DE2442021A1

DE2442021A1 - Verfahren zur herstellung poroeser koerper auf der basis von gips, insbesondere anhydrit

Info

Publication number: DE2442021A1
Application number: DE2442021A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Braendle; Heinrich Dr Heine; Hans Dr Kyri; Martin Dr Mueller
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-09-03
Filing date: 1974-09-03
Publication date: 1976-03-18
Also published as: BE832898A; NL7510410A; JPS5150933A; IT1044435B; FR2283871A1; IE41897L; FR2283871B1; GB1511316A; IE41897B1; ES440643A1; US4040850A

Description

Bayer Aktiengesellschaft 2442021

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

Rn-her . 509 Leverkusen, Bayerwerk

2. Sept. 1974

Verfahren zur Herstellung poröser Körper auf der Basis von Gips, insbesondere Anhydrit

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung poröser Körper auf der Grundlage von Gips, insbesondere von Anhydrit durch Freisetzen von Sauerstoff aus Wasserstoffperoxid in einer alkalischen Bindemittelsuspension. Die Suspension schäumt rasch vollständig auf, wird vergossen und bindet unter Erhaltung der Porenstruktur ab.

Das Verschäumen wäßriger Suspensionen von Calciumsulfathalbhydrat, bekannt unter der Bezeichnung Stuckgips, oder von wasserfreiem Calciumsulfat, genannt Anhydrit, ist im Prinzip bekannt. So kann man aus einer Gipsmaische und einem, getrennt davon hergestellten, wäßrigen Schaum durch Vermischen eine mit Luftporen durchsetzte Masse erhalten, die unter weitgehender Erhaltung der Porenstruktur abbindet. Nachteile dieses Verfahrens sind der teilweise Zerfall der Porenstruktur beim Vermischen der beiden Komponenten und die chargenweise Durchführung des Verfahrens, da sich die geschäumte Masse nur unter weiterem Zerfall der Porenstruktur fördern läßt.

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Nach anderen bekannten Verfahren wird in der Maische durch chemische Reaktion ein Gas erzeugt, durch welches dann die erwünschte Porenstruktur entsteht. Bevorzugt ist dabei die Erzeugung von Kohlendioxid als Treibgas, durch die Reaktion von Carbonaten mit Säuren oder sauer reagierenden Salzen wie z.B. Aluminiumsulfat. Diese Verfahren laufen naturgemäß im sauren Medium bei einem pH-Wert kleiner als 7 ab (DT-AS 1 300 459, DT-AS 1 571 575).

Es ist auch bekannt, Wasserstoffperoxid im alkalischen Medium katalytisch zu zersetzen, wobei Sauerstoff entwickelt wird (U.S.-PS 2 662 825, DT-PS 928 039, OE-PS 176 493). Als Katalysatoren werden Mangandioxid, Mangansulfat und Manganchlorid verwendet. Die spontan verlaufende Zersetzung bereitet erhebliche Schwierigkeiten das Ende der Schaumbildung und den Beginn des Abbindens zeitlich aufeinander abzustimmen. Zu schnelle Gasentwicklung führt bei nicht stabilisierten Schäumen leicht zum Zusammenbrechen der geschäumten Masse. Ist dagegen die Gasentwicklung bei Beginn des Abbindens noch nicht abgeschlossen, entsteht ein inhomogener von Rissen durchsetzter Körper mit geringer Festigkeit. Gleichbleibende Eigenschaften der Produkte sind schwer einstellbar.

Handelsüblicher Anhydrit enthält als Anreger für das Abbinden durchweg 0,3 % bis 3,0 % freies Calciumoxid oder eine äquivalente Menge Calciumhydroxid. Es ist zwar auch eine sogenannte "saure Anregung" für Anhydrit, mittels Aluminiumsulfat, bekannt, jedoch ergibt sie nur sehr geringe Festigkeiten und wird daher praktisch nicht ausgeübt.

Zur Förderung der Schaumbildung wird, vorzugsweise bei der getrennten Herstellung eines wäßrigen Schaumes, ein schäumendes Netzmittel benützt (OE-PS 176 493). In der DT-OS 2 056 255 wird die Porenbildung durch Einrühren von

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Luft in eine Gipsmaische beschrieben, die einen Zusatz von z.B. tf-Olefinsulfat enthält. Auch bei der Verwendung dieses Netzmittels ist jedoch der Effekt nur gering, denn die Dichte des so hergestellten Porengipses weicht nur wenig von jenem Wert ab, der sich unter Berücksichtigung des verdampften WasserÜberschusses ergibt. Offensichtlich reicht die Verwendung eines Netzmittels in der Gipsmaische für die Herstellung eines stabilen Schaumes nicht aus.

