig gemischt und in eine Silikonkautschukform eingebracht. Man ließ die Mischung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete sie 16 Stunden bei 6O⁰C, um einen erhärteten Körper aus Gipsdihydrat zu erhalten. Der erhärtete Körper wurde 16 Stunden bei 180° C kalziniert, um das Kristallisationswasser vollständig auszutreiben und so einen erhärteten Körper aus Anhydrit zu erhalten. Der erhärtete Körper wurde unter vermindertem

Tabelle 1

Druck mit 1 Gewichtsprozent Benzoylperoxid enthaltendem monomerem Methylmethacrylat imprägniert, um Proben mit einer Anzahl von Monomergehalten herzustellen. Die Probe wurde jeweils in Aluminiumfolie eingeschlossen und Tür 16 Stunden in einen auf 60° C gehaltenen Heißblastrockner gegeben, um die Polymerisation des Monomeren zu bewirken. Die Tabelle 1 zeigt die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Formkörper aus kunststoffverstärktem Gips im Vergleich mit denen der Formkörper vor der Kunststoffbehandlung.

	Wasser	Poren	Imprä- Um- End-	Spezi -	1,80	(Gewicht <	Biegefestigkeit	Druckfestigkeit	400	100 (Vol.-%).	Monomeren)	ler Polymerisierbehandlung	Formkörpers	Spezi
	gehalt	grad¹)	gnier- wand- kunst	isches	1,68				277	des Formkörpers nach der Polymerisierbehandlung) — (Gewicht des	Gewicht des Imprägnierungsmonomeren	2		fische
			menge²) lungs- stoff-	Gewicht	1,56	Gewicht	kg/cm²	Spezi- kg/cm²	138	vor der Imprägnierbehandlung mit dem				Festigkeit
			grad³) gehalt⁴)		1,37			fische	63	(Gewicht des Imprägnierungsmonomeren) · (Umwandlungsgrad)/(Dichte des		Polymeren)
					1,22			Festigkeit	32
	(g) "	(Volum	(Volum- (%) (Volum- (	.g/cm³)	I = Porengrad im geformten Gipskörper vor der Imprägnierbehandlung I			2110			277
		prozent)	Prozent) prozent)		²) Imprägniermenge =			2010	Volumen des Formkörpers nach (		215
Vor der	30	43,8	_ _ _ ;	1,44		101	70	1670	Beispiel	121
Kunst-	40	49,6		1,29	*\ T Γ rVI U/ Q Γι f\ '	90	70	1070	68
stoff-	50	55,5	— — —	1,14		45	39	706	41
behand-	70	64,1	I	),92		29	30		1170
lung	90	69,5	— — — 0,78	) Ulli WdI J vii wi Jg,i3g,i tt\j	15	19	1200
Nach der	30	44,5	43,3 94 32,4	⁴) Endkunststoffgehalt	475	264	1070
Kunst-	40	50,8	49,7 91 35,9		375	223	780
stoff-	50	56,6	54,8 87 38,1		340	218	580
behand-	70	64,1	62,7 77 38,5	275	201
lung	90	69,5	68,5 69 37,6	233	191
') Porengrac	Vol,%).
des Imprägnierungsmonomeren)/(Dichte des Monomeren)
Volumen des geformten Gipskörpers

	3 (VoL-%).

Ein erhärteter Körper aus Gipsdihydrat, der in ähnlicher Weise wie nach der Beschreibung im Beispiel 1 erhalten war, wurde 8 Stunden bei 100° C getrocknet, um einen Teil des Kristallisationswassers auszutreiben, wodurch ein erhärteter Körper aus Gipshalbhydrat erhalten wurde, jedoch führte man die Imprägnierung des erhärteten Körpers aus Gipshalbhydrat mit einem Monomeren bei normalem Druck durch.

