DE2426277B2

DE2426277B2 - Schaumhaltige aufschlaemmung zur herstellung von poroesem anorganischen bau- bzw. konstruktionsmaterial

Info

Publication number: DE2426277B2
Application number: DE19742426277
Authority: DE
Inventors: Naoya Hachioji; Saito Hachiro Hino; Yamamoto Wataru Hachioji; Tokio Kuramoto (Japan)
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1973-05-29
Filing date: 1974-05-29
Publication date: 1976-02-05
Also published as: AU6929174A; JPS5315525B2; BR7404342D0; JPS509618A; SE7406974L; US3963507A; GB1461656A; DE2426277C3; DE2426277A1; IT1012890B; CA1021807A

Description

3. als Schäumupgsbeschleuniger 1 bis 30 Ge- und darüber hinaus eine spezielle Art von Polyvinylwichtsteile eines zu mindestens 85 % verseiften alkohol enthält, als Ausgangsmaterial für das poröse Polyvinylalkohole, von dem eine 4gewichts- 50 anorganische Bau- bzw. Konstruktionsmaterial verprozentige wäßrige Lösung eine Viskosität wendet.

von nicht über 7OcP bei 20⁰C aufweist. Erfindungsgemäß wird daher eine schaumenthal

tende Aufschlämmung zur Herstellung von porösem anorganischem Bau- bzw. Konstruktionsmaterial ge-

55 schaffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie

zusammengesetzt ist aus

Die Erfindung betrifft eine schaumenthaltende Auf- I. 100 Gewichtsteilen Wasser,

dämmung zur Herstellung von porösem anorgani- II. 35 bis 350 Gewichtsteilen hydraulischer Substanz

lern Bau- bzw. Konstruktionsmaterial. Insbesondere 60 und

trifft die Erfindung eine schaumhaltige Aufschläm- III. 0,02 bis 1,20, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Gewichtsing, die zur Herstellung von anorganischem Bau- teilen eines schaumbildenden Mittels,
w. Konstruktionsmaterial mit hoher Festigkeit und

η schönem Aussehen geeignet ist, in dem im Ver- wobei dieses schaumbildende Mittel III im wesent-

ich mit üblichen anorganischen porösen Baumate- 65 liehen besteht aus
lien gleichmäßigere und feinere Schäume gleich-

ißig verteilt sind. 1. 0,05 bis 20, vorzugsv/eise 0,1 bis 10 Gewichts-

Die bisher bekannten Methoden zur Herstellung teilen eines wasserlöslichen, niedrigviskosen Zellu-

3 O₄

losederivats rait einer Viskosität von 25 bis 2000, in Form einer wäßrigen Lösung eine geeignete Obervorzugsweise 100 bis 200OcP bei 20⁰C, als flächenaktivität und eine ausreichend niedrige Viskosi-2gewichtsprozentige wäßrige Losung, als schaum- tat und ist daher wirksam als Schäumungsbeschleunibildenden Bestandteil; _ger gemäß der vorliegenden Erfindung. Polyvinyl-

2. einem Gewichtsteil eines wasserlöslichen hoch- 5 alkohole mit einem Verseifungsgrad unter 75% entviskosen Zellulosederivats, von dem eine 2ge- wickeln eine geringe hydrophile Wirksamkeit, bilden wichtsprozentige wäßrige Lösung eine Viskosität bei hohen Temperaturen leicht Gele und zeigen darvon über 200OcP, vorzugsweise über 400OcP, über hinaus den Nachteil einer geringen Affinität bei 20⁰C aufweist, als Schaumstabilisator, und zu den vorstehend erwähnten Zellulosederivaten 1

3. mindestens einem Gewichtsteil, vorzugsweise 1 bis io und 2. Eine derart geringe Affinität bedeutet, daß die 30 Gewichtsteilen, insbesondere 1 bis 10 Gewichts- schäumende Lösung, die die Zellulosederivate 1 mit teilen, von zumindest zu 75% verseiftem, vor- niedriger Viskosität, die Zellulosederivate 2 mit hoher zugsweise mindestens zu 85% verseiftem Poly- Viskosität und den gering verseiften Polyvinylalkohol vinylalkohol, von dem eine 4gewichtsprozentige enthält, zu einer Phasenauftrennung während der wäßrige Lösung eine Viskosität von nicht über 15 Lagerung als Rohansatz zur Herstellung der schaum-70 cP bei 20° C aufweist. enthaltenden Aufschlämmung neigt.