In der DT-OS 1 947 365 wird als Schaumstabilisator ein partikelförmiger lemellarer Zusatz, z.B. Talk, oder Aluminiumschuppen benützt. Dort wird gleichzeitig auf die Schwierigkeiten beim Anmaischen von Gips in kontinuierlichen Mischern herkömmlicher Bauart hingewiesen, die durch geringe Mengen frisch abgebundenen Gipses in solchen Apparaturen hervorgerufen werden. Dieser Gips wirkt, als Abbindebeschleuniger und verursacht eine so frühzeitige Verfestigung, daß ein Vergießen der geschäumten Masse häufigen Störungen unterworfen ist. Zum Vermeiden dieser Störungen enthält die DT-OS 1 947 365 Angaben über eine spezielle Mischapparatur mit extrem kurzen Verweilzeiten der Maische in der Mischzone.

Ein wesentliches Kennzeichen der verschäumten flüssigen Suspension aus Gips ist die Stabilität der einmal gebildeten Schaumstruktur. Ebenso wichtig ist aber auch die Geschwindigkeit mit der sich beim Verschäumen die Schaumstruktur bildet. Zu dem Zeitpunkt, zu dem.die Masse sich durch den einsetzenden Abbindevorgang verfestigt, muß auf jeden Fall die gasbildende Reaktion beendet sein. Eine weitere Gasentwicklung würde die schon gebildete feste Struktur durch Volumenänderung wieder zerstören. Die Folge davon wäre eine ungenügende Festigkeit des Schaumkörpers, oder sogar dessen teilweise Zerstörung durch Rißbildung. Bei der kontinuierlichen Herstellung eines solchen Schaumes

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wäre es ein großer Vorteil, wenn die Gasentwicklung schon beim Vergießen des flüssigen Schaumes in die Verschalung abgeschlossen wäre. Damit kann man das Ausfüllen der Verschalung direkt visuell beobachten.

Es ist andererseits notwendig, daß der einmal gebildete Schaum sein Volumen und seine Struktur unverändert beibehält, bis durch Abbinden eire Verfestigung eingetreten ist. Eine Stabilisierung der geschäumten flüssigen Masse ist insofern problematisch, als diese, bei der Verschäumung von Anhydrit, wegen des darin enthaltenen freien Calciumoxides, stark alkalisch reagiert. Zusätze zur Stabilisierung des Schaumes dürfen außerdem keinen schädlichen Einfluß auf die Druckfestigkeit der Schaumkcrper verursachen. Ein großer Teil organischer Substanzen mit an sich befriedigender Wirkung scheiden daher, wegen ihres schädlichen Einflusses auf die'Festigkeit, als Stabilisierungsmittel aus.

Eine weitere Einschränkung ist darin zu sehen, daß durch solche Zusätze der Wasserbedarf der Suspension möglichst nicht erhöht werden soll. Der Wasserbedarf ausgedrückt in Anteilen Wasser auf einen Teil Feststoff, wird Wasserfaktor genannt.

Nach einer für Anhydrit und Gips geltenden Erfahrung ist die Festigkeit der abgebundenen Körper um so besser, je weniger der Wasserfaktor über dem zum Abbinden oenötigten theoretischen Wasserbedarf liegt.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, poröse Körper auf Basis Gips bereitzustellen bzw. ein Verfahren zu deren Herstellung, bei dem die vorstehend beschriebenen Forderungen erfüllt und die Nachteile der bisher bekannten Verfahren überwunden werden. Der Ausdruck Gips wird nachfolgend im Sinne der Erfindung für vollständig und teilweise dehydrati-

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sierte Calciumsulfathydrate verwendet, welche die Eigenschaft haben, unter Wasserzutritt abzubinden; umfaßt also z.B. das Halbhydrat CaSO^.1/2 H₃O Stuckgips, wie auch die wasserfreien Formen CaSO^, Estrichgips sowie den synthetischen und natürlichen Anhydrit. Stuckgips enthält normalerweise etwas weniger Wasser als das sogenannte Halbhydrat, wird jedoch auch als Halbhydrat bezeichnet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der Ausdruck Halbhydrat als Oberbegriff gebraucht, steht auch für Stuckgips.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, das eine wäßrige alkalische Suspension aus Gips, welche in geringem Anteil ein wasserlösliches Aluminiumsalz und gegebenenfalls Zersetzungskatalysatoren enthält, mit einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung versetzt wird. Die Mischung schäumt unmittelbar auf, wird in geschäumtem Zustand vergossen und bindet nach beendeter Schaumbildung unter Beibehaltung ihrer Porenstruktur ab.