Jeder erhärtete Körper wurde im übrigen der Verstärkungsbehandlung mit Kunststoff entsprechend der Beschreibung im Beispiel 1 unterworfen, und dann wurde die mechanische Festigkeit des erhaltenen Erzeugnisses bestimmt, wovon die Ergebnisse in der Tabelle 2 angegeben sind. Für Vergleichszwecke sind auch die Daten der nicht mit Kunststoffen behandelten Proben in der Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2	Wasser	Poren	Imprä	Um	End-	Spezi	Biegefestigkeit	5	Spezi	6	Druckfestigkeit	Spezi
	gehalt	grad	gnier	wand-	kunst-	fisches			fische			fische
			menge	lungs-	stoff	Gewicht	kg/cm²	347	Festigkeit	209	kg/cm²	Festigkeit
				grad	gehalt			367		241
								240		179
	(g)	(Volum	(Volum	(%)	(Volum	(g/cm³)		—	29	—		91
		prozent)	prozent)		prozent)				24			73
	40	51,8				1,33	39				121	27
Vor der	50	57,6	—	—	—	1,17	28		85	18
Kunst-	70	64,8				0,97	—	26
stoff-	90	70,3	—	—	—	0,82	15	994
behand-								813
lung	40	51,8	39,0	91	28,3	1,66	1650	545
Nach der	50	57,6	41,7	90	30,0	1,52	1235	490
Kunst-	70	64,9	50,9	78	31,5	1,34	730
stoff-	90	70,3	58,3	73	34,0	1,22	600
behand-
lung

Vergleichsbeispiel 1

100 g von kalziniertem α-Gips wurden 30 bis 90 g Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde gerührt und in eine Silikonkautschukform eingebracht. Man ließ die Mischung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete sie 16 Stunden bei 60° C, um einen erhärteten Gegenstand aus Gipsdihydrat zu erhalten. Der erhärtete Gegenstand wurde dann der Behandlung mit Kunststoff in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 mit der Ausnahme unterworfen, daß die Imprägnierbehandlung bei Atmosphärendruek durchgeführt wurde. Die mechanischen Eigenschaften der Formkörper aus Gips vor und nach der Kunststoffbehandlung sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.

Tabelle 3

	Wasser	Poren	Impra-	Um-	End- Spczi-	,75	Biegefestigkeit	Spezi	Druckfestigkeit	Spezi
	gehalt	grad	gnier-	wand-	kunst- fisches	,53		fische		fische
			grad	lungs-	stoff- Gewicht	,36	kg/cm²	Festigkeit	kg/cm²	Festigkeit
				grad	gehalt	,11
						),95
	(g)	(Volum	(Volum	(%)		,87		90		316
		prozent)	prozent)			,72		78		242
Vor der	30	24,6			(Volum- (g/cm³)	,61	158	68	553	190
Behand	40	34,1	—	—	prozent)	1,42	119	58	370	144
lung .	50	41,4	—	—		1,29	93	52	259	95
	70	52,2	—	—	—	64	162	160	419
	90	59,1	—	—	—	49	147	90	369
Nach der	30	23,3	51	86	—	303	138	784	429
Behand	40	33,2	57	95	— (	252	149	635	278
lung	50	40,9	65	92	8,1	222	116	690	298
	70	51,3	70	87	14,3	212	395
	90	58,6	73	83	19,7	149	385
24,8
28,1

Diese Tabelle zeigt offensichtlich, daß gehärtete Körper aus Gipsdihydrat hinsichtlich des Grades der Verbesserung der Festigkeit gehärteten Körpern aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit auch bei der gleichen Kunststoffbehandlung, wie sie im Fall des Gipshalbhydrats oder Anhydrits angewandt wurde, unterlegen sind.

Beispiel 3

Es wurde ein Versuch in ähnlicher Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben mit der Ausnahme durchgeführt, daß die in den Gegenständen enthaltene Wassermenge 40 g betrug und eine bestimmte Menge Trimethylolpropantrimethacrylat als Vernetzungsmittel dem monomeren Methylmcthacrylat zugesetzt wurde. Die Ergebnisse hiervon sind in der Tabelle 4 angegeben.

Vergleichsbeispiel 2

Ein dem im Beispiel 3 beschriebenen ähnlicher Versuch wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß die in den Gegenständen enthaltene Wassermenge 70 g betrug und die Kunststoffbehandlung auf erhärtete Gegenstände aus Gipsdihydrat angewendet wurde. Die zugehörigen Ergebnisse sind in der Tabelle 5 wiedergegeben.