Das quantitative Gewichtsverhältnis zwischen ZeIIu-

AIs wasserlösliche niedrigviskose Zellulosederivate 1, losederivaten 1 mit niedriger Viskosität, Zellulosedie als schäumende Komponente gemäß der vorlie- derivaten 2 mit hoher Viskosität und dem Polyvinylgenden Erfindung^ dienen, können beispielsweise ao alkohol 3 stellt in der Tat einen bedeutenden Faktor Methylcellulose, Äthyl-methylcellulose, Äthylcellu- für einen guten Ausgleich der Schaumbildungseigenlose, Hydroxyäthyl-methyl-cellulose, Hydroxypropyl- schaft und der Schaumstabilität und der Verbesserung methyl-cellulose, Hydroxy-äthyl-äthylcellulose u. dgl. der Stabilität der Aufschlämmung zur Herstellung des auf Grund ihrer ausgezeichneten Schäumungseigen- hochfesten porösen Baumaterials dar, in dem die schäften zweckmäßig verwendet werden, die von ihrer 25 feinen Schäume mit gleichmäßiger Größe homogen Oberflächenaktivität sowohl wie der hohen Schaum- verteilt sind. Zur Erzielung der beabsichtigten Wirstabilität auf Grund ihrer geeigneten Viskosität her- kung muß die Lösung 0,05 bis 20, vorzugsweise 0,1 rühren. Von den vorstehend erwähnten Zellulose- bis 10 Gewichtsteile des niedrigviskosen Zellulosederivaten können insbesondere Methylcellulose, Hy- denvats 1 und mindestens einen, vorzugsweise 1 bis 30 droxyäthyl-methyl-cellulose und Hydroxypropyl- 30 oder 1 bis 10 Gewichtsteile des Polyvinylalkohole 3 methyl-cellulose vorteilhaft verwendet werden, da sie pro Gewichtsteil des hochviskosen Zellulosederivats 2 eine gute Schaumstabilität aufweisen und wirtschaft- wie vorstehend erwähnt enthalten. Liegt der Anteil lieh sind. Wenn die Zellulosederivate verwendet wer- von Zellulosederivaten 1 mit niedriger Viskosität den, von denen eine 2gewichtsprozentige wäßrige entweder unter 0,05 Gewichtsteilen oder über 20 Ge-Lösung eine Viskosität unter 25 cP bei 2O⁰C aufweist, 35 wichtsteilen, so wird die Schaumstabilität der Aufso kann das poröse Baumaterial mit gleichmäßiger schlämmung gering, und das hochleistungsfähige Struktur nicht erhalten werden, da bei der Schäumung poröse anorganische Baumaterial kann nicht erhalten der wäßrigen Aufschlämmung einer hydraulischen werden. Liegt dagegen die aufgezeigte Menge von Substanz, die solche Zellulosederivate enthält, die Polyvinylalkohol 3 unter einem Gewichtsteil, so wird Schäume dazu neigen, sich miteinander zu vereinen, 40 die Schäumungseigenschaft der Zusammensetzung wodurch die Schaumgrößen ungleichmäßig werden, unbefriedigend, und die erforderliche Schaummenge oder neigen die Schäume dazu, zusammenzufallen, kann selbst bei mehrstündigen Schäumungsvorgängen wodurch die Aufschlämmung heterogen wird. Werden nicht erhalten werden. Auf diese Weise wird auch in hingegen die Zellulosederivate verwendet, die die diesem Fall die Herstellung des gewünschten anorgavorstehend definierte Viskosität von über 200OcP 45 nischen Baumaterials von hoher Leistungsfähigkeit besitzen, so wird die Schäumungseigenschaft beein- unmöglich.

trächtigt, und gelegentlich wird die Schaumbildung Die erfindungsgemäße schaumenthaltende Aufselbst bei verlängerten Schäumungsarbeitsgängen un- schlämmung kann nach verschiedenen Methoden hermöglich, gestellt werden, von denen im folgenden Beispiele

Geeignete Beispiele für die wasserlöslichen hoch- 50 aufgeführt sind:
viskosen Zellulosederivate 2, die gemäß der vorliegenden Erfindung als Schaumstabilisatoren dienen, um- I) Die die schaumbildende Komponente, den fassen Methylcellulose, Ätbylmethylcellulose, Äthyl- Schaumstabilisator und den Schäumungsbeschleucellulose, Hydroxyäthyl-methyl-cellulose, Hydroxy- niger enthaltende Schäumungslösung kann zu propyl-methyl-cellulose, Hydroxyäthyl-äthyl-cellulose, 55 einer wäßrigen Aufschlämmung einer hydrauli-Carboxy-methyl-cellulose u.dgl., insbesondere bevor- sehen Substanz gefügt werden und gerührt werden, zugt sind Methyl-cellulose, Hydroxyäthyl-methyl- II) Umgekehrt kann die wäßrige Aufschlämmung der cellulose und Hydroxypropyl-methyl-cellulose. Werden hydraulischen Substanz zu der Schäumungs-Zellulosederivate als Schaumstabilisatoren verwendet, lösung gefügt und gerührt weiden,
deren Viskositäten, gemessen in 2gewichtsprozentiger 60 III) Die Schäumungslösung kann gerührt und gewäßriger Lösung bei 20⁰C, unter 200OcP liegen, so schäumt werden, und die resultierende geschäumte wird die Stabilität der Schäume beeinträchtigt, d. h., Flüssigkeit wird zu der wäßrigen Aufschlämmung die Schäume neigen dazu zu verschwinden oder sich der hydraulischen Substanz gefügt, und es wird leicht zu vereinen oder zusammenzufallen, wobei die gerührt.

Aufschlämmung unstabil wird. So können die ge- 65 IV) Umgekehrt kann die wäßrige Aufschlämmung

wünschten porösen Baumaterialien mit gleichmäßiger der hydraulischen Substanz zu der geschäumten

Struktur kaum erhalten werden. Flüssigkeit gefügt werden und gerührt werden.

Der vorstehend erwähnte Polyvinylalkohol 3 zeigt V) Die schaumbildende Komponente, der Schaum-

5 ^T 6

stabilisator, der Schaumbeschleuniger, die hydrau- gestellten porösen anorganischen Baumaterials kann

lische Substanz und Wasser werden gleichzeitig leicht durch Regulieren der Schaummenge in der

vermischt und gerührt. Aufschlämmung gesteuert werden. Die jeweilige

Schaummenge kann leicht durch Andern der Menge

Der Rührvorgang kann auf an sich bekannte Weise 5 des Schäumungsmittels, in anderen Worten durch

durchgeführt werden, wie heftiges Rühren in dem Ändern der Menge der Schaumungslösung, gesteuert

Behälter (Tank) mit Rührblättern, was eine hohe Rühr- werden.

Wirksamkeit und eine hohe Luft-Mitschleppfähigkeit Die hydraulische Substanz, auf die hier Bezug entwickelt. Es kann jedoch auch gerührt werden, genommen wird, bedeutet die Substanz, die die während Luft von außen unter Druck in den Tank io Fähigkeit besitzt, beim Vermischen mit Wasser zur geblasen wird. Das Schäumungsvolumen ist außer Härtung eine Hydratationsreaktion einzugehen. Typidurch die geeignete Wahl der Typen und Mengen von sehe Beispiele für solche Substanzen sind Portland-Schäumungskomponente, Schaumstabilisator und Zement und Tonerde-Schmelzzement, die in relativ Schäumungsbeschleuniger, wie vorstehend erwähnt, kurzen Zeiträumen bei Raumtemperatur hydraulische dadurch steuerbar, daß man gegebenenfalls Faktoren 15 Eigenschaften zeigen. Jedoch fallen in den Rahmen wie die Wassermenge, die Rührgeschwindigkeit und der für die Erfindung nützlichen »hydraulischen die Beschickungsgeschwindigkeit des Gases, wie Luft, Substanzen« auch solche Substanzen, bei denen die steuert. Hydratationsreaktion sehr langsam fortschreitet und Die die schaumbildende Komponente, den Schaum- daher viele Stunden für ihre Härtung benötigt werden, stabilisator und den Schäumungsbeschleuniger ent- 20 wie Hochofenschlacke und solche, deren hydraulische haltende Schäumungslösung, die in den vorstehend Eigenschaft lediglich bei hohen Temperaturen und beschriebenen Methoden I bis IV verwendet wird, hohen Drücken zutage tritt, z.B. 180° C und 10 Atkann beispielsweise hergestellt werden durch Ver- mosphären, wie die Mischung von Sand und gebrannmischen der wäßrigen Lösungen, die jeweils den tem Kalk.