Die vorliegende Erfindung betrifft demnach ein Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern auf Basis Gips mit hoher Festigkeit und gleichmäßiger Porenstruktur durch Verschäumen einer Gips-Wasser-Mischung, der gegebenenfalls Magerungsmittel, Füllstoffe, Farbstoffe, Netzmittel und/oder Zusatzstoffe für das Abbinde- und Fließverhalten zugesetzt werden können, durch katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid oder dessen Verbindungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Mischung hergestellt wird, die auf 100 Teile Gips etwa 0,1 bis 1,0 Teile einer wasserlöslichen Aluminiuinverbindung, soviel Calciumoxid oder Calciumhydroxid-, daß die fertige Mischung einen pH-Wert von 10-13 aufweist, Zersetzungskatalysatoren, Wasser, sowie auf 100 Teile Gemisch 0,5 bis 5 Teile Wasserstoffperoxid-, gerechnet als 35 $-ige Lösung enthält, wobei das Verhältnis von Peststoffen zu Flüssigkeit 1:0,4 bis 1:1 beträgt und die Mischung in eine beliebige Form gebracht wird»

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Der Zusatz eines wasserlöslichen Aluminiumsalzes zu den zu verschäumenden Gemischen stabilisiert hervorragend die Schaumstruktur der geschäumten Masse. Die Poren bilden sich sehr gleichmäßig und das Verschäumen kann einfach reproduziert werden, so daß geschäumte Körper mit den jeweils gewünschten Eigenschaften hergestellt werden können. Darüberhinaus wird die Sauerstoffausbeute, bezogen auf eingesetztes Wasserstoffperoxid, verbessert. Sie beträgt etwa 50 bis 75 %.

Anstelle von Wasserstoffperoxid können auch dessen Derivate wie z.B. Peroxide oder HpOo-Additionsverbindungen eingesetzt werden.

Das Gemisch soll in wäßriger Suspension alkalisch reagieren. Synthetischer Anhydrit enthält normalerweise 0,3 bis 3j0 % Calciumoxid oder eine äquivalente Menge Calciumhydroxid. In allen anderen Fällen werden basische Bestandteile zugesetzt. Das Calciumsulfatmaterial soll jeweils mindestens 0,1 % CaO oder entsprechende Basen wie z.B. Ca(OH)₂ enthalten. Dieser Anteil ist sehr variabel, es ist lediglich anzustreben, daß das zu verschäumende Gemisch in wäßriger Suspension einen pH-Wert von 10 bis 13 aufweist.

Der Zusatz an wasserlöslichen Aluminiumsalzen ist so bemessen, daß in der Mischung mindestens ein 50 j6-iger molarer Überschuß an CaO und/oder Ca(OH)ρ vorliegt. Bei einem höheren Anteil an Aluminiumionen wird die stabilisierende Wirkung auf den Schaum verschlechtert. Im allgemeinen reichen wesentlich geringere Mengen an Aluminiumsalzen aus. Bevorzugt beträgt der Anteil 0,05 bis 0,20 Äquivalente, bezogen auf Calciumoxid. Bezogen auf Gips beträgt z.B. der Anteil an Al(NO,)^.9 HpO etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 Gew.-%. Pur die verschiedenen Aluminiumsalze ergeben sich entsprechende äquivalente Mengen.

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Die erfindungsgemäß eingesetzten Aluminiumsalze sollen ausreichend in Wasser löslich sein. Geeignet sind z.B. Aluminiumchlorid, Aluminate, besonders geeignet sind Aluminiumsulfat, Aluminiumnitrat, Doppelsalze (Alaune) und basische Salze, wie z.B. basisches Aluminiumnitrat.

