DE2424066C3 - Formkörper aus durch Imgrägnierung mit einem flüssigen, härtbaren Stoff verstärktem Gips und Herstellungsverfahren - Google Patents
Formkörper aus durch Imgrägnierung mit einem flüssigen, härtbaren Stoff verstärktem Gips und HerstellungsverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit ausgezeichneter
mechanischer Festigkeit. Hitzebeständigkeil 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 100cC
verliert, wodurch ein Problem der Hitzebeständigkeit des Erzeugnisses auftritt.
Es ist außerdem bekannt, daß Tonkacheln oder ίο ziegel in ihrer Festigkeit und Wasserabsorptionsgeschwindigkeit
durch Imprägnieren mit Schwefel verbessert werden (US-PS 3208 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 Gips-
formkörpern ermöglicht werden, die sich als Rohstoffe
zur Herstellung von Baumaterialelementen, Kunsthandwerkerzeugnissen, Möbeln und täglichen Gebrauchsgegenständen
eignen.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe
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 Gipshalbhydrat-
oder 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 m
bewirken, wodurch der Körper in einen Formkörper aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit umgewandelt wird.
Als Ausgangsmaterial hierfür verwendbarer Gips kann irgendeiner aus der Gruppe <i- und ff-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 Ausgangsmateria! 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.
Die zugesetzte Wassermenge ist vorzugsweise 18,6 bis 100 Ge wichtsteile je 100 Gewichtsteile des Ausgangsmaterialgipses.
Wenn der erhärtete Körper zwecks Entwässerung erhitzt wird, wandelt sich Gipsdihydrat bei etwa
100 bis 1300C in Gipshalbhydrat
(CaSO2 i-H2
und bei 160 bis 6000C in Anhydrit ^CaSO4) um.
Der so erhaltene Formkörper aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit wird dann mit einem flüssigen, härtbaren
Stoff bei atmosphärischem oder unteratmosphärischem Druck imprägniert und in üblicher <5
Weise, wie z. B, durch Polymerisation im Fall eines
polymerisierbaren Stoffes, zur Erzeugung eines Formkörpers
aus verstärktem Gips weiterverarbeitet.
Die Erfindung gibt also Formkörper aus verstärktem Gips an, die durch Vennischen von Wasser mit *o
Gipshalbhydrat oder Anhydrit oder einer Mischung davon mit einem Füllstoff, Formen dieser Mischung
in eine gewünschte Gestalt, deren Erhärten zu einem geformten Körper aus Gipsdihydrat, Kalzinieren
desselben zur Bildung eines Formkörpers aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit, Imprägnieren des Formkörpers
mit einem flüssigen, härtbaren Stoff, wie z. B. einem polymerisierbaren Monomeren oder geschmolzenem
Schwefel, und anschließendes Härten bzw. Aushärten des so imprägnierten Körpers, z. B. durch
Polymerisation des härtbaren Stoffes, hergestellt werden. Formkörper aus kunststoffverstärktem Gips
werden in Weiterbildung der Erfindung durch Komprimieren eines kunststoffimprägnierten Formkörpers
unter dessen Erhitzen auf eine Temperatur über der Verflüssigungsbeginntemperatur des Kunststoffs hergestellt.
Beispiele für den erfindungsgemäß verwendeten flüssigen, härtbaren Stoff sind polymerisierbare Monomeren,
Schwefel, Paraffin und bituminöse Stoffe. Der flüssige, härtbare Stoff wird für die Imprägnierungsbehandlung
vorzugsweise in solcher Menge verwendet, daß er 5 bis 80 Volumprozent Kunststoff
im Endformkörper ergibt. Als polymerisierbare Monomeren sind z. B. Acrylsäure und Methacrylsäure
sowie deren Ester, Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Styrol, verschiedene Olefine und verschiedene
Diene oder Diolefine verwendbar. Man kann diese Monomeren allein oder in einer Mischung von
wenigstens zweien verwenden. Wenn zweckmäßig, können diese Monomeren vorab bis zu einem gewissen
Grad vorpolymerisiert werden, um flüssige Oligomeren
zu bilden, und dann in dieser Form für die Imprägnierungsbehandlung verwendet werden. Die
Polymerisation des durch die Imprägnierbehandlung in den Formkörper eingebrachten Monomeren wird
auf übliche Weise, z. B. durch Erhitzen des Monomeren in Gegenwart eines organischen Peroxids,
wie z. B. Benzoylperoxids, oder einer Azoverbindung, wie z.B. des Azo-bis-isobutyronitrils, vorgenommen.