schaumbildenden Bestandteil, den Schaumstabilisator 25 Die erfindungsgemäße schaumhaltige Aufschläm-

und den Schäumungsbeschleuniger enthalten, oder mung kann außer den vorstehenden wesentlichen

durch Auflösen der vorstehenden drei Bestandteile, Bestandteilen, d.h. Wasser, der hydraulischen Sub-

wobei sie nacheinander unter Rühren gleichzeitig stanz und dem Schäumungsmittel, andere übliche

oder in einer geeigneten Reihenfolge in Wasser gegos- bzw. bekannte Zusatzstoffe bzw. Additive in den

sen werden, das bei einer geeigneten Temperatur 30 üblicherweise verwendeten Mengen enthalten. Beispiele

gehalten wird. Während offensichtlich die so her- für solche Zusatzstoffe umfassen Schnellhärtungs-

gestellte Schäumungslösung sofort verwendet werden mittel wie kaustische Soda, Calciumchlorid usw.;

kann, kann sie über einen längeren Zeitraum ohne Aggregate mit leichtem Gewicht wie Vermiculit,

Anzeichen einer Bildung von Absetzungen, Zersetzung expansiver Perlite, feine bzw. kleine hohle Sphäroide

oder Veränderung gelagert werden. Weder die Stabili- 35 (Mikroblasen bzw. Mikroballon oder Mikrokügel-

tät noch die Härtungseigenschaften der Aufschläm- chen) usw.; Aggregate wie Sand, Kies, usw.; Verstär-

mung werden während langer Lagerung beeinträch- kungsmittel wie Glasfasern, Stahlfasern bzw. Stahl-

tigt. Für die Produktion von porösen Baumaterialien wolle, Asbest, Nylonfasern, Polypropylenfasern, PoIy-

im großen industriellen Maßstab ist es vorteilhaft, vinylalkoholfasern, Polyvinylchloridfasern, Hanf usw.;

zuerst in der Masse eine dicke Schäumungslösung 40 farbgebende Mittel wie Pigment; Schaumerzeuger, wie

herzustellen und aus dem Lagervorrat jeweils die für verharzte Seife, Proteinhydrolysat, oberflächenaktives

die einzelnen Gelegenheiten erforderlichen Mengen zu Mittel, hochmolekulare oberflächenaktive Mittel usw.;

entnehmen. Die dicke Lösung muß vor der Anwen- und Viskositätserhöhende Mittel wie Natriumalginat,

dung verdünnt werden. Natriumpolyacrylat, Natrium-poly-methacrylat, PoIy-

Die erfindungsgemäße schaumenthaltende Auf- 45 acrylamid, Gelatine, Stärke, Dextrin, Kautschuklatex,

schlämmung sollte neben 100 Gewichtsteilen Wasser Wasserglas usw.

und 35 bis 350 Gewichtsteilen einer hydraulischen Nebenbei bemerkt werden die Viskositäten der

Substanz, 0,02 bis 1,20, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Ge- wasserlöslichen Zellulosederivate 1 mit niedriger Visko-

wichtsteile des schaumbildenden Mittels enthalten, sität und der wasserlöslichen Zellulosederivate 2 mit

d. h. der gesamten Summe der vorstehend beschriebe- s« hoher Viskosität gemäß der Erfindung wie folgt

nen schaumbildenden Komponente 1, des Schaumsta- bestimmt:

bilisators 2 und des Schäumungsbeschleunigers 3. Liegt 10 g genau bestimmtes Trockengewicht der pulver-

der Gehalt an Schäumungsmittel in der Aufschläm- förmigen Probe werden mit 490 ecm warmem Wasser

mung unter der vorstehend aufgezeigten unteren vermischt, und die Mischung wird in einem Wasserbad

Grenze, so ist eine zufriedenstellende Schaumbildung 55 unter langsamem Rühren auf 5°C gekühlt. Es wird

schwierig zu erreichen, und es werden zeitlich relativ weiter gerührt, bis das Pulver völlig unter Bildung

lange Schäumungsarbeitsgänge erforderlich. Darüber einer 2gewichtsprozentigen wäßrigen Lösung gelöst

hinaus entwickeln die Schäume, falls sie völlig ge- ist. Die Lösung wird in einem Thermostaten von

schäumt sind, eine verminderte Stabilität, was die 20 ± 0,1° C bis zum Erreichen des thermischen Gleich-

Herstellung der gewünschten porösen anorganischen 60 gewichts gehalten, und ihre Viskosität wird gemessen.

Baumaterialien vor hoher Qualität schwierig gestaltet. Es werden verschiedene Viskosimeterarten verwendet,

Darüber hinaus sollte die Anwendung von Schau- je nach der mutmaßlichen Viskosität, d. h., falls

mungsmittel in einer größeren Menge, die die vor- erwartet wird, daß die Viskosität unter etwa 100 cP

stehend aufgezeigte obere Grenze überschreitet, haupt- liegt, wird ein Ubbelohde-Viskosimeter verwendet, und

sächlich aus wirtschaftlichen Gründen vermieden 65 für höhere Viskositäten wird ein Rotations-Viskosi-

werden. meter verwendet. Im erstgenannten Fall wird die

Das spezifische Gewicht des aus der erfindungs- Größe des verwendeten Kapillarrohrdurchmessers im

gemäßen schaumenthaltenden Aufschlämmung her- Viskosimeter je nach der vermuteten Viskosität vari-

