DE2549219B2

DE2549219B2 - Verfahren zur herstellung von waerme-, schall- und feuer- daemmenden tragenden leichtbaustoffen

Info

Publication number: DE2549219B2
Application number: DE19752549219
Authority: DE
Inventors: Daniel; Laroche Paul; Michel Paul; Clamecy Brulet (Frankreich)
Original assignee: Rhotie-Poulenc Industries, S-A, Paris
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1977-11-10
Also published as: IE43430B1; LU75852A1; GB1524266A; IE43430L; DE2549219A1; DE2549219C3; DK427176A; NL7610478A

Description

In der Bautechnik werden in großem Umfang Tafeln, Platten und Blöcke aus Leichtbaustoffen verwendet, die ausgehend von Kunststoffen oder Kunstharzen wie i> Polystyrol und Polyurethan hergestellt worden sind. Die Schaumstoffe enthalten Zuschlagstoffe, die im allgemeinen mineralische Stoffe, gegebenenfalls gebläht oder expandiert, sind. Erhalten werden hierbei Verbundwerkstoffe, die bessere mechanische Eigenschaf- >o ten besitzen als die einfachen Schaumstoffe. Sehr nachteilig an den bisher im Baugeweibe verwendeten geschäumten Produkten ist ihr schlechtes Verhalten gegenüber erhöhter Temperatur und Feuer. Diese Baustoffe sind nämlich außerordentlich brennbar und ent- v, wickeln dabei einen sehr schädlichen Rauch.

Phenolharze sind allgemein dafür bekannt, daß sie wesentlich schlechter brennen als Polyurethanharze; sie besitzen aber unzureichende mechanische Eigenschaften, die nur sehr wenig durch Kombinieren von t,o Phenolharz-Schaumstoffen mit expandierten oder geblähten Zuschlagstoffen verbessert werden können, weil diese Zuschlagstoffe sich wieder ablösen.

Aus der GB-PS 10 62 559 ist die Herstellung von z. B. mit Blähton gefüllten Phenolharzschaumsioffen t>^r> für irgendwelche Isolierzwecke bekannt. Nähere Angaben über Raumgewicht und Druckfestigkeil sind nicht enthalten, so daß angenommen werden muß,

da« solche Isolierstoffe nur für Verkleidungsstoffe

dienten.

Aus der DT-AS 19 17012 ist die Herstellung von Wärmeisolierplatten, insbesondere für Dächer auf der Basis von Phenolharzschaumstoffen enthaltend 5 bis 50Gew.-% gebrannten Gips bekannt. Die erhaltenen Baustoffe haben ein Raumgewicht zwischen 46 und 87 kg/m³ und eine Druckfestigkeit zwischen 0,8 und 3 1 kg/cm², womit sich ihre Anwendbarkeit für tragende Bauteile ausschließt. Es zeigte sich jedoch, daß diese bekannten Baustoffe einen wesentlichen Nachteil haben: es kommt nämlich leicht zu einem A usibrechen der Zuschlagstoffe von der Oberfläche der Körper, und dieses Ausbrechen schreitet leicht weiter, so daß dadurch nicht nur das Aussehen der dem Auge zugekehrten Fläche sehr leidet, sondern es auch zu einer Schwächung des Bauteils kommt.