Die Festigkeit des Formkörpers kann so im Vergleich mit dem bekannten Verfahren, wonach Gipsdihydrat
mit Kunststoffen imprägniert wird, erheblich verbessert werden, indem nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren Gipshalbhydrat oder Anhydrit mit Kunststoffen imprägniert wird. Dieser Unterschied
tritt noch deutlicher im Fall der Imprägnierung eines Formkörpers aus Gips von geringem Porengrad
mit einer geringen Kunststoffmenge hervor. In diesem Fall ist die Festigkeit des nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Formkörpers zwei oder mehr Male so hoch wie die Festigkeit des nach
dem bekannten Verfahren hergestellten Körpers.
Der Grund, weshalb der Formkörper nach Herstellung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
eine so hohe Festigkeit aufweist, ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß feine Poren, die sich im
Körper durch Entfernung des Kristallisationswassers bilden, nachher mit Kunsstoff gefüllt werden und
daß außerdem der Polymerisationsinhibierungseffekt des Kristallisationswassers durch die Entwässerung
beseitigt ist.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich die Festigkeit des Formkörpers weiter verbessern, wenn
dem Monomeren eine geringe Menge eines Vernetzungsmittels zugesetzt wird. Bevorzugte Beispiele eines
solchen Vernetzungsmittel umfassen Trimethylolpropantrimethacrylat,
Trimethylolpropantriacrylat und dergleichen Ester der Acryl- oder Methacrylsäure.
Die Wirkung des Vernetzungsmittels wird besonders ausgeprägt, wenn die durch Imprägnierung in den
Formkörper eingebrachte Monomtrmenge groß ist. Falls dagegen nach bekannten Verfahren Gipsdihydrat
mit Kunststoffen imprägniert wird, läßt sich die Wirkung des Vernetzungsmittels kaum feststellen.
Erfindungsgemäß kann man den Formkörper, in dem das durch Imprägnierung eingebrachte Monomere
bereits polymerisiert ist, zusätzlich unter Druck auf eine Temperatur über der Verflüssigiingsbeginntemperatur
des erhaltenen Kunststoffes erhitzen, um ein Einwandern des geschmolzenen Kunststoffes in
Poren, die sich durch Kontraktion während der Polymerisation gebildet haben, und z.T. in Hohlräume
zu ermöglichen, die sich durch Entwässerung beim Austreiben des Kristallwassers gebildet haben.
Für diesen Zweck ist ein Druck von 100 bis 800 kg cm2 ausreichend.
Falls ein vorher zu einer gewünschten Gestalt geformter Gipskörper in der oben beschriebenen
Weise behandelt wird, läßt sich die Verstärkung des Körpers allein durch Abkühlen der der Heißpreßbehandlung
unterworfenen Kö-pers erreichen.
Bei Verwendung von Schwefel als dem flüssigen, härtbaren Stoff wird ein Formkörper aus Gipshalbhydrat
oder Anhydrit in auf 110 bis 1600C gehaltenen
geschmolzenen Schwefel eingetaucht, um den Körper mit Schwefel zu imprägnieren, und anschließend
abgekühlt, wodurch man ein Verbundmaterial erhält, in dem Gips und Schwefel völlig miteinander verbunden
sind. Hierbei kann man mit Vorteil das sogenannte Unterdruck-Imprägnierverfahren anwenden, bei dem
ein erhärteter Körper aus Anhydrit unter verringertem Druck gehalten wird, um das Gas aus den Poren
auszutreiben, und dann zur Imprägnierung in geschmolzenen Schwefel eingetaucht wird, um mehr als
95 Volumprozent der Poren mit Schwefel zu füllen. Das so erhalten Gips-Schwefel-Verbundmaterial
weist eine wenigstens viermal höhere Biegefestigkeit und eine wenigstens achtmal höhere Druckfepligkeit
als gewöhnliche erhärtete Gipsgegenstänue auf. Andererseits,
so wurde gefunden, verringert sich die Wasserabsorpiionsgeschwindigkeit dieses Verbunumaterials
auf nur 1Z15 derjenigen des gewöhnlichen
erhärteten Gipsgegenstandes.