Ein Zusatz von Aluminiumsulfat zu einem mit CaO oder Ca(OH)₂ angeregten Anhydrit ist an sich bekannt (DT-AS 1 228 5H). Bei diesem bekannten Verfahren, das im übrigen die Herstellung kompakter Körper zum Gegenstand hat, wird jedoch nur ein geringer stöchiometrischer Überschuß an Calciumhydroxid, bezogen auf Aluminiumsulfat, zugegeben, der nur der vollständigen Fällung des Aluminiums als Hydroxid dient. Das ausgefällte Al(OH)^ soll durch Wasserspeicherung das Abbindeverhalten verbessern und wesentlich festere Anhydritkörper liefern als z.B. mit Kaliumsulfat als Anreger.

Als Katalysatoren eignen sich vor allem Manganverbindungen, wie z.B. Mangansulfat und Manganchlorid. Besonders wirksam sind im Alkalischen lösliche Manganverbindungen, z.B. Manganate und Permanganate. Die Katalysatoren können dem Gips entweder in fester Form oder bevorzugt einer Gips-Suspension als wäßrige Lösung zugesetzt werden. Die Katalysatoren werden gut mit dem Material vermischt, damit eine gleichmäßige Sauerstoffentwicklung gewährleistet wird. Die eingesetzten Mengen richten sich mach der Wirksamkeit des jeweiligen Katalysators. Etwa 100 Teilen Gips werden z.B. 0,1 bis 0,5 Teile KMnO₂₁ zugesetzt. In der Wirksamkeit entsprechen 0,3 Teile KMnO₂₊ etwa 1 Teil MnSO₂₊ oder MnCl₂-oder 3 Teilen Braunstein.

Es können auch allgemein gebräuchliche Anreger, wie z.B. Kaliumsulfat für synthetisches Anhydrit oder Kieselsol für Stuckgips verwendet werden, die zusätzlich das Abbindeverhalten des Anhydrit-Gips-Gemisches in jeweils gewünschter Weise beeinflussen.

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' Kerner kann das Fließverfahren durch sogenannte Verflüssiger, wie z.W. modifizierte Melaminharze, celluloseether u.a. eingestellt werden.

Vorzugsweise werden der Mischung oberflächenaktive Substanzen zugesetzt, die die Schaumbildung fördern.

Der Anteil beträgt 0,01 bis 0,1 Teile Netzmittel, bezogen auf 100 Teile des trockenen Gemisches. Besonders geeignet sind Metzmittel auf Basis Alkylsulfonat.

Als Gips werden ganz oder teilweise dehydratisierte Calciumsulfate verwendet, die unter Wasserzutritt abbinden, also z.B. Halbhydrat oder Stuckgips, oder synthetischer oder natürlicher Anhydrit. Synthetischer Anhydrit fällt z.B. in großen Mengen bei der Flußsäureherstellung aus Flußspat und Schwefelsäure als sogenannter Abbrand an. Es können auch Mischungen aus Halbhydrat und Anhydrit im beliebigen Verhältnis eingesetzt werden. Bevorzugt sind Mischungen mit einem Gehalt von bis zu 50 % Halbhydrat und besonders geeignet sind Anhydrit-Halbhydrat-Mischungen, die zur Einstellung des Abbindeverhaltens 10 bis 4o % Halbhydrat (Stuckgips) enthalten. Es ist jedoch auch möglich, Gips im Gemisch mit anderen anorganischen Bindemitteln zu verwenden.

Ferner können die bekannten Zuschlagstoffe (Füllstoffe und Magerungsmittel) wie Sand, Calciumsulfat-Dihydrat, Blähton, Bims, Kork, Kuststoffgranulat, Glasfasern, Glaswolle, Mineralwolle, organische Fasern, geschäumte Glaspartikel wie auch Pigmente zu gesetzt werden.

Wesentlich ist nur, daß diese Stoffe systemverträglich, d.h. im wesentlichen alkaliresistent sind.