iert. Das heißt, für hohe Viskositäten werden Kapillar- lose 2 von 8000 cP und eines zu 90% verseiften PoIyrohre von größerem Durchmesser verwendet. Im vinylalkohole 3 mit einer Viskosität von 5 cP als letzteren Fall werden die Rotornummer und die An- 4%ige wäßrige Lösung bei 2O⁰C in Wasser auf Konzahl der Umdrehungen pro Minute des Rotors in zentrationen von 0,135, 0,054 bzw. 0,135% hergestellt, geeigneter Weise je nach der Viskosität gewählt, und 5 Dementsprechend betrug das Gewichtsverhältnis der der Anzeiger wird 3 Minuten nach dem Beginn der vorstehenden Bestandteile 1, 2 und 3, die in der Rotation des Rotors abgelesen. Die Viskosität wird Schäumlösung vorhanden waren, 2,5 : 1: 2,5.
durch Multiplikation des abgelesenen Werts durch Getrennt hiervon wurden 5,0 kg Portland-Zement den vorherbestimmten Koeffizienten bestimmt. und 1,0 kg Sand (die Durchmesser überschritten Zusammenfassend können die Vorteile der Erfin- io 0,5 mm nicht) 5 Minuten in einem Beton- bzw. Mörteldung wie folgt aufgeführt werden: mischer vermischt. Zu der Mischung wurden weiter

1. Alle Schäumungsbestandteile, der Schaumstabili- 3000 ecm Wasser gefügt, und das gesamte System sator und der Schäumungsbeschleuniger sind wurde sorgfalt.g zur Umwandlung in eine homogene leicht erhältlich Aufschlämmung gerührt.

2. Die Schäumungslösung kann leicht aus diesen ¹S ^Ej" ™t einem Rührblatt ausgerüsteter Knettank Materialien hergestellt herden. ^wurde ™¹ 2000 ecm der vorstehenden Schaumungs-

3. Die Schäumunislösung kann ohne Zerstörung lösung beschickt, die anschließend durch Rühren mit

lange gelagert werden. ^de.^{m B att} ^^nd ™ΓΤ" ^b? i^50U/mi _u ⁿ ^

4. Poröses anorganisches Baumaterial mit wahl- «haumt wurde. Anschließend wurde die vorstehende weisem spezifischem Gewicht kann leicht aus der ²° Aufschlämmung in den Tank gegossen und das schaumenthaltenden Aufschlämmung gemäß der ^Sv _t ^s*^{em s}° ^lanS? gf™^hrt' ^{bls e}'^ne, homogene schaum-P _fi ■ , ii_{t pr}j_pn enthallende Aufschlämmung erhalten wurde. Die Auf-

5. Mrtl^Ur1chSnthaTtenden erfindungsgemäßen schlämmung enthielt pro 100 Teile Wasser 100 Teile Aufschlämmung kann die Formhöhe vergrößert ^des „^Zement* ^und 0,13 Te,le des Schaumungsm. te s werden, um die Herstellung von porösen anorga- ^ (die Summe der vorstehend aufgeführten Bestandteile 1, nischen Baumaterialien mit hoher Produktivität ^ ^„„^,^ Aufschlämmung besaß eine

6. DasTus⁸ d^Cer^enerfindungsgemäßen schaumenthal- f* ^F!uidität ™^d ™? '«« gleichmäßig verteilte tenden Aufschlämmung hergestellte poröse anor- Schaum? auf. Die gleiche Aufschlämmung wurde in ganische Baumaterial enthält feine, gleichmäßig 3° ^e>ne zylindrische Form von 0 0 χ 60 cm gegossen Linvertei.teSchäu_me,zeigteine_großeFesti_gkeit ^^«^^J^K^c,

7. Di SfiTiuniSTicirnu^hr^eäuf die Herste.lung Feuchtigkeit von 65% gealtert. Es wurde festgestellt,

^B daß die feinen Schaume gleichmäßig in dem Korper

STicirnuräuf die Herste.lung

. _D ... „_11C „p^suni.vhpm daß die feinen Schaume gleichmäßig in dem Korper

von porösem Baumaterial aus gewonnlicnem * ,,.", , . .. ;

„ * ju JU- D»Li._mn»_rainr 35 dispergiert waren und im wesentlichen kein UnterZement anwendbar, der bei Raumtemperatur K ° . . _

,-"' , , .· „„c^nt^c Air Ran schied des spezifischen Gewichts in Längsrichtung

härtet sondern auch aui sogenanntes ALL-bau- . -■ _r * n /-^ -^ i_

.' j"^u"^ucl' ° . », Tpmwratnrpn ^des Formkörper festzuste en war. (Das spezifische

material, das ledieich bei hohen Temperaturen . ,,,_ ^h . , , _, ...^v ^ „.„ , ,

Tn- Vk- ft Gewicht IO cm unter dem oberen Teil betrug 0,49 g/cm³ una urucKen nartei.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. 40 Der gehärtete Körper zeigte auch eine Druckfestigkeit

In den Beispielen ist die Schäumungseigenschaft von 34 kg/cm²,
durch das maximale Volumen (Liter) der geschäumten

Flüssigkeit unmittelbar nach dem Unterziehen von Beispiel 2
2000 ecm der Probe-Schäumungslösung, einem 2minü-

tigen Rühren mit 250 U/min in einem Wasserbehälter 45 Ais hydraulische Substanz wurden 3,4 kg Sand,

bzw. Wassertank mit einem speziellen Rührblatt, aus- 1,5 kg gebrannter Kalk und 1,2 kg Portland-Zement

gedrückt. mit 2500 ecm Wasser zur Bildung einer homogenen

Auch die Schaumstabilität ist als das Verhältnis (%) Aufschlämmung verknetet.