Paraffin und bituminöse Stoffe können ebenfalls als flüssiger, härtbarer Stoff verwendet werden. Hierbei
ι. hrständijikeit, ^i1
„ - _:»1 1
,lgenden Beiden Schutz-
niumfolie lauf 600C
„j die Die Tabelle
100 g von kalziniertem α-Gips wurde eine bestimmte ^
Menge (30 bis 90 g) Wasser zugesetzt, und die Mi- 15 haltendem
schung wurde sorgfältig gemischt und in eine Silikon- gniert, um kautschukform eingebracht Man ließ die Mischung ~»t«iti»n hi
Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete sie 16 Stunden bei 6O0C, um einen erhärteten Körper
aus Gipsdihydrat zu erhalten. Der erhärtete Körper 20
wurde 16 Stunden bei 1800C kalziniert, um das
Kristallisationswasser vollständig auszutreiben und
so einen erhärteten Körper aus Anhydrit zu erhalten. Uips im »*,»&·.
Der erhärtete Körper wurde unter vermindertem Kunststoffbehandlung.
von Monomeriweils in AIu-16 Stunden in
gegeben, zu bewirken. _ Eigenschaften a^kuTststofrverstärktem
- ·-·-—~ vor der
Wasser- Porengehalt grad )
lmprä- U""
gnier- wand"
menge2) lungs-
grad3)
M
(Volum- (Volum-
End- Spen-
kunst- fishes
stoff- °^ιάΛ
gehalt*)
(Volum- (g'cm3)
prozent)
Biegefestigkeit
Vor der
Kunst-
stoff-
behand-
30
40
50
70
90
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Nach der 30
Kunst- 40
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behänd- 70
lung 90
Kunst- 40
stoff- 50
behänd- 70
lung 90
43,8
49,6
55,5
64,1
69,5
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55,5
64,1
69,5
44,5
50,8
56,6
64,1
69,5
50,8
56,6
64,1
69,5
43,3
49,7
54,8
62,7
68,5
49,7
54,8
62,7
68,5
94 91 87 77 69
32,4 35.9 38,1 38,5 37.6
1,44 1,29 1,14 0,92 0,78
1,80 1,68 1,56 1,37
1,22 101
90
90
45
29
15
29
15
475
375
340
275
233
375
340
275
233
lung 90 69,5 68,5 " ierbehandlung (Vol,%).
M Porengrad - Porengrad im geformten G.pskorper ^J m
Spezifische
Festigkeit
70
70
39
30
19
70
39
30
19
264
223
218
201
191
223
218
201
191
• 100 (Vol.-Vo).
kg /cm2
Spezifische Festigkeit
400
277
138
2110
2010
1670
1070
706
2010
1670
1070
706
277
215
121
68
41
1170
1200
1070
780
580
Gewicht des Formkörpers nach der Polymerisierbehandlung) — (Gewicht des Formkörpers
3l ., ,, . vor Oer Imprägnierbehandlung mit dem Monomeren)
3) Umwandlungsgrad= — —.'—-s — :—S —
, . .. . (Gewicht des Imprägnierungsmonomeren) ■ (Umwandlungsgrad)/(Dichte des Polymeren) „ v , ,
Ein erhärteter Körper aus Gipsdihydrat, der in 60
ähnlicher Weise wie nach der Beschreibung im Beispiel I erhalten war, wurde 8 Stunden bei 1000C
getrocknet, um einen Teil des Kristallisationswassers auszutreiben, wodurch ein erhärteter Körper aus Gipshalbhydrat
erhalten wurde, jedoch führte man die <,5
Imprägnierung des erhärteten Körpers aus Gipshalbhvdrat mit einem Monomeren bei normalem
geben.