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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Komponenten Gips, wasserlösliches Aluminiumsalz, sowie ein Katalysator (Mangansalz) im angegebenen Verhältnis in Wasser eingerührt. In die alkalische Suspension wird dann eine wäßrige Wasserstoffperoxidlösung.unter Rühren eingetragen. Es ist jedoch ebenso möglich, die Peststoffe trocken gut zu vermischen und dann mit einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung zu suspendieren. Die verwendete Wassermenge ist lediglich so zu bemessen, daß das Gesamtverhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit zwischen 1,0:0,4 und 1,0:1,0 liegt. Bei der Zugabe der HgOg-Lösung entwickelt sich sofort gleichmäßig Sauerstoff. Die Schaumbildung ist rasch beendet. Im allgemeinen hat die geschäumte Masse nach spätestens einer Minute bereits 90 % ihres» endgültigen Volumens erreicht. Das Verschäumen kann soweit beschleunigt werden, daß es bereits nach wenigen Sekunden beendet ist. Die Schaumstruktur ist. durch den erfindungsgemäßen Zusatz von Aluminiumsalzen derart stabilisiert, daß sie während der weiteren Aufarbeitung nicht zerstört wird. Sie bleibt in den porösen Endprodukten nahezu vollständig erhalten. Die gleichmäßig geschäumte flüssige Masse läßt sich sehr leicht in beliebige Formen oder auf verschalte Unterlagen gießen und kann durch Leitungen transportiert werden. Das Vergießen der geschäumten Masse ohne weitere Strukturveränderung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Form des Endprodukts schon beim Vergießen festgelegt und beliebig gewählt werden kann. Die geschäumte Masse beginnt sich erst nach einigen Minuten zu verfestigen, d.h. sie verliert freie Fließbarkeit. Diese Zeit kann bis auf 30 Minuten eingestellt werden, insbesondere durch das Halbhydrat/Anhydrit-Verhältnis, sowie durch eine Kombination mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Aluminiumsalzen.

Die Auswahl des geeigneten Aluminiumsalzes für die Stalibisierung des Schaumes richtet sich nach der erwünschten Versteifungszeit. Die Verwendung von Aluminiumsulfat oder Alaun ergibt eine verschäumte Masse, die schon nach wenigen

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Minuten nicht mehr gießbar ist, insbesondere dann, wenn man Mischungen aus Anhydrit und Stuckgips verarbeitet. Ein solches Verfahren kann vorteilhaft sein, wenn man kleine Ansätze mit etwa 50 kg Rohstoffgemisch chargenweise verschäumt und vergießt. Bei der kontinuierlichen Arbeitsweise besteht die Gefahr, daß durch die kurze Versteifungszeit das geschäumte Material in den Leitungen oder schon in der Mischapparatur fest wird und der Prozeß unterbrochen wird. Es wurde gefunden, daß man durch Verwendung nichtsulfatischer Aluminiurnsalze den Beginn der Versteifung bis auf 50 Minuten hinauszögern kann. Damit ist die Gefahr einer Verstopfung der Apparatur oder der Leitung zuverlässig vermieden. Insbesondere Aluminiumnitrat ist sowohl in seiner Wirkung als Stabilisator aber auch für die Veränderung der Vergießbarkeit vorteilhaft.

Es ist andererseits auch in der Verarbeitung von Anhydrit üblich, Kaliumsulfat als wirksamen Anreger zu verwenden und mit diesem die Versteifungszeit zu verkürzen. Durch einen relativ einfachen Vorversuch kann man die Menge an sulfatischem Anreger ermitteln, die eine für den Anwendungszweck optimale Versteifungszeit ergibt.

Die geschäumte Masse kann z.B. durch Leitungen transportiert und in Mischern herkömmlicher Bauart hergestellt werden. Sie ist nach spätestens 20 Stunden so weit verfestigt, daß sie sich selbst trägt und aus der Form genommen werden kann. Die nach dem vollständigen Abbinden und Trocknen (ca. 5 Tage) erhaltenen porösen Körper zeigen hervorragende Festigkeiten. Die Druckfestigkeit beträgt in Abhängigkeit vom jeweiligen Raumgewicht 4 bis 50 kp/cm . Das Raumgewicht kann in weiten Grenzen durch die eingesetzte Menge Wasserstoffperoxid variiert werden und liegt zwischen ca. 200 und &00 kg/m . Die Poren sind gleichmäßig verteilt und besitzen eine einheitliche Größe von 0,1 bis k mm, vorzugsweise von 0,2 bis 2 mm.