des Volumens der gleichen geschäumten Flüssigkeit, Die Schäumlösung von Beispiel 1 wurde auf gleiche gemessen 30 Minuten nach der vorstehenden Schau- 5° Weise wie im Beispiel 1 angewendet geschäumt, und mungsverfahrensweise, zu vorstehendem Maximal- die vorstehende Aufschlämmung wurde eingegossen, volumen ausgedrückt. und es wurde sorgfältig gemischt. Die so hergestellte Sowohl die Aufschlätnmungsstabilität und die schaumenthaltende Aufschlämmung enthielt pro Homogenität des Produktes werden mit einem kreis- 100 Teile Wasser 136 Teile der hydraulischen Substanz förmigen Zeichen (O) bezeichnet, wenn feine Schäume 55 und 0,144 Teile des Schäummittels,
durch die Probe gleichmäßig verteilt sind oder mit Die schaumhaltige Aufschlämmung wurde in eine einem X-Zeichen, wenn die Schaumgrößen mit dem zylindrische Form von 10 0 χ 60 cm Größe gegossen bloßen Auge als ungleichmäßig wahrnehmbar sind und vorgehärtet, worauf durch eine hydrothermische und die Schaumverteilung ungleichmäßig ist (die Reaktion bei 8I⁰C unter einem Druck von 10 kg/cm² Schäume sind zum oberen Teil hin lokalisiert, und ein 60 völlig gehärtet wurde. Das Produkt enthielt feine relativ großer Teil der hydraulischen Substanz ist zum Schäume, die gleichmäßig in dem gehärteten Körper unteren Teil hin sedimentiert). verteilt waren und zeigte keinen wesentlichen Unter-Falls nicht anders angegeben beziehen sich Teile schied des spezifischen Gewichts in der senkrechten und Prozentangaben in den Beispielen auf das Gewicht. Richtung. (Das spezifische Gewicht 10 cm unter dem

65 oberen Teil betrug 0,51 g/cm³, das 10 cm über dem

Beispiel 1 _Fuß betrug 0,52g/cm³.) Der gehärtete Körper hatte

Eine Schäumungslösung wurde durch Auflösen auch ein schönes Aussehen und eine Druckfestigkeit

einer Methylcellulose 1 von 400 cP, einer Methylcellu- von 45 kg/cm².

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Kontrollversuch

Eine Schäumlösung wurde durch Auflösen einer Methylcellulose mit einer Viskosität von 1500 cP und dem gleichen Polyvinylalkohol wie dem im Beispiel 1 verwendeten in Wasser jeweils auf eine Konzentration von 0,29 bzw. 0,135% hergestellt. Die so als Kontrolle gebildete Schäumlösung hatte die gleiche Viskosität wie die Schäumlösung von Beispiel 1.

Nach der Messung der Schäumungseigenschaft und der Schaumstabilität wies die Schäumungslösung von Beispiel 1 Werte von 311 bzw. von 98,1 % auf. Im Gegensatz hierzu hatte die Kontrollösung lediglich eine Schäumungseigenschaft von 261 und Schaumstabilität von 91,3 %.

Der auf gleiche Weise wie im Beispiel 1, jedoch unter Verwendung der Kontroll-Schäumungslösung, gebildete gehärtete Körper zeigte eine Druckfestigkeit von 30 kg/cm², wohingegen das Produkt von Beispiel 1 wie vorstehend erwähnt eine Druckfestigkeit von 34 kg/cm² zeigte.

Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß zur Erzielung der homogenen und hochleistungsfähigen

Tabelle 1

porösen anorganischen Baumaterials die Schäumungslösung die genannten drei Bestandteile, d. h. die Zellulosederivate 1 mit niedriger Viskosität, die Zellulosederivate 2 mit hoher Viskosität und den Polyvinylalkohol 3, enthalten muß.

Beispiel 3

Es wurden verschiedene Schäumungslösungen hergestellt durch Auflösen der Zellulosederivate 1 mil niedriger Viskosität (40OcP) als schaumbildende Komponente, der Zellulosederivate 2 mit hoher Viskosität (8000 oder 4000 cP) als Schaumstabilisator und des gleichen Polyvinylalkohole 3 wie im Beispiel 1 als is Schäumungsbeschleuniger verwendet, jeweils in dei Konzentration von 0,135, 0,054 bzw. 0,135%. Di« Bestandteile in jeder der Schäumungslösungen sind ir der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt. Das Gewichts· verhältnis der Bestandteile 1, 2 und 3 in den Lösunger so betrug in allen Fällen 2,5:1: 2,5.

Die Ergebnisse zur Messung der Schäumungseigen schaft und der Schaumstabilität dieser Lösungen sine ebenfalls in der Tabelle 1 aufgeführt.

Schaumungslösung
Schäumender Bestandteil 1

Schaumstabilisator 2

Schäumungsbeschleuniger 3

Schäumungseigenschaft

0)

Schaumstabilität

Methyl-cellulose
(40OcP)

Äthyl-ceUulose (400 cP)
Hydroxyäthyl-methylcellulose (400 cP)
Hydroxypropyl-methylcellulose (400 cP)
Hydroxyäthyl-äthylcellulose (400 cP)
Methyl-cellulose (400 cP)

desgl.
desgl.

desgl.
desgl.
desgl.

Methyl-cellulose	90% verseifter Poly	31	98,1
(8000 cP)	vinylalkohol
desgl.	desgl.	30	96,8
desgl.	desgl.	30	97,3
desgl.	desgl.	30	96,1
desgl.	desgl.	29	96,5
Methyl-cellulose	desgl.	32	95,0
(4000 cP)
desgl.	desgl.	31	94,2
Hydroxyäthyl-methyl-	desgl.	31	94,0
cellulose (4000 cP)
Hydroxypropyl-methyl-	desgl.	31	94,5
cellulose (4000 cP)
Hydroxyäthyl-äthyl-	desgl.	30	93,7
cellulose (4000 cP)
Carboxymethylcellulose	desgl.	27	89,3

(4000 cP)

Beispiel 4

Verschiedene Schäumungslösungen wurden durch Auflösen der Zellulosederivate 1 mit niedriger Viskosität als schaumbildender Bestandteil, der Zellulosederivate 2 mit hoher Viskosität als Schaumstabilisator und des gleichen Polyvinylalkohols 3 wie im Beispiel 1 verwendet als Schäumungsbeschleuniger in Wasser jeweils auf eine Konzentration 0,135, 0,054 bzw. 0,135% hergestellt. Die Lösung enthielt die drei Bestandteile in dem Gewichtsverhältnis von 2,5:1: 2,5. Die verwendeten Bestandteile waren die in Tabelle 2 aufgeführten.

Die Schäumungseigenschaft und die Schaumstabilität wurden für jede der Schäumungslösungen mit den ebenfalls in Tabelle 2 aufgeführten Ergebnissen bestimmt.

Die Schäumungslösungen wurden zur Bildung de schaumhaltigen Aufschlämmungen in ähnlicher Weis wie im Beispiel 1 verwendet, wobei jede Aufschlän mung pro 100 Teile Wasser 100 Teile Portland-Zemei und 0,13 Teile des Schäumungsmittels enthielt.