| Wasser | Poren- | Imprii- | Um- | |
| gehalt | grad | gnicr- menge |
wand lungs |
|
| grad | ||||
| (g) | (Volum | (Volum | (%) | |
| prozent) | prozent) | |||
| Vor der | 40 | 51,8 | --· | -- |
| Kunst- | 50 | 57.6 | ||
| stoff- | 70 | 64.8 | ||
| behand- | 90 | 70.3 | ||
| lung | ||||
| Nach der | 40 | 51,8 | 39,0 | 91 f\f\ |
| Kunst- | 50 | 57,6 | 41,7 | 90 "TC |
| stoff- | 70 | 64,9 | 50.9 | /O Ti |
| behand- | 90 | 70,3 | 58,3 | 73 |
| lung | ||||
| Vergleichsbeispicl 1 |
FndkunststofT gehalt
(Volumprozent)
28,3 30,0 31,5 34.0 Spezifisches
Gewicht
Gewicht
(g/cm·1)
Biegefestigkeit
kg'cnr
| 1,33 | 28 | 5 |
| 1,17 | ._ | 347 |
| 0,97 | 367 | |
| 0,82 | 240 | |
| 1,66 | — | |
| 1,52 | ||
| 1,34 | ||
| 1,22 | ||
Spezifische Festigkeit
209 241 179
Druckfestigkeit kg/cm2
121 85 26 15
1650
1235
730
600
Spezifische Festigkeit
91
73 27 18
994 813 545 490
erhalten. Der erhärtete Gegenstand wurde dar.n der Behandlung mit Kunststoff in ähnlicher Weise wie
im Beispiel 1 mit der Ausnahme unterworfen, daß die Imprägnicrbchandlung bei Almosphärendruck durchuur
geführt wurde. Die mechanischen Eigenschaften der um 30 Formkörper aus Gips vor und nach der Kunststoffbehandlung
sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.
wassergehalt
(g)
Vor der 30
Behänd- 40
lune 50
70
90
Nach der 30
Behänd- 40
lung 50
70
90
Porengrad
!mprä-
gnicr-
grad
Umwand
1"nEs
grad
(Volum- (Volumprozent) prozcnt)
24.6
34,1
41,4
52,2
59.1
34,1
41,4
52,2
59.1
23.3
33,2
40,9
51,3
58,6
33,2
40,9
51,3
58,6
51
57
65
70
73
57
65
70
73
86 95 92
87 83
F.ndkunst- stofT-gchalt (Volumprozent)
8.1 14.3 19.7 24.8 28.1 Spezifisches
Gewicht
Gewicht
(c cm3)
1.75
1.53
1,36
1.11
0.95
1.53
1,36
1.11
0.95
1.87
1.72
1,61
1,42
1,29
1.72
1,61
1,42
1,29
Biegefestigkeit
Druckfestigkeit
kg cm2
158
119
303
252
222
212
149
252
222
212
149
Spezifische Festigkeit
90 78 68 58
52
162 147 138 149 116
kg.cm2
553 370 259 160 90
784 635 690 395 385
Spezifische Festigkeit
316 242 190 144 95
419 369 429 278 298
Diese Tabelle zeigt offensichtlich, daß gehärtete Trirnethylolpropantrimethacrylat als Vernetzungsmit
— .-. j__. u;„cir.hiiich des Grades tel dem monomeren Methylmethacrylat zugesetz
wurde. Die Ergebnisse hiervon sind in der Tabelle ■ angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
Ein dem im Beispiel 3 beschriebenen ähnlicher Vei such wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß di
in den Gegenständen enthaltene Wassermenge betrug und die Kunststoffbehandlung auf erhärtd
Gegenstände aus Gipsdihydrat angewendet wurd Die zugehörigen Ergebnisse sind in der Tabelle
wiedergegeben.
Gipshalbhydrats oder Anhydrits angewandt unterlegen sind.