609 528/404

ίο

Tabelle 4

Menge
des Vernetzungs-
mittelzusatzes

(Volumprozent)

Imprägnier- Umwandmenge lungsgrad

(Volumprozent)

Endkunststoffgehalt

(Volumprozent)

Spezifisches Biege-Gewicht festigkeit

Biege- Druck- Druck-

claslizität festigkeit elastizität

(g/cm¹)

(kg/cm²

(10* kg/cm²) (kg/cm²)

(10⁴ kg/cm²)

0	49,7	88	34,7	1,70	362	12,3	1770	3,1
1	48,8	84	32,8	1,67	327	11,8	2060	3,0
2	49,9	90	35,8	1,70	538	12,5	2180	3,1
5	49,8	92	36,6	1,71	645	13,3	2250	3,0
Tabelle 5
Menge des Ver- netzungs- mittel- zusatzes	Imprägnier menge	Umwand lungsgrad	Endkunst stoffgehalt	Spezifisches Gewicht	Biege festigkeit	Biege elastizität	Druck festigkeit	Druck elastizität
(Volum prozent)	(Volum prozent)	(%)	(Volum prozent)	(g/cm³)	(kg/cm²)	(10⁴ kg/cm²)	(kg/cm²)	(10* kg/cm^a)

48,2
50,2
50,5
50,5

84
88
93
87

32,3
35,4
37,4
36,2

1,52 1,56 1,58 1,55

168
168
140
189

8,4

7,5
7,5
7,7

614	2,1
652	2,0
651	2,1
676	2,1

auch wenn das gleiche Vernetzungsmittel wie bei den Körpern aus Gipshalbhydrat bzw. Anhydrit verwendet wird.

Wie die Tablle 5 zeigt, stellt man im Fall der Verwendung erhärteter Gegenstände aus Gipsdihydrat zum Imprägnieren kaum einen Verstärkungseffekt fest,

Beispiel 4

Ein Versuch wurde in einer der nach Beispiel 3 die in den Gegenständen enthaltene Wassermenge

ähnlichen Weise mit der Ausnahme durchgeführt, daß variiert wurde. Die Ergebnisse hiervon sind in der

die Menge des zugesetzten Trimethylolpropantrimeth- 40 Tabelle 6 angegeben,
acrylats 5 Volumprozent des Monomeren betrug und

Tabelle	6	Poren	Imprä	Umwand	Endkunst	Spezifisches	Biege	Biege	Druck	Druck
Wasser	grad	gniermenge	lungsgrad	stoffgehalt	Gewicht	festigkeit	elastizität	festigkeit	elastizität
gehalt	(Volum	(Volum	(%)	(Volum	(g/cm³)	(kg/cm²)	(10⁴ kg/cm²)	(kg/cm²)	(10* kg/cm²)
(g)	prozent)	prozent)		prozent)
	44,5	46,5	96	35,5	1,85	472	13,3	2330	3,1
30	50,8	50,3	95	38,0	1,72	633	12,5	2320	3,0
40	56,6	56,1	94	41,8	1,62	482	9,9	2000	2,9
50	64,1	62,9	93	46,6	1,47	492	7,2	1410	2,5
70	69,5	68,0	93	50,6	1,38	415	6,3	1210	2,2
90

Ein Vergleich dieser Tabelle mit der Tabelle 1 zeigt offenbar, daß sich Erzeugnisse einer verhältnismäßig hohen Festigkeit durch Zusatz eines Vernetzungsmittels erzielen lassen, auch wenn die Formkörper einen hohen Porengrad und einen hohen Monomergehalt aufweisen.

Beispiel 5

Es wurde ein Versuch in der nach Beispiel 3 ähnlichen Weise mit der Ausnahme durchgeführt, daß

Styrol als Monomeres verwendet wurde. Die Ergebnisse hiervon sind in der Tabelle 7 aufgeführt.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde ein Versuch in der nach Beispiel 5 ähnlichen Weise mit der Ausnahme durchgeführt, daß die in den geformten Körpern enthaltene Wassermenge 70 g betrug und die Behandlung mit Kunststoffen auf erhärtete Gegenstände aus Gipsdihydrat angewendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 angegeben.