Anschließend wurden die schaumenthaltenden Au schlämmungen zur Herstellung von gehärteten Mörte bzw. Betonkörpern verwendet. Die Ergebnisse d< Beobachtung der Schaumstabilität, der Produk

homogenität und der Messung der Druckfestigke jedes der gehärteten Körper sind ebenfalls in Tabelle aufgeführt

Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß, falls d Viskosität von entweder der Schäumungskomponen

δό oder des Schaumstabilisators von dem angegebene Bereich abweicht, der gehärtete Körper eine geringe Homogenität der Struktur und dementsprechend eil geringe Druckfestigkeit aufweist.

Tabelle 2

Schäumungslösung

Schäumender
Bestandteil 1

Schaumstabilisator 2

Schäumungsbeschleuniger

Schau- Schaum- Stabilität Homo- Druckmungs- Stabilität der Auf- genität festigkeit eigen- schläm- der Proschaft mung dukte

(0 (%) (kg/cm»)

Erfindungsgemäß
MC (400 cP)

desgl.

HPMC (400 cP)

desgl.

MC (8000 cP)

HPMC (15 000 cP) MC (8000 cP) HPMC (15 000 cP)

90% verseifter

PVA

desgl.

31

31
30
30

98,1

98,2
97,4
97,2

O O O

34

34 33 34

Kontrollversuch

MC (15 cP)

desgl.

MC (3000 cP)

desgl.

HPMC (3000 cP)

desgl.

MC (400 cP)

desgl.

HPMC (400 cP)

desgl.

MC (8000 cP) desgl.

HMPC (15 000 cP) desgl.

MC (8000 cP) desgl.

HPMC (15 000 cP) desgl.

MC (8000 cP) desgl.

HPMC (15 000 cP) desgl.

MC (1500 cP) desgl.

HPMC (1500 cP) desgl.

MC (1500 cP) desgl.

HPMC (1500 cP) desgl.

29
29
24
25
21
20
32
32
30
29

73,1
74,5
97,6
96,9
96,5
97,0
74,5
71,7
70,6
70,0

X X X X X X X X X X

25 26 31 30 30 28 26 24 24 25

Anmerkung: MC = Methylcellulose, HPMC = Hydroxypropyl-methyl-cellulose, PVA = Polyvinylalkohol.

Beispiel 5

Eine Schäumungslösung wurde durch Auflösen einer Methylcellulose 1 mit niedriger Viskosität als schaumbildende Komponente, einer Methylcellulose mit hoher Viskosität als Schaumstabilisator und des gleichen 90 % verseiften Polyvinylalkohols 3 wie im Beispiel 1 verwendet als Schäumungsbeschleuniger in Wasser auf Konzentrationen von jeweils 0,135, 0,054 bzw. 0,135 % hergestellt. Die Lösung erhielt so drei Bestandteile im Gewichtsverhältnis von 2,5:1: 2,5.

Als Kontrollversuch wurde eine andere Schäumungslösung aus den gleichen Bestandteilen auf gleiche Weise hergestellt, wobei jedoch der Polyvinylalkohol 3 ersetzt wurde durch einen 70% verseiften Polyvinylalkohol, von dem eine 4%ige wäßrige Lösung eine Viskosität von 5 cP bei 20⁰C aufwies.

Die Schäumungseigenschaft, Schaumstabilität und Lagerungsstabilität bei 20⁰C wurden für die vorstehenden zwei Schäumungslösungen bestimmt, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführt.

Tabelle 3	Schaum stabilisator 2	Schäumungs beschleuniger 3	Schäumungs eigenschaft 0)	Schaum stabilität (%)	Lagerungsstabilität
Schäumungslösung Schäumender Bestandteil 1
Erfindungsgemäß	Methylcellulose (8000 cP)	90% verseifter Polyvinylalkohol	31	98,1	keine Veränderung
Methylcellulose (40OcP)
Kontrollversuch	Methylcellulose (800OcP)	70% verseifter Polyvinylalkohol	32	98,0	trennte sich in 2 Phasen nach 12 Stunden auf
Methylcellulose (40OcP)

(obere Phase Methylcellulose, untere Phase Polyvinylalkohol)

Aus den Angaben der vorstehenden Tabelle 3 ist ersichtlich, daß, falls der Verseifungsgrad des PoIyvinylalkohols von dem erfindungsgemäßen Bereich abweicht, die Schäumungslösung unstabil wie die Kontrollösung wird und ihre Lagerungsstabilität für eine industrielle Anwendung zu gering ist.

Beispiel 6

Es wurden verschiedene Schäumungslösungen hergestellt, die eine Methylcellulose 1 mit niedriger Viskosität, mit einer Viskosität von 400 cP, eine Methylcellulose 2 mit hoher Viskosität von 8000 cP und den gleichen, zu 90% verseiften Polyvinylalkohol wie im Beispiel 1, verwendet in den jeweils in Tabelle 4 enthaltenen Gewichtsverhältnissen enthielten. Der Gehalt an Schäumungsmittel, d. h. die Gesamtsumme der vorstehenden Bestandteile 1, 2 und 3, in den Lösungen betrug unverändert 0,46 %.

Die Schäumungseigenschaft und die Schaumstabilität wurden für jede dieser Lösungen gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 aufgeführt.

Die Schäumungslösungen wurden zur Herstellung von schaumhaltigen Aufschlämmungen in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 verwendet. In allen Fällen enthielt die schaumenthaltende Aufschlämmung 100 Teile Wasser, 100 Teile Portland-Zement und 0,18 Teile Schäumungsmittel. Die schaumenthaltenden Aufschlämmungen wurden anschließend zu gehärteten Mörtelkörpern geformt. Die Ergebnisse der Beobachtung der Stabilität der Aufschlämmung und der

ίο Homogenität der Produkte sowie der Messungen der Druckfestigkeit jedes gehärteten Körpers sind ebenfalls in Tabelle 4 aufgeführt.