Aufgabe der Erfindung sind tragende Bauteile, die sowohl gegenüber Schall und Wärme isolierend wirken als auch als Feuerwände dienen können und sich durch ein dekoratives Aussehen auszeichnen. Das erfindungsgemäße Verfahren geht aus von Leichtbaustofl'en aus 10 bis 80Vol.-% expandieren mineralischen Zuschlagstoffen und 90 bis 20 Vol.-% geschäumtem gehärtetem Phenolharz und ist dadurch gekennzeichnet, daß man in eine Form, die die expandierten Zuschlagstoffe sowie gegebenenfalls Verstärkungen, Armierungen, Einlagen und/oder Deckschichten enthält, eine Masse eingießt oder einspritzt, die auf 100 Gew.-Teile Phenolharz mit einem FeststolTgehalt von 60 bis 90Gew.-% und einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Phenol 1 bis 3 5 bis 30 Gew.-Teile Säurekatalysator, 30 bis 80 Gew.-Teile gegebenenfalls hydratisiertes Calciumsulfat mit einer Korngröße <1 μΐη und 0 bis 8 Gew.-Teile eines Porenbildners in Form niedersiedender Chlor- oder Chlorfluorkohlenwasserstoffe oder Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumcarbonate oder -bicarbonate enthält, und die Masse härtet. Als Calciumsulfathydrat verwendet man bevorzugt natürlich vorkommenden Gips. Wird als Calciumsulfathydrat Phosphorgips und als Porenbildner Bicarbonat, insbesondere Natriumbicarbonat, angewandt, so soll letzterer in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-Teilen vorliegen. Die Form und/oder die Zuschlagstoffe können auf Temperaturen von 40 bis 100°C vorgewärmt werden. Als Zuschlagstoff hat sich als besonders geeignet' Blähton oder Schaumglas erwiesen.

Die erfindungsgemäßen tragenden Bauelemente haben ein Raumgewicht von 210 bis 520 kg/m³ und eine Druckfestigkeit zwischen 5,8 und 39,2 kg/cm².

Gemäß einer besonderen Ausführungsform enthalten die Leichtbaustoffe als Zuschlagstoff Blähton und besitzen eine Druckfestigkeit von 10 bis 60 kg/cm² oder Kugeln aus Schaumglas und eine Druckfestigkeit von 4 bis 12 kg/cm².

Die erfindungsgemäß hergestellten Baustoffe können weiterhin pulverige und/oder faserige Füllstoffe enthalten zur Erhöhung der Druckfestigkeit.

Es ist möglich, nach der Erfindung den Kern von Platten, Tafeln oder Blöcken herzusteilen und diesen dann mit dekorativen Außenschichten in der für die in Betracht gezogene Anwendung erforderlichen Anzahl zu kombinieren.

Werden Bauteile mit dekorativen Außenschichten hergcbtelit, so machen diese Außenschichten die Gesamtheit oder einen Teil der Wände der Form aus.

Als Phenolharz-Ausgangsmaterial kommen Resole in Frage, die durch Kondensieren von Phenol mit

Formaldehyd in einem Molverhältnis von Aldehyd zu Phenol von 1 bis 3, vorzugsweise 1,2 bis 1,8, in Gegenwart einer Alkali- oder Hrdalkalilauge als Katalysator, anschließende Neutralisation mit einer anorganischen oder organischen Säure und Entwässerung bis zu einem Feststoffgehalt von 60 bis90% hergestellt word-.n sind. In Frage kommen weiterhin Gemische voi \olak und Resolharzen; das Novolakharz ist ein ixondensationsprodukt aus Formaldehyd und Phenol in einem Molverhältnis <1, das mit einem Resol kombiniert wird, oder auch Gemische von Resol-Novolakharz und Aldehyd, wobei das Gesamt-Molverhältiiis jeweils 1 bis 3 beträgt. Das Phenolharz kann durch Polyvinylalkohol oder dessen Ester, durch Polycaprolaeton, Epoxyharze, Nitrilkautschuk oder durch Katechu-Öl oder einen Rückstand der Holzdestillation modifiziert sein.

Zur Herstellung des Harzes Können außer Phenol substituierte Phenole (wie Kresole, Xylole) oder Diphenole (wie Resorcin, Hydrochinon) und Bisphenol A eingesetzt werden.

Anstelle von Formaldehyd in Form seiner wäßrigen Lösung oder als Paraformaldehyd können auch Hexamethylentetramin, Acetaldehyd, Butyraldehyd, Furfuryl oder Aceton oder deren Gemische zur Anwendung kommen.