Tabelle 7

Menge	Imprägnier	Umwand	Endkunst	Spezifisches	Biege	Biegc-	Druck	Druck-
des Ver-	menge	lungsgrad	stoffgehalt	Gewicht	festigkeit	elastizität	festigkeit	elastizität
netzungs-
mittel-
zusatzes
(Volum	(Volum	(%)	(Volum	(g/cm³)	(kg, cm²)	(10⁴ kg/cm²)	(kg/cm²)	(10* kg/cm²)
prozent)	prozent)		prozent)
0	50,3	99	42,5	1,72	120	5,3	290	1,6
1	50,5	99	42,7	1,72	157	6,3	370	1,9
2	50,2	99	42,5	1,72	143	6,8	430	1,8
5	50,9	98	42,9	1,73	203	10,4	1110	2,7
Tabelle 8
Menge	Imprägnier	Umwand	Endkunst	Spezifisches	Biege	Biege	Druck	Druck
des Ver-	menge	lungsgrad	stoffgehalt	Gewicht	festigkeit	elastizität	festigkeit	elastizität
netzungs-
mittel-
zusatzes
(Volum	(Volum	(%)	(Volum	(g/cm³)	(kg cm²)	(10⁴ kg/cm²)	(kg cm²)	(10* kg/cm²)
prozent)	prozent)		prozent)
0	50,9	98	42,9	1,59	140	9,2	563	2,4
1	51,4	90	39,6	1,57	124	6,5	605	2,2
2	51,0	92	40,2	1,57	140	5,3	556	2,0
5	51,2	89	39,1	1,55	142	5,3	547	2,0

Beispiel 6

Ein dem im Beispiel 5 beschriebenen ähnlicher Versuch wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß 5 Volumprozent eines Vernetzungsmittels Trimethyolpropantriacrylat dem monomeren Styrol zugesct/t wurden. Die Ergebnisse hiervon sind in der Tabelle 9 angegeben.

Tabelle 9

Vergleichsbeispicl 4

Ein dem im Beispiel 6 beschriebenen ähnlicher Versuch wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß die in den geformten Körpern enthaltene Wassermenge 70 g betrug und die Behandlung mit Kunststoffen auf erhärtete Gegenstände aus Gipsdihydrat angewandt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 10 aufgeführt.

Menge
des Vernetzungs-
mittelzusatzes

(Volumprozent)

Imprägnier- Umwandmenge lungsgrad

Endkunst- Spezifisches Biegcstoffgehalt Gewicht festigkeit

(Volumprozent)

(g/cm³)

(kg cm²)

Biege- Druck- Druck

elastizität festigkeit elastizität

(10⁴ kg/cm²) (kg/cm²) (lf/kg/cm²

0	50,3	99	42,5	1,72	120	5,3	290	1,6
5	49,8	99	42,4	1,73	439	12,5	1320	2,9
Tabelle 10

Menge	Imprägnier	Umwand	Endkunst-	Spezifisches	Biege	Bicge-	Druck	Druck
des Ver-	menge	lungsgrad	stoffgehalt	Gewicht	festigkeit	clastizität	festigkeit	elastizität
netzungs-
mittel-
zusatzes
(Volum-	(Volum-	(%)	(Volum-	(g/cm³)	(kg/cm²)	(10⁴ kg/cm²)	(kg/cm²)	(10* kg/cm²)
0	50,9	98	42,9	1,59	140	9,2	563	2,4
5	51,7	88	39,1	1,56	140	5,1	542	1,9

Beispiel 7

100 g von kalziniertem «-Gips und 30 g Wasser wurden 5 Gewichtsprozent Glasfasern oder 2,3 Gewichtsprozent Polyacrylnitrilfascrn zugesetzt, wobei der angegebene Prozentsatz auf dem Gewicht des Gipses basiert. Die Mischung wurde gerührt, durch Pressen geformt und kalziniert, um einen geformten Körper aus Anhydrit zu erhalten. Der Formkörper

wurde dann unter vermindertem Druck mit monomerem Mcthylmethacrylat imprägniert, das 1 Gewichtsprozent Benzoylperoxid und 5 Gewichtsprozent Trimcthylolpropantrimcthacrylat enthielt, und 16 Stunden bei 60 C gehalten, um die Polymerisation der Monomeren zu bewirken. Die Tabelle 11 zeigt die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Formkörper aus verstärktem Gips.