Aus den in Tabelle 4 angegebenen Daten ist ersichtlich, daß, falls das Verhältnis von Zellulosederivaten mit niedriger Viskosität, Zellulosederivaten mit hoher Viskosität und dem Polyvinylalkohol, die in der Schäumungslösung enthalten sind, von dem erfindungsgemäßen Bereich abweicht, lediglich gehärtete Körper mit einer geringen Strukturhomogenität und

so demzufolge einer geringen Druckfestigkeit erhalten werden.

Tabelle 4

Gewichtsteile	Methylcellulose mit hoher	Polyvinyl alkohol	Schäumungs	Schaum	Stabilität	Homo	Druck
Methylcellulose mit niedriger	Viskosität	(90% verseift)	eigenschaft	stabilität	der Auf schlämmung	genität der Produkte	festigkeil
Viskosität	(800OcP)
(40OcP)			(1)	(%)			(kg/cm¹:
Erfindungsgemäß	1	1,5
0,07	1	1,6	24	98,4	O	O	30
0,1	1	1,7	27	97,5	O	O	30
0,2	1	5	29	98,5	O	O	32
2,5	1	16	32	98,3	O	O	34
10	1	23	31	96,0	O	O	34
15	1	27	30	93,7	O	O	33
18			30	90,2	O	O	31
Kontrollversuch	1	1,5
0,04	1	39	21	94,7	X	X	27
25		30	68,2	X	X	23

Beispiel 7

55

Es wurden verschiedene Schäumungslösungen hergestellt, die eine Methylcellulose mit niedriger Viskosität von 400 cP, eine Methylcellulose mit hoher Viskosität von 8000 cP und den gleichen zu 90% verseiften Polyvinylalkohol wie im Beispiel 1, verwendet in den jeweils in Tabelle 5 angegebenen Verhältnissen, enthielten.

Die Schäumungseigenschaft und Schaumstabilität wurden für jede der Lösungen mit den in Tabelle 5 angegebenen Ergebnissen gemessen.

Die Schäumungslösungen wurden zur Herstellung von schaumenthaltenden Aufschlämmungen in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1 verwendet. Jede der Aufschiämmungen enthielt pro 100 Teile Wasse 100 Teile Portland-Zement und das Schäumungsmitti in der in Tabelle 5 angegebenen Menge. Anschließen wurden die schaumenthaltenden Aufschlämmunge zur Herstellung von gehärteten Mörtelkörpern ve: wendet. Die Ergebnisse der Beobachtung der Stabiliti der Aufschlämmung und der Homogenität des Pn dukts sowie der Messungen der Druckfestigkeit d< gehärteten Körper sind in Tabelle 5 angegeben.

Aus den Ergebnissen der Tabelle 5 ist ersichtlicl daß, falls das Verhältnis der in der Schäumungslösur enthaltenen Bestandteile von dem erfindungsgemäße Bereich abweicht, lediglich gehärtete Körper erhalte werden, die eine geringe Homogenität und demzufolj eine geringe Druckfestigkeit aufweisen.

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Tabelle 5 Zusammensetzung des Schäumungsmittels

(Gewichtsteile)

Methyl- Methylcellulose mit cellulose mit niedriger hoher Viskosität Viskosität

Polyvinylalkohol (zu 90% verseift)

Schäumungs-	Schäu-	Schaum-	Schäu-	Stabili	Homo	Druck
mittel-	mungs-	stabiütät	mungs-	tät der	genität	festigkeit
konzen-	eigen-		mittel pro	Auf	der
tration in	schaft		100 Teile	schläm	Pro
Schäumungs-			Wasser in	mung	dukte
lösung			der Auf
			schlämmung

40OcP

800OcP

(Teile)

(kg/cm¹)

Erfindungsgemäß

2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5
2,5

1
1
1
1

1
1

Kontrollversuch
2,5 1

1,3
2,8
4,1
5,6
6,5
8,3
27

0,7

0,26 0,34 0,41 0,49 0,54 0,64 1,65

0,23

28 32 33 33 34 34 33

98,2	0,10	O	O	31
98,4	0,14	O	O	34
98,3	0,16	O	O	34
98,4	0,20	O	O	33
98,6	0,22	O	O	34
98,5	0,26	O	O	32
98,8	0,66	O	O	33

98,2

0,09

27

Beispiel 8

Es wurden verschiedene Schäumungslösungen hergestellt, die die Methylcellulose mit niedriger Viskosität von 400 cP, die Methylcellulose mit hoher Viskosität von 8000 cP und den gleichen, wie im Beispiel 1 verwendeten, zu 90% verseiften Polyvinylalkohol in dem Gewichtsverhältnis in der angegebenen Reihenfolge von 2,5 :1: 3 enthielten, wobei die Konzentration des Schäumungsmittels (Summe der vorstehenden drei Bestandteile) für jeden Ansatz wie in Tabelle 6 angegeben variiert wurde.

Die Untersuchungen der Eigenschaften wurden ähnlich wie im Beispiel 7 für diese Proben vorgenommen; die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 aufgeführt.

Tabelle 6

Schäumungsmittel-	Schäumungs-	Schaum	9	Schäumungs-	Die	Stabilität	Homogenität	Druckfestigkeit
konzentration im	eigenschaft	stabilität	mittel pro	der Auf	der Produkte
Schäumungslösung			100 Teile Wasser	schlämmung
			in der
			Aufschlämmung
(%)	(I)	(%)	(Teile)			(kg/cm^!)
0,10	25	87,9	0,04	O	O	30
0,21	30	96,1	0,08	O	O	34
0,42	33	98,3	0,17	O	O	34
0,56	31	98,4	0,22	O	O	32
1,10	27	94,0	0,44	O	O	30
	Beispiel	schaumenthaltende Aufschlämmung zeigte eiiu

100 Teile Portland-Zement, 20 Teile Sand, 0,3 Teile einer Methylcellulose mit niedriger Viskosität (400 cP), 0,13 Teile einer Methylcellulose mit hoher Viskosität (8000 cP) und 0,3 Teile des wie im Beispiel 1 verwendeten, zu 90% verseiften Polyvinylalkohol wurden 5 Minuten sorgfältig in einem Beton- bzw. Mörtelmischer vermischt. Anschließend wurden 100 Teile Wasser zu der Mischung gefügt, und das ganze System wurde in einem Tank geschäumt, der mit einem Rührblatt ausgerüstet war, wobei das Blatt 5 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 250 U/min rotierte. Die so gebildete schaumcnthaltende Aufschlämmung enthielt pro 100 Teile Wasser 100 Teile Portland-Zement und 0.73 Teile des Schäumungsmittels.