Die sauren Härten sind, wie üblich, starke Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und aromatische Sulfonsäuren verwendet, wie Phenolsulfonsäure, oder ihre Kondensationsprodukte mit Formaldehyd in einer Menge von 5 bis 30%, bezogen auf das Harz.

Bevorzugt werden als anorganische Zuschlagstoffe Kugeln oder Stücke oder Aggregate aus expandiertem Material - wie Glas, Schiefertone, Ton - mit einem Durchmesser von 3 bis 30 mm eingesetzt. Verwendet werden beispielsweise die in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Zuschlagstoffe.

Tabelle 1

10

Blähton

Schaumglas Als Calciumsulfat mit unterschiedlichem Wassergehall kommen die bekannten mehr oder weniger stark entwässerten Gipssorten in Frage, vor allem natürlich vorkommender Gips oder dir auf chemischem Wege erzeugte Gips, der bei der Phosphorsäureherstellung und Kunstdüngererzeugung anfällt.

Die Füllstoffe sind zweckmäßigerweise Pulver, wie Talk, Glimmer, Kieselsäure, oder faserige Stoffe wie Glasfasern und Asbeslfusern.

Als porenbildendes Mittel werden niedrig siedende Chlor- und Chlorfluorkohlenwasserstoffe, die Bicarbonate, Carbonate und Sulfide von Ammonium oder den Alkali- oder Erdalkalimetallen und stickstoffhaltige Verbindungen, die sich unter Freisetzung von Stickstoff in der Wärme zersetzen, verwendet.

Beispiel

In eine auf 30 bis 120 C vorgewärmte Form wurden die auf 40 bis 90 C vorgewärmten Zuschlagstoffe eingebracht. Im Faule von Glaskugeln wurden Form und Zuschlagstoffe auf 50 C und im Falle von Blähton auf 80 C erwärmt.

Mit Hilfe einer SECMER-Vovriciitung für ein Dreikomponentengernisch wurden Harz + Gips + Katalysator sowie gegebenenfalls das porenbildende Mittel injiziert.

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die Ergebnisse zusammengefaßt, die in den folgenden verschiedenen Versuchen er/.ielt wurden, nämlich mit

1. Blähton + Harz

2. Blähton + Harz + natürlich vorkommender Gips

3. Schaumglaskugeln + Harz

4. Schaumglaskugeln + Harz + natürlich vorkommender Gips

5. Schaumglaskugeln + Harz + Phosphorgips.

Als Katalysator wurde Phenolsulfonsäure in einer Menge von 12kg/nr' eingesetzt. Die in der Tabelle

Schüttgewicht Druckfestigkeit λ kcal/m, h. ("C)	0,25-0,45 0,13-0,14 30-200 10 0,2-0,7 0,04-0,05	Porenbildendes Mittel (kg/m³)	in kg angegebenen Herstellung von 1 m^J	Mittleres Gewicht kg/m' nach Konditio nieren b)	Mengen beziehen sich auf die Baustoff.	Bemerkungen
Tabelle 2		Treibmittel 4,8		480		Ausbrechen der ZuschlagstolTe
Nr. Zuschlagstoff (kg/m³)	Harz gewicht (kg/m³)	0	Gips (kg/m³)	520	Druckfestig keit (kg/cm²)	a)
1 ARGI 16 400 kg	80	Treibmittel 4,8	0	210	9.7	Ausbrechen der Zuschlagstoffe
2 ARGI 16 400	80	0	Naturgips 40	260	39,2	a)
3 Glaskugeln 130	80	NaHCO-,	0	Phosphogips 40 265	5,8	a)
4 Glaskugeln 130	80	Naturgips 40	8,5
5 Glaskugeln 130	80		8,0

a) Weder Zerfallen noch Ablösen der Zuschlagstoffe unter Fingerdruck.

b) Konditionieren: Ruhenlassen während 24 h bei 20' C und bei normaler Feuchtigkeit.