Tabelle 11	Imprä gniermenge (Volum prozent)	Umwand lungsgrad (%)	Endkunst stoffgehalt (Volum prozent)	Spezifisches Gewicht (g/cm¹)	Biege festigkeit (kg/cm²)	Bicge- elastizität (10* kg/cm²)	Druck festigkeit (kg/cm²)	Druck elastizität (10* kg/cm²)
Zusatz	30,9 29,7	97 98	23,9 23,2	2,08 2,04	574 681	19,3 15,5	2960 2880	3,3 3,4
Glasfasern Polyaryl- nitrilfasern

Beispiel 8

100 g von kalziniertem «-Gips wurden 70 g Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde sorgfältig gerührt und zu einer Platte mit einem Format von 120 χ 50 χ 12 mm gegossen. Den gegossenen Gegenstand ließ man 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete ihn dann 16 Stunden bei 60⁰C, um einen erhärteten Gegenstand aus Gipsdihydrat zu erhalten Der erhärtete Gegenstand wurde 16 Stunden bei 180⁰C kalziniert, um das Kristallisationswasser völlig auszutreiben, wodurch ein erhärteter Gegenstand aus Anhydrit erhalten wurde. Der erhärtete Gegenstand wurde dann unter vermindertem Druck mit monomerem Methylmethacrylat imprägniert, das 1 Gewichtsprozent Azo-bis-isobutyronitril enthielt, und in Aluminiumfolie eingeschlossen. Der so eingeschlossene Gegenstand wurde für 16 Stunden in einen auf 60⁰C gehaltenen Heißblastrockner gegeben, um die Polymerisation des Monomeren zu bewirken. Der erhaltene gehärtete Gegenstand aus verstärktem Anhydrit enthielt etwa 35 Gewichtsprozent Kunststoffe.

Nachdem der gehärtete Gegnstand zusätzlich unter Hitze und Druck geformt war, beobachtete man einen merklichen Anstieg der Festigkeit des erhaltenen weitergeformten Körpers, wie die Tabelle 12 zeigt. Die Formungstemperatur und -zeit hierbei waren 200°Cbzw. 15 Minuten.

Tabelle 12

Dicke Spezifisches Biege-

Gewicht festigkeit

Kontrolle 12,0 mm 1,37 g/cm³ 275 kg/cm²

(unbehandelt)

Formdruck 10,0 mm 1,53 g/cm³ 498 kg/cm² 200 kg/cm²

Formdruck 9,4 mm 1,64 g/cm³ 548 kg/cm²

400 kg/cm²

Beispiel 9

100 g von «-Gipshalbhydrat wurden 30 g, 40 g, 50 g, 70 g bzw. 90 g Wasser zugesetzt. Die Mischung wurde kräftig gerührt und in eine Silikonkautschukform eingebracht, wo die Mischung erhärtete. Der geformte Körper wurde aus der Form entnommen, man ließ ihn dann 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete ihn 16 Stunden bei 6O⁰C, wodurch ein erhärteter Gegenstand aus Gipsdihydrat erhalten wurde. Der erhärtete Gegenstand wurde 16 Stunden auf 180⁰C erhitzt, um daraus das Kristallisationswasser auszutreiben, wodurch ein erhärteter Körper aus Anhydrit erhalten wurde. Das spezifische Gewicht und die mechanische Festigkeit dieses entwässerten Körpers sind in der folgenden Tabelle 13 angegeben.

Tabelle 13

Wasser- Porengehalt grad

(8)

(Volumprozent)

Imprä- Imprägnier- gniermenge grad

(Volum- (%)
Prozent)

EndSpezifisches Biegefestigkeit

schwefel- Gewicht

gehalt kg/cm²

(Volumprozent) (g/cm³)

Spezifisches
Gewicht

Druckfestigkeit

kg/cm²

Spezifische
Festigkeit

30
40
50
70
90

44,1
51,1
56,3
65,2
70,7

1,45 1,23 1,10 0,90 0,75 80
68
41
26
12

55
55
37
29
16

') Porengrad = Porengrad in der Gipsmatrix vor der Imprägnierbehandlung.

₂, . ... (Gewicht des ImprägnierungsschwefelsJ/iDichte des flüssigen Schwefels)

²) Impragniermenge = — _s ^JLS~rr. -

Volumen des Formkorpers

³) Imprägniergrad =

Imprägniermenge

100 (%).

*) Endschwefelgehalt =

Porengrad

(Gewicht des Imprägnierungsschwefels^Dichte des festen Schwefels) Volumen des Formkörpers

410

201

146

59

22

100 (Vol.-%).

283

163

133

66

29

Der genannte Körper aus Anhydrit wurde in eine Wanne eingebracht, in die körniger Schwefel eingefüllt war.

