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Mehrschichtige Leichtbauplatte
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Gegenstand der vorliegenden@Erfindung ist eine@Leichtbauplatte, bestehend
aus einem leichten Kern und einer?kompakten Außenschicht,wobei Kern und Randzone
weitgehend.-die gleiche stoffliche Zusammensetzung aufweisen, sowie ein-Verfahren
zur Herstellung solcher Leichtbauelemente.
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Insbesondere. betrifft die vorliegende Erfindung@die@Herstellung von
Leichtbauelementen, deren poröser Kern allseitig oder aber mindestens an 4 Seiten
von einer Rand zone aus dichtem Material der gleichen stofflichen Zusammensetzung
umgeben ist. Solche Plattefr verbinden den Vorteil des geringen Gewichtes mit dem
der hohen mechanischen Festigkeit ihrer Oberfläche. Infolge des leichten porösen
Kernes zeigen solche Bauelemente eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit.
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Die Herstellung mehrschichtiger Bauelemente ist grundsätzlich bekannt.
Es ist außerdem bekannt, leichte, vorzugsweise poröse Kernelemente mit einer festen
Außenschicht zu umgeben, um sogenannte Sandwich-Elemente mit den vorher erwähnten
Vorteilen gegenüber einheitlich kompakten Elementen herzustellen.
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Im allgemeinen ist es üblich, mindestens eine der Komponenten in einem
vorgefertigten endgültigen Zustand in das Verbundsystem einzubauen. Die Verbindung
erfolgt entweder durch mechanische Maßnahmen oder durch Verkleben. Dabei können
auch die beiden Komponenten von gleicher stofflicher Zusammensetzung, aber von unterschiedlichem
Raumgewicht sein. So ist es aus der österreichischen Patentschrift 262 130 bekannt,
einen Kern aus Schaumgips mit einer Schicht von dichtem Gips zu umgeben. In diesem
Fall muß der Kernwerkstoff vorgefertigt werden und beim umgießen eine feste, handhabungssichere
Struktur aufweisen. Es ist außerdem bekannt, solche Mehrschichtplatten in waagerechter
Form zu gießen, indem man zuerst eine Bodenplatte gießt, nach deren Verfestigung
eine Schicht von Schaumgips aufbringt und zuletzt auf die verfestigte Schaumschicht
eine Deckplatte aus dichtem Gips aufgießt. Das Verfahren enthält eine Reihe von
zusätzlichen Maßnahmen, insbesondere zum Aufrauhen der Schaumschicht vor dem Aufgießen
der Deckschicht, die klar zeigen, daß die Sicherung des Verbundes zwischen den Schichten
problematisch ist.
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In ähnlicher Weise muß das Umgießen eines Kernes aus Schaumgips durch
eine Reihe von Maßnahmen wie das Befeuchten des Kernes, de räumliche Fixierung des
Kernmaterials gegen eine Verlagerung infolge des hydrostatischen Auftriebes, ergänzt
werden.
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Die Verwendung von Bauelementen aus Gips oder Anhydrid für den Aufbau
von Zwischenwänden ohne tragende Funktion ist gerade für bewohnte Räume von besonderer
Bedeutung wegen der klimatisch günstigen reversiblen Wasserabsorbtion und Atmungsfähigkeit
der Gipsbauelemente.
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Die bisher bekannt gewordenen Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger
Bauelemente sind sämtlich sehr arbeitsaufwendig und daher teurer als bekannt Verfahren
zum Vergießen einheitlicher kompakter Gießplatten. Insbesondere ist es bei der Herstellung
der von allen Seiten mit einer kompakten Randzone versehenen Platte als Nachteil
anzusehen, daß der poröse Kern schon in fertiger handhabungssicherer Form vorliegen
muß. Der poröse Kern muß also in einem getrennten Arbeitsgang hergestellt werden
Es wurde nun gefunden,. daß man Randzone und porösen Kern einer solchen Verbundplatte
in einem einzigen, aus mehreren Stufen bestehenden Arbeitsgang herstellen kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen
Bauelementes mit einer Randzone von höherem Raumgewicht und einer Kernzone von niedrigerem
Raumgewicht, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß in einer Gießform
mit einem eingesetzten, dem Volumen der Kernzone entsprechenden Verdrängungskörper
zuerst die Randzone mit einer abbindefähigen Suspension aus Gipshalbhydrat oder
einer Mischung aus Gipshalbhydrat und Anhydrit ausgegossen wird und nach dem Entfernen
des Verdrängungskörpers der innere Hohlraum mit einer Suspension auf der gleichen
Feststoffbasis, jedoch von schaumartiger Struktur ausgegossen wird Konsistenz und
Zusätze dieses Gipsbreies können in bekannter Weise so gewählt werden, daß er frei
gießbar ist und in einer vorgegebenen Zeit abbindet. Nach dem Abbinden wird der
Verdrängungskörper entfernt und der entstandene Hohlraum mit dem aufgeschäumten
Gipsbrei ausgegossen. Diese geschäumte Masse soll vor dem Vergießen ihr endgültiges
Volumen erreicht haben, jedoch soll der Abbindevorgang beim Vergießen noch nicht
eingesetzt haben Es ist dabei ohne Bedeutung, nach welchem Verfahren die Schaumstruktur
in dieser Masse erzeugt wird. Die dichtere Randzone der erfindungsgemäßen Leichtbauelemente
umfaßt mindestens vier Seiten eines guaderförmigen Bauelementes. Gegebenenfalls
kann in der Gießform eine obere Schicht, sowohl beim Gießen der Randzone als auch
der porösen Kernmasse frei bleiben und nach dem Abbinden der Kernmasse mit einem
kompakt erstarrenden Material ähnlich dem der Randzone abgedeckt werden.