Es wurde ein Versuch ta ähnlicher Weise wjcrni
Beispiel 1 beschrieben mit der Ausnahme durcn
geführt, daß die in den Gegenstanden en^alcne Was
sermenge 40 g betrug und eine bestimmte Ment
709 608/33
ίο
| Tabelle 4 | Imprägnier | Umwand | Endkunst | Spezifisches | Biege | Biegc- | Druck | Druck |
| Menge | menge | lungsgrad | stoffgehalt | Gewicht | festigkeit | i-l.istizität | festigkeit | elastizität |
| des Ver- | ||||||||
| netzungs- | ||||||||
| mittel- | ||||||||
| zusatzes | (Volum | (%) | (Volum | (g/cmJ) | (kg cm2) | (104 kg/cm2) | (kg/cm2) | (104 kg cm2 |
| (Volum | prozent) | prozent) | ||||||
| prozent) | 49,7 | 88 | 34,7 | 1,70 | 362 | 12,3 | 1770 | 3,1 |
| 0 | 48,8 | 84 | 32,8 | 1.67 | 327 | 11,8 | 2060 | 3,0 |
| 1 | 49.9 | 90 | 35,8 | 1,70 | 538 | 12,5 | 2180 | 3,1 |
| 2 | 49,8 | 92 | 36,6 | 1,71 | 645 | 13.3 | 2250 | 3.0 |
| 5 | ||||||||
| Tabelle 5 | Imprägnicr- | Umwand | Endkunst | Spezifisches | Biege | Biege | Druck | Druck- |
| Menge | menge | lungsgrad | stoffgehalt | Gewicht | festigkeit | elastizität | festigkeit | clastizität |
| des Vcr- | ||||||||
| netzungs- | ||||||||
| mittcl- | ||||||||
| zusatzes | (Volum | (%) | (Volum | (gern3) | (kg cm2) | (1(V kg cm2) | (kgem2) | (104kg cm2 |
| (Volum | prozent) | prozent) | ||||||
| prozent) | 48,2 | 84 | 32,3 | 1.52 | 168 | 8,4 | 614 | 2.1 |
| 0 | 50,2 | 88 | 35,4 | 1.56 | 168 | 7.5 | 652 | 2.0 |
| 1 | 50,5 | 93 | 37,4 | 1,58 | 140 | 7,5 | 651 | 2,1 |
| 2 | 50,5 | 87 | 36.2 | 1,55 | 189 | 7,7 | 676 | 2.1 |
| 5 | ||||||||
Wie die Tablle 5 zeigt, stellt man im Fall der auch wenn das gleiche Vernetzungsmittel wie bei den
Verwendung erhärteter Gegenstände aus Gipsdihydrat Körpern aus Gipshalbhydrat bzw. Anhydrit verwendet
zum Imprägnieren kaum einen VerstärkungsefTekt fest. 35 wird.
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
| Wasser | Poren | Imprä- | Umwand | Endkunst- | Spezifisches | Biege | Bicgc- | Druck | Druck |
| gehalt | grad | gmermcnge | lungsgrad | stoffgchalt | Gewicht | festigkeit | clastizität | festigkeit | elastizität |
| (g) | (Volum | (Volum | (%) | (Volum | (gern3) | (kg cm2) | (KTkg/cm2) | (kg cm2) | (101Uc er. |
| prozent) | prozent) | prozent) | |||||||
| 30 | 44,5 | 46,5 | 96 | 35,5 | 1,85 | 472 | 13,3 | 2330 | 3.1 |
| 40 | 50.8 | 50,3 | 95 | 38,0 | 1,72 | 633 | 12,5 | 2320 | 3,0 |
| 50 | 56.6 | 56,1 | 94 | 41.8 | 1.62 | 482 | 9.9 | 2000 | Z9 |
| 70 | 64,1 | 62,9 | 93 | 46,6 | 1,47 | 492 | 7,2 | 1410 | 15 |
| 90 | 69,5 | 68,0 | 93 | 50,6 | 1,38 | 415 | 6,3 | 1210 | 22 |
Ein Vergleich diesei 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.
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.