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In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine wäßrige Suspension von Gips kontinuierlich

verschäumt. Dazu können die im Bauwesen gebräuchlichen Maschinen zum Suspendieren von Gips verwendet werden. Eine solche Maschine besteht im wesentlichen aus einem Vorratstrog für die pulvrigen Feststoffe, einem kleinen Mischraum, in dem Feststoff und Wasser zusammengegeben werden und einer Schlammpumpe, die die Suspension weiterbefördert. Die Feststoffe werden aus dem Vorratstrog über eine Schnecke in den Mischraum eingetragen. Im Mischraum befindet sich ein einfaches Rührwerk. Das Rührwerk und die Schlammpumpe sitzen normalerweise auf einer gemeinsamen Achse, über die der Antrieb erfolgt. Das Anmischwasser wird über einen Durchflußregler zudosiert.

Eine trockene Mischung aus Gips, die ein Aluminiumsalz, ein Mangansalz und freies Calciumoxid bzw. Calciumhydroxid enthält, wird im Mischraum mit Wasser suspendiert. In die alkalische Suspension wird eine wäßrige Wasserstoffperoxidlösung, die gebenenfalls ein Netzmittel enthält, gegeben. Diese Lösung wird auch als Schäumerlösung bezeichnet. Die geschäumte Masse wird mittels Schlammpumpe ausgetragen und vergossen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zugabe der Schäumerlösung erst nachdem die wäßrige Suspension den Mischraum verlassen hat, vorteilhaft unmittelbar nach der Schlammpumpe. Die Suspension wird dabei während der Förderung in einem Schlauch verachäumt, worauf dann die geschäumte Masse direkt vergossen werden kann. Das Eintragverhältnis von Feststoffen zu Wasser zu Schäumerlösung kann beliebig variiert werden, wobei lediglich das Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit im Bereich von 1:0,4 bis 1:1 liegen soll.

Die erfindungsgemäß hergestellten porösen Körper sind z.B. in Form von Blöcken, Bausteinen oder Platten als Leichtbau-

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stoffe und Isoliermaterialien verwendbar, und zwar insbesondere dann, wenn feuerfeste Materialien erwünscht sind. Sie sind absolut unbrennbar, frostwechselbeständig und spalten beim Erhitzen keine Gase ab. Sie erfordern keine hohen Material- und Herstellungskosten und besitzen ausgezeichnete Festigkeit und geringe Sprödheit. Da die geschäumte Masse flüssig vergossen wird und kalt abhärtet, kann das Verfahren an Ort und Stelle ausgeführt werden. Man kann z.B. Hohlräume ausgießen. Vorzugsweise wird die Masse als Wärme- und Schalldämmschicht vergossen.

Das Vergießen des Schaumes, ohne spätere Volumenveränderung stellt einen wesentlichen technischen Vorzug dar, insbesondere wenn damit Verschalungen ausgefüllt werden. Ein weiterer Vorzug ist darin zu sehen, daß diese Masse keine Strukturveränderung durch ein Weiterverwachsen des Schaumes nach dem Einsetzen des Abbindevorganges erfährt.

Anhand der folgenden Beispiele soll das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert werden:

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Beispiel 1:

In einem 3 1 Gefäß, versehen mit einem Intensivrührer (400 Umdrehungen pro Minute) wurde eine Lösung von 4,0 g Al(NO-,)-z.9 H₂O und 0,3 g KMnO^ in 600 ml Wasser vorgelegt. Innerhalb einer Minute wurde ein Gemisch aus 700 g Anhydrit nach DIN 4208, der 1,0 % CaO enthält, und 300 g Gips nach DIN 1168 in diese Lösung eingerührt. In die Suspension wurde eine Lösung aus 75 ml Wasser, 20 ml 35 $-iges HpOp und 0,1 g eines Netzmittels, vorzugsweise Alkylsulfonate, eingetragen und etwa 20 Sekunden verrührt. Es ergab sich somit ein Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1,0:0,6. Die Masse schäumte unmittelbar nach Zugabe der HgOp-Lösung auf und erreichte nach etwa 25 Sekunden ihr endgültiges Volumen. Dieses Volumen ändert sich weder beim Stehen noch beim Vergießen dieser Masse im nennenswerten Umfang. Die geschäumte Masse wurde in eine vorbereitete Form gegossen und verfestigte sich nach etwa 10 Minuten so weit, daß sie nicht mehr frei verfloß. Der geschäumte Körper konnte spätestens nach 24 Stunden aus der Form genommen werden. Er hatte ein Volumen von 3.000 ml + 5 % und eine einheitliche Struktur. Porendurchmesser 1 bis 2 mm. Nach dem vollständigen Abbinden und Trocknen hatte der geschäumte Körper ein Raumgewicht von 400 kg/nr und eine Druckfestigkeit

von 6 kp/cm . Die Sauerstoffausbeute betrug 65 %_t bezogen auf eingesetztes H₀O₀.