Die Wanne wurde in einem Vakuumtrockner angeordnet, worin die Mischung unter Vakuum auf 150 C erhitzt und bei dieser Temperatur 30 Minuten gehalten wurde, wodurch sich eine Imprägnierung des porösen erhärteten Gipskörpers mit Schwefel

ergab. Der Körper wurde dann aus der Wanne entnommen und abgekühlt.

Die Tabelle 14 zeigt die verschiedenen, den nach der labeile 13 weit überlegenen Eigenschaften des so erhaltenen Gips-Schwefel-Verbundkörpers. Der Wasserabsorptionsgrad für die Probe 3 dieser Tabelle (Eintauchen in Wasser während 16 Stunden bei Raumtemperatur) war 1,2 Gewichtsprozent.

Tabelle	14	Poren	Imprä	Imprä	End-	Spezi	Biegefestigkeit	Spezi	Druckfestigkeit	Spezi	C'harpy-
Nr.	Wasser	grad	gnier	gnier	schwefcl-	fisches		fisches		fische	Härtc-
	gehall		menge	grad	gchalt	Gewicht	kg cm²	Gewicht	kg'cm²	Festigkeit	zahl


		(Volum	(Volum	(%)	(Volum	(gem')		76		450
	(g)	prozent)	prozent)		prozent)			87		730
		44,1	32,4	73	29,2	2,01	153	95	903	645
1	30	51,1	49,3	96	44,4	2,14	187	107	1565	420	_.
2	40	56,3	54,1	96	48,8	2,10	199	96	1355	375	30
3	50	65,2	60,8	93	54,8	1,99	213		835		30
4	70	70.7	66,2	94	59,6	1,94	187		727	30
5	90

Beispiel

100 g von (i-Gipshalbhydrat wurden 50 g Wasser und 14 g eines Naturstoffes der chemischen Zusammensetzung aus 70,36% SiO₂, 13,16% Al₂O,, 1,41% FeO, 0,92% Fe₂O.,, 2,58% CaO, 0,62% MgO, 3,20% Na₂O, 2,95% K₂O, 0,32% TiO₂, 0,06% MnO, 0,02% P₂O₅, 1,04% H₂O" und 3,49% H₂O⁺ sowie der mineralischen Zusammensetzung aus 66,31% vulkanisch-glasigem Material, 31,11% Feldspat-Quarz, und 2,58% Paulit, Magnetit u. a. m. (Korndurchmesser: 297 bis 420 μΐη; spezifisches Schüttgewicht: 0,14 g/cm³) zugesetzt. Die Mischung wurde zu einem kubischen Block geformt und stehengelassen, wodurch ein leichtgewichtiger erhärteter Gegenstand aus Gipsdihydrat erhalten wurde. Dieser erhärtete Gegenstand wurde, wie im Beispiel 9 beschrieben, behandelt, um einen leichtgewichtigen gehärteten Gegenstand aus mit Schwefel imprägniertem Anhydrid zu erhalten. Dieser Gegenstand hatte ein spezifisches Gewicht von 1,38 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 92 kg/cm², eine Druckfestigkeit von 471 kg/cm² und einen Wasserabsorptionsgrad von 1,1 Volumprozent, wenn man ihn 16 Stunden bei Raumtemperatur in Wasser eintauchte.

Zum Vergleich hatte der Gegenstand vor der Imprägnierbehandlung ein spezifisches Gewicht von 0,91 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 50kg'cm² und eine Druckfestigkeit von 134 kg/cm².

Beispiel

100 g von «-Gipshalbhydrat wurden 10 g Glasfasern einer Länge von 3 mm und 40 g Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde sorgfältig gemischt, zu einem kubischen Block geformt und stehengelassen, wodurch man einen erhärteten Gegenstand aus Gipsdihydrat erhielt. Der erhärtete Gegenstand wurde, wie im Beispiel 9 beschrieben, behandelt, um einen gehärteten Körper aus mit Schwefel imprägniertem Anhydrit zu erhalten, der ein spezifisches Gewicht von 2,16 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 314 kg/cm² und eine Druckfestigkeit von 1830 kg/cm² aufwies. Zum Vergleich hatte der keiner Imprägnierbehandlung unterworfene erhärtete Gegenstand ein spezifisches Gewicht von 1,32 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 67 kg/cm² und eine Druckfestigkeit von 180 kg, cm².