Schäume waren gleichmäßig und eben verteilt.

Die schaumenthaltende Aufschlämmung wurde in eine zylindrische Form von 10 0 χ 60 cm gegossen und gehärtet. Nach dem Altern des gehärteten Körpers bei 20⁰C und 65% relativer Feuchtigkeit während 28 Tagen konnte beobachtet werden, daß feine Schäume gleichmäßig über den gesamten gehärteten Körper verteilt waren und keine wesentliche Differenz des spezifischen Gewichts in senkrechter Richtung des Formkörpers beobachtet werden konnte. (Das spezifische Gewicht 10 cm unter dem oberen Teil betrug 0,88, das 10 cm über dem Fuß betrug 0,90.) Der gehärtete Körper hatte eine Druckfestigkeit von 98 kg/cm².

Claims

von porössm anorganischem Baumaterial durch Ein- Patentansprüche: *" bringen von feinet Schäumen in dieses Material kön nen in zwei breite Klassen eingeteilt werden. Eine

1. Schaumenthaltende Aufschlämmung zur Her- besteht darin, ein gasbildendes Mittel wie feinverteiltes stellung von porösem anorganischem Konstruk- 5 Aluminiummetall mit einer hydraulischen Substanz tions- bzw. Baumaterial, bestehend aus Wasser (I), wie Zement zu vermischen und die Schaumbildung einer hydraulischen Substanz (II), einem Schau- durch Zusatz von Wasser zu der Mischung zu bewirmungsmittel (III) und gegebenenfalls Zuschlag- ken. Die andere besteht darm, Casein, Albumin u. dgl., stoffen und Schaumstabilisatoren, dadurch die normalerweise als schaumbildende Mittel hezeichg.e k e η η ζ e i c h η e t, daß sie 100 Gewichtsteile io net werden, zu Beton bzw. Mörtel zu mischen und die Wasser (I), 35 bis 350 Gewichtsteile hydraulische Schaumbildung durch Rühren zu bewirken.
Substanz (II) und 0,02 bis 1,20 Gewichtsteile Bei dem erstgenannten System, das das gasbildende

Schäumungsmittel (III) umfaßt, wobei das Schau- Mittel wie pulverförmiges Aluminiummetall verwenmungsmittel (III) umfaßt: det, besteht eine Anzahl von Verfahrensproblemen,

τ ,ei,- u * j* ·ι μ nc u· in /~ is d. h., das gleichförmige Vermischen des Metallpulvers

1. als Schaumungsbestandte.1 0,05 bis 20 Ge- 5 , 8 bzw Beton ist schwierig, das Metallwichtsteile von wasserlöslichen Zehulosederi- , . _{d herumzuS}p_ritZen, die Umgebung zu vaten mit niedriger Viskosität von denen eine ^„^ _{und die} mähliche Gesundheit zu Jgewichtsprozentige^Brige Losung eine V.s- _{fährd und die h}e_rgestellten Baumaterialien weisen kositat von 25 bis 2000 cP bei 20 C au weist, J gleichmäßige Schaumverteilung auf. Zwar ist

2. als Schaumstabi ,sator ein Gewichtste.l was- | f unter Anwendung eines schaumbildenden serlosl.che Zelluloseder.vate mit hoher V.sko- J Albumin od. dgl. frei von diesen s.tat, von denen eine 2gewi_Chtsprozent,ge ™_O™^S _jedoch' _{ist es schwierig}^ _{Schäume gleich}.

bef₂Tc auTwdst'und ^^ Größenordnung in Zementaufschiämmung oei zu \~ auiweisi, una bilden, und diese Schäume neigen dazu, sich unter

3. als Schaumungsbeschleuniger mindestens em 5 °< , _{öß (bzw} _ß ^r _orj _{} Schäumen} Gew.chtste.1 e.nes zu mindestens /5% ver- "^™ f„ ^^ _Fäf,_en ^P _kol]f_bij_n _{oder ent}. seiften Polyvinylalkohol von dem eine 4ge- die Schäume in die Atmosphäre, wobei gegewichtsprozentige wäßrige Losung eine Viskosi- wcitiicii uic ocuauiiic η · ee
tat von nicht über 70 cP bei 20⁰C aufweist. benenfalb eine Abtrennung der Aufschlammungs-

30 schicht und der Schaume erfolgt. Auf diese Weise ist

2. Schaumenthaltende Aufschlämmung gemäß es nicht möglich, ein gehärtetes Produkt zu erhalten, Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in dem die Schäume gleichmäßig in vertikaler Rich-Gewichtsteile Wasser (I), 35 bis 350 Gewichts- tung verteilt sind. In einigen Fällen ist das Verfahren teile hydraulische Substanz (II) und 0,02 bis völlig undurchführbar.

1,20 Gewichtsteile Schäumungsmittel (III) umfaßt, 35 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher wobei das Schäumungsmittel (III) umfaßt: die Schaffung eines Verfahrens, das frei von derartigen

nachteiligen Erscheinungen ist und zur Bildung von

1. als Schäumungskomponente 0,1 bis 10 Ge- porösem anorganischem Baumaterial bzw. Konstrukwichtsteile von wasserlöslichen Zellulosederi- tionsmaterial mit einem ausgezeichneten Aussehen vaten mit niedriger Viskosität, von denen eine 40 und von hoher Festigkeit geeignet ist, das gleichmäßig 2gewichtsprozentige wäßrige Lösung eine Vis- verteilte feine Schäume enthält.

kosität von 25 bis 2000 cP bei 20⁰C aufweist, Es wurde nun gefunden, daß das vorstehende Ziel

2. als Schaumstabilisator einen Gewichtsteil von der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht werden wasserlöslichen Zellulosederivaten mit hoher kann, daß man einen schäumenden Mörtel bzw. Beton, Viskosität, von denen eine 2gewichtsprozen- 45 der in speziellen Verhältnissen spezielle wasserlösliche tige wäßrige Lösung eine Viskosität über Zeliulosederivate mit niedriger Viskosität, spezielle 400OcP bei 2O⁰C aufweist, und wasserlösliche Zellulosederivate mit hoher Viskosität