Es wurde ein Versuch in der nach Beispiel 5 ähnlichen Weise mit der Ausnahme durchgeführt, daß
die in den geformten Körpern enthaltene Wasser-65
menge 70 g betrug und die Behandlung mit Kunststoffen auf erhärtete Gegenstände aus Gipsdihydrat
angewendet wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 angegeben.
| Menge | Imprägnier | Bc | Urnwand- | Endkunsl- | Spezifisches | Biege | Biege- | Druck | Druck- |
| des Ver- | menge | lungsgrad | stoffgehall | Gewicht | festigkeit | clastizität | festigkeit | elasliiitht | |
| netzungs- | |||||||||
| mittcl- | |||||||||
| zusatzes | |||||||||
| (Volum | (Volum | (%) | (Volum | (gern3) | (kg/cnr) | (104 kg'cm2) | (kg/cm2) | (ICf kg uii2) | |
| prozent) | prozent) | prozent) | |||||||
| 0 | 50.3 | 90 | 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 | Biegc- | Druck | Druck- | |
| des Ver- | menge | lungsgrad | stoffgehalt | Gewicht | festigkeit | clastizität | festigkeit | elastizilät | |
| netzungs- | |||||||||
| mittel- | |||||||||
| zusatzes | |||||||||
| (Volum | (Volum | (%) | (Volum | (gern3) | (kg/cm2) | (10" kg cm2) | (kg/cm2) | (ICf kg'cm2) | |
| prozent) | prozent) | prozent) | |||||||
| 0 | 50,9 | 98 | 42,9 | 1,5* | 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 | |
| i s ρ i e 1 6 | Vcrgleichsbeispiel 4 |
Ein dem im Beispiel 5 beschriebenen ähnlicher Versuch wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß
5 Volumprozent eines Vernetzungsmittels Trimethyolpropantriacrylat dem monomeren Styrol zugesetzt
wurden. Die Ergebnisse hiervon sind in der Tabelle 9
Ein dem im Beispiel 6 beschriebenen ähnlichci
Versuch wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daf die in den geformten Körpern enthaltene Wassermenge
70 g betrug und die Behandlung mit Kunststof fen auf erhärtete Gegenstände aus Gipsdihydra
angewandt wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabclli
| angegeben. | Imprägnier menge |
Umwand lungsgrad |
Endkunst- stoffgchalt |
10 | aufgeführt. | Biege- clastizität |
Druck festigkeit |
Druck- clastizität |
| Tabelle 9 | (Volum prozent) |
(%) | (Volum prozent) |
(104 kg cm2) | (kg cm2) | (ICf kg cm | ||
| Menge des Vcr- netzungs- mittel- zusatzcs |
50,3 | 99 | 42,5 | Spezifisches Gewicht |
Biege festigkeit |
5.3 | 290 | 1.6 |
| (Volum prozent) |
49,8 | 99 | 42,4 | (g cm3) | (kg 'crrr) | 12.5 | 1320 | 2.9 |
| 0 | 1,72 | 120 | ||||||
| 5 |
Imprägnicr-
menge |
Umwand
lungsgrad |
Endkunst
stoffgehalt |
1.73 | 439 | Biege elastizität |
Druck
festigkeit |
Druck
elastizität |
| Tabelle 10 | ||||||||
| Menge des Ver- |
(Volum- | (%) | (Volum- | Spezifisches Gewicht |
Biege festigkeit |
(104 kg CTn2I | (kg'cm2) | (10* kg cm |
|
mittel-
zusatzes |
50.9 | 98 | 42.9 | 9,2 | 563 | Z4 | ||
| (Volum- | 51,7 | 88 | 39,1 | (g'cm'l | (kg cm2) | 5,1 | 542 | 1,9 |
| 0 | 1,59 | 140 | ||||||
| 5 | 1,56 | 140 | ||||||
100 g von kalziniertem «-Gips und 30 g Wasser wurden 5 Gewichtsprozent Glasfasern oder 2,3 Gewichtsprozent
Polyacrylnitrilfasern 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 mon merem Methylmethacrylat imprägniert, das 1 G
Wichtsprozent Benzoylperoxid und 5 Gewichtspr zent Trimethylolpropantrimethacrylat enthielt, ui
16 Stunden bei 6O0C gehalten, um die Polymerisate
der Monomeren zu bewirken. Die Tabelle 11 zeigt ( mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Fon
körper aus verstärktem Gips.
| Tabelle 11 | Imprä gniermenge (Volum prozent) |
Umwand lungsgrad (%) |
Rndkunst- slolTgehalt (Volum prozent I |
Spezifisches Gewicht (g cm3) |
Biege festigkeit (kg cm2) |
Bicge- cWstizität (ΙΟ4 kg/cm2) |
Druck festigkeit (kg XTn2J |
Druck- clastizitai (10* kg .'cn |
| 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- nitri !fasern |
||||||||
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
18O0C kalziniert, um das Kristallisationswasscr 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 Tür 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 Kunsl stoffe.