Beispiel

100 g von «-Gipshalbhydrat wurden 40 g oder 70 g Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde sorgfältig vermischt und in eine Silikonkautschukform eingebracht, bevor die Mischung erhärtete. Man ließ die Mischung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete sie dann 16 Stunden bei 6O⁰C, wodurch ein erhärteter Gegenstand aus Gipsdihydrat erhalten wurde. Der erhärtete Gegenstand wurde 16 Stunden auf 180⁰C erhitzt, um das Kristallisationswasser daraus auszutreiben, wodurch ein erhärteter Gegenstand aus Anhydrit erhalten wurde. Der entwässerte Gegenstand wurde bei atmosphärischem oder unteratmosphärischem Druck mit 6O⁰C aufweisendem Paraffin, nach dem Deasphaltierverfahren erhaltenem Asphalt oder normalem Asphalt imprägniert, um Proben mit verschiedenen Imprägniergehalten herzustellen. Ein Teil der Proben wurde 20 Stunden auf 200⁰C erhitzt und dann abgekühlt.

Die Tabelle 15 zeigt das spezifische Gewicht und die Festigkeit der erhaltenen Formkörper aus verstärktem Gips.

609 528/404

Tabelle 15	Basis-	Imprägniermaterial	Impragnier-	Imprä	Imprä	ipezi-	Biegefestigkeit	101—201	Druck-
Ver	was-		bedingungen	gnier	gnier	isches		59— 67	festig-
such	serge-			menge	grad <	3e-		113—144	kg'cm²
	halt²)					wicht	kg/cm²
				(Ge	(Volum	g/cm³)		89—106
				wichts	pro			132—167
				prozent)	zent/			48— 69
					Poren)			78— 94
	40	60 C Paraffin	150 C Vakuum	23,2	82,0	,61		39— 63	383
1	70	desgl.	desgl.	34,8	83,0	,37	136	115—160	171
2	40	Asphalt vom	desgl.	13,9	38,6	,44	62		259
3		Deasphaltierverfahren					125	47— 54
	70	desgl.	desgl.	33,2	69,3	,33			111
4	40	normaler Asphalt-80	desgl.	26,6	87,3	,68	96	343
5	70	desgl.	desgl.	40,7	95,1	,49	149	87
6	40	desgl.	desgl.	26,4	86,8	,68	56	339¹)
7	70	desgl.	desgl.	40,7	95,0	,49	89	Hl¹)
g	40	desgl.	15O⁰C normaler	11,2	30,7	,41	47	309
9			Druck 30 min				131
	70	desgl.	desgl.	29,6	58,0	,25		81
10							51

¹) Der imprägnierte Gegenstand wurde einer 20 Stunden bei 2(X)⁰ C ausgeführten Wärmebehandlung unterworfen (3 Stunden wurden zur Erhöhung der Temperatur auf 200C benötigt).

²) »Basiswassergehalt« bedeutet die Wassermenge in Gramm als Zusatz zu je 100 g «-Gipshalbhydrat.

Claims

Patentansprüche:

1. Formkörper aus durch Imprägnierung mit einem flüssigen, härtbaren Stoff, wie einem polymerisierbaren Monomeren, verstärktem Gips, dadurch gekennzeichnet, daß er aus kalziniertem Gipshalbhydrat oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff und aus dem härtenden Imprägnierstoff besteht.

2. Verfahren zum Imprägnieren eines Formkörpers mit einem flüssigen, härtbaren Stoff, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gipshalbhydrat und/oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff Wasser zugesetzt, diese Mischung geformt, der geformte Körper zur Bildung von Gipsdihydrat erhärtet, anschließend der Gipsdihydrat-Formkörper zu einem Formkörper aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit kalziniert und danach mit einem flüssigen, härtbaren Stoff imprägniert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gipshalbhydrat- oder Anhydritformkörper mit dem flüssigen härtbaren Stoff in einer solchen Menge, daß er, bezogen auf den Formkörper, in einer Menge von 5 bis 80 Volumprozent enthalten ist, imprägniert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Methylmethacrylat oder Styrol als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet und nach der Imprägnierung polymerisiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vernetzungsmittel dem polymerisierbaren Monomeren zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem polymerisierbaren Monomeren imprägnierte Formkörper aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit unter Druck auf eine Temperatur über der Flüssigkeitsbeginntemperatur des Kunststoffes erhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzener Schwefel als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Paraffin als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bituminöser Stoff als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet wird.

50