Vergleichsbeispiel:

Das Beispiel 1 wurde ohne Einsatz von Aluminiumnitrat wiederholt. Die alkalische Suspension schäumte bei Zugabe der

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HoOp-Lösung in gleicher Weise auf und ließ sich ebenso vergießen. Die geschäumte Masse veränderte nach etwa 6 bis Minuten ihre Struktur. Die Poren wurden ungleichmäßig und vergrößerten sich. Die geschäumte Masse fiel teilweise zusammen und ihr Volumen verminderte sich. Die so erhaltenen porösen Körper waren praktisch nicht brauchbar.

Beispiel 2:

Es wurde ein trockenes Gemisch aus 70 Teilen Anhydrit mit 1,0 % CaO, 30 Teilen Gips, 0,4 Teilen Aluminiumnitrat und 0,0^ Teilen Kaliumpermanganat hergestellt. Gleichzeitig wurde eine sogenannte Schäumerlösung aus 2,0 Teilen 35 ^-igem Wasserstoffperoxid, 0,15 Teilen eines gut schäumenden Netzmittels und 3*0 Teilen Wasser vorbereitet. Das trockene Gemisch wurde in einem in der Bauindustrie üblichen Gerät zum kontinuierlichen Anmischen von Gips suspendiert. Das Verhältnis von Feststoff zu Wasser wurde auf 1*6:0,5 eingestellt. Die Suspension wurde über eine Schlammpumpe aus dem Gerät in einen Förderschlauch ausgetragen. Mittels einer Dosierpumpe wurde unmittelbar hinter der Schlammpumpe die Schäumerlösung in die Suspension eingetragen. Nach einer Förderstrecke im Schlauch, die einer Verweilzeit von 20 Sekunden nach Zugabe der Schäumerlösung entsprach, wurde die geschäumte Masse vergossen. Sie hatte zu diesem Zeitpunkt praktisch ihr Endvolumen erreicht. Nach dem Erhärten und Trocknen entsprach ein derart hergestellter poröser Körper völlig dem aus Beispiel 1. Das Verhältnis Feststoff zu Schäumerlösung betrug 20:1 und das Verhältnis Wasser zu Schäumerlösung 10:1. Es ergab sich ein Gesamtverhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit von 1,0:0,65.

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Beispiel ~5'.

Es wurde wie in Beispiel 2 verfahren. Allerdings wurde die Schäumerlösung dem zum Anmaischen benötigten Wasser vor dem Eintritt in die Mischapparatur zudosiert.

Das Verhältnis Peststoff:WasserrSchäumerlösung wurde auf 1,0:0,5:0,05 eingestellt. Nach dem Vergießen, Erhärten und Trocknen wurde ein poröser Körper erhalten, der dem aus den Beispielen 1 und 2 völlig entsprach.

Beispiel 4:

In einem 3 1 Gefäß mit Intensivruhrer wie in Beispiel 1, wurde eine Lösung von 0,5 g Al(NO,)-,.9 H₂O, 0,5 g KMnO₁^ und 0,15 g eines Netzmittels auf der Basis Alkylsulfonate in 900 ml Wasser vorgelegt. Innerhalb einer Minute wird in diese Lösung ein Gemisch aus 999 S Stuckgips und 1 g CaO (oder die äquivalente Menge Ca(OH)p) eingerührt und suspendiert. In diese Suspension wird eine Lösung, bestehend aus 20 ml 35 ^-igem Wasserstoffperoxid und 8o ml Wasser, unter Rühren, eingetragen. Die Masse schäumt innerhalb von JO Sehunden auf. Sie wird nach dem Verschäumen in eine vorbereitete Form vergossen, in der sie durch Abbinden erhärtet.

Das Abbinden ist nach etwa 3 Stunden beendet. Der Schaumkörper kann dann entschalt und bei einer Temperatur unter 4o°C getrocknet werden.

Nach dem Abbinden und Trocknen erhält man einen porösen Körper mit einem Raumgewicht von ca. 300 kg/nr und einer Druckfestigkeit von 2 bis 4 kg/cm .