Nachdem der gehärtete Gegnsland zusätzlicl unter Hitze und Druck geformt war, beobachtet!
man einen merklichen Anstieg der Festigkeit de erhaltenen weitergeformten Körpers;, wie die Tabelle Y.
zeigt. Die Formuncstemperatur und -zeit hierbei wäret
200 C bzw. 15 Minuten.
20 Tabelle
i°
Dicke Spezifisches Biege-
Gewicht festigkeit
Konirolle 12.0 mm 1,37 g/cm3 275 kg crrr
(unbehandclt)
Formdruck 10,0 mm 1,53 g/cm3 498 k α cm-200
kg'cm2
Formdruck 9,4 mm 1,64 g/cm3 548 knarr
400 kg/cm2
100 g von ri-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 180 C erhitzt, um daraus das Kristallisationswasser
auszutreiben, wodurcüi 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 | Poren- Imprä- | lmprä- lind- Spezifisches Bicgcfestickcii | 1,45 | kg/cm2 | Volumen des Formkörpcrs | Spezi | Druckfest! | akcil |
| Nr Wasser | grad gnier- | gnicr- schwefel- Gewicht | 1,23 | 10 (%). | fisches | |||
| gehalt | menge | grad gehalt | 1,10 | Gewicht | kg/cm2 | Spezi | ||
| 0,90 | fische | |||||||
| (Volum- (Volum | (%l (Volum- !gern') | 0.75 | 80 |
ignicrungsschwcfelsl'IDichte des festen Schwefels)
Vnliimi'n Hr« FftrmVnnvrs |
55 | Festigkeit | ||
| (g) | prozent) prozent) | prozent) | vor der Imprägnierbehandlur.g. | 68 | 55 | |||
| 44,1 | 41 | 37 | 410 | 283 | ||||
| 1 30 | 51,1 | 26 | 29 | 201 | 163 | |||
| 2 40 | 56.3 | 12 | 16 | 146 | 133 | |||
| 3 50 | 65 2 | 59 | 66 | |||||
| 4 70 | 70,7 | (Gewicht des Inrpriignicrungsschwcfc1s)/(Dichtc des flüssigen Schwefels) | 22 | 29 | ||||
| 5 90 | 1I Porengrad = Porengrad in der Gipsmatrix | |||||||
| Imprägniermenge | ||||||||
| Porengrad | - ■ 100 (Vo!.-"/.). | |||||||
| ') Imprägntcrgrad - | (Gewicht des Impri | |||||||
| *| Endschwefdgehalt | ||||||||
| ■ 100(VoL-V.). | ||||||||
Der genannte Körper aus Anhydrit wurde in eine Wanne eingebracht, in die körniger Schwefel eingefüllt war. B
Die Wanne wurde in einem Vakuumtrockner angeordnet, worin die Mischung unter Vakuum auf
1500C 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
Tabelle 13 weit überlegenen Eigenschaften des se erhaltenen Gips-Schwefel-Verbundkörpers. Der Was
serabsorptionsgrad für die Probe 3 dieser Tabelle (Eintauchen in Wasser während 16 Stunden bei Raumtemperatur) war 1,2 Gewichtsprozent.
