DE2549219C3

DE2549219C3 - Verfahren zur Herstellung von Wärme-, Schall- und Feuer- dämmenden tragenden Leichtbaustoffe

Info

Publication number: DE2549219C3
Application number: DE2549219A
Authority: DE
Inventors: Daniel Brulet; Paul Laroche; Paul Michel
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1975-09-23
Filing date: 1975-11-03
Publication date: 1978-07-13
Also published as: NL7610478A; DK427176A; IE43430B1; IE43430L; DE2549219B2; GB1524266A; DE2549219A1; LU75852A1

Description

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In der Bautechnik werden in großem Umfang Tafeln, Platten und Blöcke aus Leichtbaustoffen verwendet, die ausgehend von Kunststoffen oder Kunstharzen wie 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- v> ten besitzen als die einfachen Schaumstoffe. Sehr nachteilig an den bisher im Baugewerbe verwendeten geschäumten Produkten ist ihr schlechtes Verhalten gegenüber erhöhter Temperatur und Feuer. Diese Baustoffe sind nämlich außerordentlich brennbar und entwickeln dabei einen sehr schädlichen Rauch.

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

Aus dor GB-PS 10 62 559 ist die Herstellung von z. B. mit Blähton gefüllten Phenolhar/schaumstoffen t,, für irgendwelche Isolierzwecke bekannt. Nähere Angaben über Raumgewicht und Druckfestigkeil sind nicht '.Mithalten, so daß angenommen werden muß.

daß solche Isolierstoffe nur für Verkleidungsstoffe dienten.

Aus der DT-AS 1917012 ist die Herstellung von Wärmeisolierplatten, insbesondere für Dächer auf der Basis von Phenolharzschaumstoffen enthaltend 5 bis 50Gew_r-% 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 Ausbrechen 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 erfindur.gsgernäße Verfahren geht aus von Leichtbaustoffen aus 10 bis 80Vol.-% expandierten mineralischen Zuschlagstoffen und 90 bis 20 VoI.-% 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 Feststoffgehalt von 60 bis 90 Gew.-% 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 μΐπ und 0 bis 8 Gew.-Teile eines Porenbiidners 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 ur.d 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 herzustellen und diesen dann mit dekorativen Außenschichten in der für die in Betracht gezogene Anwendung erforderlichen Anzahl zu kombinieren.

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

Als I'henolharz-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 Erdalkalilauge als Katalysator, anschließende Neutralisation mit einer anorganischen oder organischen Säure und Entwässerung bis zu einem FeststofTgehalt von 60 bis 90% hergestellt worden sind. In Frage kommen weiterhin Gemische von Novolak und Resolharzen; das Novolakharz ist ein Kondensationsproduktaus Formaldehyd und Phenol in einem Molverhältnis <1, das mit einem Resol kombiniert wird, oder auch Gemische von Resol-Novolakharz und Aldehyd, wobei das Gesamt-Molverhältnis jeweils 1 bis 3 beträgt. Das Phenolharz kann durch Polyvinylalkohol oder dessen Ester, durch Polycaprolacton, 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, wis Phenolsulfonsäure, oder ihre Kondensationsprodukte mit Formaldehyd in einer Menge von 5 bis 30%, bezogen auf das Harz.

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

Tabelle 1

Blähton

Schaumglas

Schüttgewicht
Druckfestigkeit
λ kcal/m, h. (⁰C)

Tabelle 2

0,25-0,45 30-200 0,2-0,7

0,13-0,14 10 0,04-0,05 Als Calciumsulfat mit unterschiedlichem Wassergehalt kommen die bekannten mehr oder weniger stark entwässerten Gipssorten in Frage, vor allem natürlich vorkommender Gips oder der auf chemischem Wege erzeugte Gips, der bei der Phosphorsäureherstellung und Kunstdüngererzeugung anfallt. Die Füllstoffe sind zweckmäßigerweise Pulver, wie Talk, Glimmer, Kieselsäure, oder faserige Stoffe wie Glasfasern und Asbestfasern.

to Als porenbildendes Mittel werden niedrig siedende Chlor- und Chlortluorkohlenwasserstoffe, 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 i20"C vorgewärmte Form wurden die auf 40 bis 90¹³C vorgewärmten Zuschlagstoffe eingebracht. Im Falle von Glaskugeln wurden Form und Zuschlagstoffe auf 50°C und im Falle von Blähton auf 80°C erwärmt

Mit Hilfe einer SECMER-Vorrichtung für ein Dreikomponentengemisch 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 erzielt wurden, nämlich mit

1. Blähton + Harz

2. Blähton + Harz + natürlich vorkommender Gips

3. Schaumglaskugeln + Harz

4. Schaumglaskugeln + Harz + natürlich vorkommender Gips

5. Schaumglaskugeln + Harz + Pho-phorgips.

Als Katalysator wurde Phenolsulfonsäure in einer Menge von 12 kg/m³ eingesetzt. Die in der Tabelle in kg angegebenen Mengen beziehen sich auf die Herstellung von 1 m³ Baustoff.

35

45

Nr.

Zuschlagstoff

(kg/m"¹)

Harz- Porenbildendes Gips

gewicht Mittel

(kg/m³) (kg/m³)

(kg/m³) Mittleres
Gewicht
kg/m³ nach
Konditionieren b)

Druckfestigkeit

(kg/cm²)

Bemerkungen

ARGI 16
400 kg

ARGI 16
400

Glaskugeln
130

Treibmittel 4,8

NaHCO,

Naturgips 40

Naturgips 40 480

520

210

260

Phosphogips 40 9,7

39,2

5,8

8,5

8,0

Ausbrechen der Zuschlagstoffe

a)

Ausbrechen der Zuschlagstoffe

a)
a)

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 üie Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Baustoffe von der Druckfestigkeit der Zuschlagstoffe abhängt. Die thermischen und isolierenden Eigenschaften hängen ebenfalls ab von der Beschaffenheit der Zuschlagstoffe. Wenn diese lückenlos aneinanderstoßen, erhält man ähnliche mechanische und thermische Eigenschaften, wie sie die Zuschlagstoffe selbst besitzen. Infolgedessen lassen sich die Zuschlagstoffe im Hinblick auf die vorgesehene Verwendung und die angestrebten Eigenschaften auswählen. Beispielsweise erhält man ausgehend von Kugeln aus Blähton, der eine hohe Druckfestigkeit und einen mittleren Isolierungskoeffizienten 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 Dämmvenmögen. Durch sorgfältige 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 erfindungsgernäß erhaltenen Baustoffe zeichnen

ί sich durch hervorragende Alterungseigenschaften 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.

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

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wärme-, schall- und feuerdämmenden tragenden Leichtbaustoffen aus 10 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-Stärkungen, Armierungen, Einlagen und/oder Deckschichten enthält, eine Masse eingießt oder spritzt, die auf lOOGew.-Teile Phenolharz mit einem Feststoffgehalt von 60 bis 90Gew.-% und einem Molverhältnis Formaldehyd : Phenol I bis 3 5 bis 30 Gew.-Teile Säurekatalysator, 30 bis 80 Gew.-Teile gegebenenfalls hydratisiertes Calciumsulfat mit einer Korngröße <1 mm und 0 bis 8 Gew.-Teile eines Porenbiidners in Form niedersiedender Chlor- und Chlorfluorkohlen Wasserstoffe 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.

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.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3. dadurch gekennzeichnet, daß man die Form und/ oder die Zuschlagstoffe auf Temperaturen von 40 bis 100⁰C vorwärmt

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