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Beispiel 5:

In einem 5 1 Gefäß mit Intensivrührer nach Beispiel 1, wurden 100 g Glasfaser mit ca. 5 mm Faserlänge in 625 ml Wasser dispergiert. In diese Dispersion wird ein trockenes Peststoffgemisch aus 700 g Anhydrit mit 1 % CaO, 500 g Stuckgips, 4,0 g Al(NO,)-,.9 H₂O und 0,5 g KMnO₁^ innerhalb einer Minute eingetragen und verrührt. Unter dauerndem Rühren wird die SchäurnerlÖsung bestehend aus 0,15 S Alkylsulfonat, 5,0 g KgSO₂^, 20 ml 55 #-igem Wasserstoffperoxid und 50 ml V/asser zugegeben. Die Masse schäumt sofort auf und erreicht ihr Endvolumen nach etwa 25 Sekunden. Sie wird in eine vorbereitete Form gegossen, in der sie durch Abbinden der Calciumsulfatkomponenten erstarrt. Nach dem Trocknen hat der Schaumkörper ein Raumgewicht von 550 kg/rrr und eine Druckfestigkeit von etwa 6 kg/cm .

Beispiel 6:

In einem 5 1 Gefäß, versehen mit einem Intensivrührer (400 Umdrehungen/Minute) wurde eine Lösung von 4,0 g Al(NO,),.9 H₂O, 0,5 g KMnO₁^ und 0,15 S eines Netzmittels auf der Basis Alkylsulfonat in 4-50 ml Wasser vorgelegt. Innerhalb einer Minute wurden in diese Lösung 1000 g Anhydrit mit 1,0 fo CaO eingetragen und durch Rühren suspendiert. In diese Suspension wurde eine Lösung bestehend aus 20 ml 55 $-igem Wasserstoffperoxid und 80 ml Wasser eingerührt. Die Masse schäumte innerhalb von 25. Sekunden zu einem leicht gießbaren Schäum auf. Die geschäumte Masse wurde in eine vorbereitete Form gegossen und erhärtete darin innerhalb von 24 Stunden soweit, daß sie ausgeschalt werden konnte. Es waren

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3°ΟΟ ml geschäumte Masse entstanden, die nach dem Abbinden und Trocknen einen Schaumkörper mit einem Raumgewioht von ?80 krJur erfiab.

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BAD ORIGINAL

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Claims

Patentansprüche:

(T) Verfahren zur Herstellung von porösen Körpern auf Basis Gips mit hoher Festigkeit und gleichmäßiger Porenstruktur durch Verschäumen einer Gips-Wasser-Mischung, der gegebenenfalls Magerungsmittel, Füllstoffe, Farbstoffe, Netzmittel und/oder Zusatzstoffe für das Abbinde- und Fließverhalten zugesetzt werden können, durch katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid oder dessen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung hergestellt wird, die auf 100 Teile Gips etwa 0,1 bis 1,0 Teile einer wasserlöslichen Aluminiumverbindung, soviel Calciumoxid oder Calciumhydroxid, daß die fertige Mischung einen pH-Wert von 10 - 13 aufweist, Zersetzungskatalysatoren, Wasser sowie auf 100 Teile Gemisch 0,5 bis 5 Teile Wasserstoffperoxid, gerechnet als j55 ^-ig^e Lösung enthält, wobei das Verhältnis von Feststoffen zu Flüssigkeit 1:0,4 bis 1:1 beträgt und die Mischung in eine beliebige Form gebracht wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumte Masse nach dem Erreichen von 90 % des endgültigen Volumens im fließfähigen Zustand in Formen vergossen wird.
3) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an wasserlöslichen Aluminiumsalzen maximal 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,20 Äquivalente des im Gips vorhandenen Calciumoxids beträgt.
4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bie j5, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen Anhydrit und/oder Halbhydrat enthaltende Gemisch mit Wasser suspendiert und anschließend die Wasserstoffperoxidlösung zugesetzt wird.

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5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zersetzungskatalysatoren im alkalischen lösliche Mangansalze verwendet werden.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Zersetzungskatalysatoren Manganate oder Permanganate eingesetzt werden.
7) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Zersetzungskatalysator 0,1 bis 0,5 Teile Kaliumpermanganat, bezogen auf 100 Teile Gips, verwendet wird«,
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zersetzungskatalysator der wäßrigen Suspension aus Gips zugesetzt wird.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminiumsalz Aluminiumnitrat verwendet wird.

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