| Tabelle | 14 | Poren | '.mprä- | Imprä | End | Spezi | Biegefestigkeit | Spezi- | Druckfestigkeit | Speä- | Charpy- |
| Nr. | Wasser- * 1. |
grad | gnier- | gnier | schwefel | fisches |
nscnes
Gewicht |
ßsche
Festigkeit |
Härte- | ||
| gehalt | menge | grad | gehalt | Gewicht | kg/cm2 | kg/cmJ | zahl | ||||
| (Volum | (Volum | (%) | (Volum | (g/cm3) | 76 | 450 | |||||
| (ε) | 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 | |
| I 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 | ||||||||||
100 g von (/-Gipshalbhydrat wurden 50 g Wasser und 14 g eines Naturstoffcs der chemischen Zusammensetzung
aus 70,36% SiO2. 13,16% Al2O3
1,41% FeO, 0,92% Fe2O3, 2.58% CaO, 0,62% MgO
3,20% Na2O, 2,95% K2O, 0,32% TiO1, 0.06% MnO,
0,02% P1O5, 1,04% H,O~ und 3,49% H2O+ sowie
der mineralischen Zusammensetzung aus 66,31% vulkanisch-glasigem Material, 31,11 % Feldspat-Quarz
und 2,58% Paulil, 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 92kg,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 50 kg cm2 und
eine Druckfestigkeit von 134 kg'cm2.
100 g von «-Gipshalbhydrat wurden 10 μ 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 gern3, 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 gern3, eine Biegefestigkeit von
67 kg cnr und eine Druckfestigkeil von 180 kg'cm2.
Beispiel 12
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 60" C, wodurch ein erhärteter Gegenstand aus Gipsdihydrat
erhallen wurde. Der erhärtete Gegenstand wurde 16 Stunden auf 180 C erhitzt, um das Kristallisationswasser
daraus auszutreiben, wodurch ein erhärteter Gciienstand aus Anhydrit ei halten wurde. Der
entwässerte Gegenstand wurde bei atmosphärischem oder unlcralmosphürischem Druck mit 60 C aufweisendem
Paraffin, nach dem Deasphalticrverfahren
erhaltenem Asphalt oder normalem Asphalt imprägniert,
um Proben mit verschiedenen Imprägnicrgehahen herzustellen. Ein Teil der Proben wurde
20 Stunden auf 200 C erhitzt und dann abge-
6s kühlt.
Die Tabelle 15 zeigt das spezifische Gewicht und die
Festigkeit der erhaltenen Formkörper aus verstärktem Gips.
7(13 608/333
IO
17
18
Tabelie 15
such wassergehalt2)
Imprägnierbedingungen
Imprä- Imprä- Spezi- Biegefestigkeit
-'-- fisches
Ge- kg/cm2
wicht
gnier- gniorraenge grad
(Ge- (Volum- (g/cro3) wichts- proprozent) zent/
Poren)
40 600C Paraffin
70 desgl.
40 Asphalt vom
Deasphaltierverfahren
70 desgl.
40 normaler Asphalt-80
70 desgl.
40 desgl.
70 desgl.
40 desgl.
70 desgl.
1500C Vakuum
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
desgl.
1500C normaler
Druck 30 min
desgl.
82,0 83,0 38,6
69,3 87,3 95,1 86,8 95,0 30,7
1,61 1,37 1,44
1,33 1,68 1,49 1,68 1,49 1,41
136
62
125
96
149
56
89
47
131
101—201
59—
113—144
89—106
132—167
48—
78—
39—
115—160
Druck-
feslig-
kg/cm2
383 171 259
111
343
3391) 1111) 309
29,6 58,0 1,25 51 47- 54
. . in c, H„n u.: inn°c auseeführten Wärmebehandlung unterworfen (3 Stunden wurden zur
') Der imprägnierte Gegenstand wurde einer 20 Stunden bei 2UU L. ausgeiumicn
2) »Basiswassergehalt« bedeutet die Wassermenge in Gramm als Zusatz zu je 100 g «-Uipsnaionyarai
Claims (9)
1. Formkörper a^ 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 Fonnkörpers mit einem flüssigen, härtbaren Sioff,
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 vei wendet wird.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5526073 | 1973-05-17 | ||
| JP5526073A JPS5410968B2 (de) | 1973-05-17 | 1973-05-17 | |
| JP5525973 | 1973-05-17 | ||
| JP5525973A JPS5637186B2 (de) | 1973-05-17 | 1973-05-17 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2424066A1 DE2424066A1 (de) | 1974-12-19 |
| DE2424066B2 DE2424066B2 (de) | 1976-07-08 |
| DE2424066C3 true DE2424066C3 (de) | 1977-02-24 |
Family
ID=
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