Die Gegenüberstellung zeigt, daß die Druckfestigkeit der erfindungsgemüßen Baustoffe von der Druckfestigkeit der Zuschlagstoffe abhiingt. Die ihcrmischen und isolierenden Eigenschaften häuten ebenfalls ab von der Beschaffenheit der Zuschlagstoffe. Wenn diese lückenlos aneinanderstoßen, erhält man ähnliche mechanische und thermische Eigenschaften, wi sie die Zuschlagstoffe selbst besitzen. Infolgedessen lassen sich die Zuschlagstoffe im Hinblick auf die vorgesehene Verwendung und die angestrebten liigenschaften auswählen. Beispielsweise erhält man ausgehend von Kugeln aus Blähton, der eine hohe Druckfestigkeit und einen mittleren lsolierungskoeffizicnten besitzt, einen Baustoff mit hoher Druckfestigkeit und mittlerem Isoliervermögen (Dämmvermögen). Verwendet man hingegen Glaskugeln, die ein hohes Dämmvermögen und eine mittlere Druckfestigkeit besitzen, so erhält man einen Baustoff mit mittlerer Druckfestigkeit und mittlerem Dämmvermögen. Durch sorgfaltige Auswahl läßt sich eine ganze Palette von Produkten herstellen, die noch dadurch verbessert werden können, daß man ihnen bei der Herstellung Füllstoffe, Verstärkungen und Armierungen einverleibt.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Baustoffe zeichnen sich durch hervorragende Altcrungseigenschaften aus, d. h., die mechanischen und thermischen Eigenschaften bleiben in der Zeit beständig, und es tritt vor allem kein Ablösen oder Herauslösen der Zuschlagstoffe ein.

Schließlich bewirkt die Kombination eines organischen nichlbrennbaren expandierten Bindemittels, das entweder überhaupt keinen Rauch oder nur ungiltige Dämpfe entwickelt, mit mineralischen expandierten Zuschlagstoffen eine bemerkenswerte Feuerbeständigkeit der Baustoffe, die sich infolgedessen ausgezeichnet für Feuermauern u.dgl. eignen. Die feuerdämmcnde bzw. feucrunterbrechende Wirkung der erfindungsgemäßen Baustoffe ist 2- bis 3mal so groß wie die entsprechende Eigenschaft üblicher Baustoffe.

:o

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wärme-, schull- und reuerdümmenden tragenden Leichtbaustofl'en ί aus IO bis 80Vol.-% expandierten mineralischen Zuschlagstoffen und 90 bis 20 Vol.-% geschäumtem gehärtetem Phenolharz, dadurch gekennzeichnet, daß man in eine Form, die die expandierten Zuschlagstoffe sowie gegebenenfalls Ver- m Stärkungen, Armierungen, Einlagen und/oder Deckschichten enthält, eine Masse eingießt oder spritzt, die auf 100 Gew.-Teile Phenolharz mit einem FeststolTgehalt von 60 bis 90 Gew.-% und einem Molverhältnis Formaldehyd : Phenol 1 bis 3 r> 5 bis 30 Gew.-Teile .Säurekatalysator, 30 bis 80 Gew.-Teilc gegebenenfalls hydratisiertes Calciumsulfat mit einer Korngröße <1 mm und 0 bis 8 Gew.-Teile eines Porenbi) Jners in Form niedersiedender Chlor- und Chlorfluorkohlenwasserstoffe oder Alkali-, Erdalkali- oder Ammoniumcarbonate oder -bicarbonate enthält, und die Masse härtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsulfathydrat natürlich vorkommenden Gips verwendet. r>

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsulfathydrat Phosphorgips und als Porenbildner 1 bis 3 Gew.-Teile Bicarbonat, insbesondere Natriumbicarbonat, verwendet. ίο

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Form und/ oder die Zuschlagstoffe auf Temperaturen von 40 bis 100"C vorwärmt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoff Blähton oder Schaumglas verwendet.