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Grundstoff für die Gießmassen, sowohl für die Randzone als auch für
die geschäumte Kernmasse, kann Calciumsulfathalbhydrat, als i-Halbhydrat oder ß-Halbhydrat,
oder Mischungen von Halbhydrat mit Anhydrit sein. Durch geeignete Abmischungen von
Halbhydrat mit Anhydrit lassen sich die Erstarrungszeiten der Gießmassen regeln.
Andere Zusätze können in der für die Herstellung solcher Massen aus Halbhydrat und/oder
Anhydrit bekannten Weise benutzt werden, wie z.B.
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Verzögerer, Anreger, Verflüssiger, Verdickungsmittel und so weiter.
Es ist außerdem möglich, sowohl den Kern als auch die Randzone aus verschäumter
Masse zu gießen. Erfindungsgemäß wäre die Masse für die Randzone stets so zu formulieren,
daß sie ein Material höheren Raumgewichtes gegenüber dem Kern ergibt. Wesentlich
ist, daß das zur Herstellung der Kernmasse benutzte Feststoffgemisch aus Halbhydrat,
Anhydrit und Zusätzen nicht mehr als 50 Gew.-% Anhydrit bezogen auf den gesamten
Feststoff enthält.
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Der Gehalt des Feststoffgemisches für die Herstellung der Rand zone
an Anhydrit soll niedriger oder höchstens gleich dem Gehalt-an Anhydrit in der Kernmasse-
sein.
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Liegt der Anhydrit-Gehalt -höher, oder hat der Abbindevorgang der
Schaumstruktur für die Kernmasse beim Vergießen bereits eingesetzt, wird häufig
ein Abbreißen des Kernes von der Randzone beobachtet.
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Beim Anschlagen hört man an diesen Stellen deutlich, wie die Randzone
locker au-f dem Kern sitzt.
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Da die einzelnen Gießvorgänge jeweils aufeinander folgen, wenn die
vorher gegossene Masse noch naß ist, bestehen keine Benetzungsprobleme.
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Das Verhältnis der Dicke der Randzone zur Kernzone, ebenso wie die
Wahl der Raumgewichte für beide Massen,richtet sich nach den Anforderungen an die
Verbundkörper.
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Bei einem Verbundkörper von 100 mm Dicke, 500 mm Länge und 500 mm
Breite bietet eine auf der gesamten Oberfläche befindliche Randzone von 10 mm Dicke
alle Vorteile in ausreichendem Maße.
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Die Dichte der Randzone kann durch Wahl des Wasser-Bindemittel-Verhältnisses
ohne sonstige Maßnahmen auf ein Raumgewicht von 900 bis 1100 kg pro/m3 eingestellt
werden. Die verschäumte Kernmasse kann nach einem bekannten Verfahren auf ein trockenes
Raumgewicht von 3 400 bis 700 kg pro/m3 gebracht werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch geeignete Anordnung der
Verfahrensschritte entlang einer Transporteinrichtung kontinuierlich durchgeführt
werden.
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Die erfindungsgemäßen Verbundkörper sind insbesondere als Bauelemente
für den Innenausbau von größtem Interesse.
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Da viele Zwischenwände keine tragende Funktion haben, können sie aus
Leichbausteinen errichtet werden. Hierzu ist es erforderlich, daß diese Steine eine
feste Oberfläche aufweisen. Andererseits soll das Format
dieser
Steine möglichst groß und das Einzelgewicht möglichst gering sein. Alle diese Forderungen
werden von den Leichtelementen gemäß vorliegender Erfindung erfüllt. Darüber hinaus
gestattet das vorliegende Verfahren eine kontinuierliche Fertigung der Leichtbauelemente
in einem einzigen mehrstufigen Arbeitsgang.
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Beispiel 1 In eine Gießform mit einem inneren Hohlraum von 100 x 500
x 600 mm, wird ein Verdrängungskörper von 80 x 480 x 580 mm so eingehängt und justiert,
daß der Abstand zwischen Verdrängungskörper und Hohlraumwand jeweils etwa 10 mm
beträgt. Beide Formen stehen so, daß der zu gießende Körper eine Bodenfläche von
100 x 600 mm erhält. Der eingesetzte Verdrängungskörper besteht aus einem Stützgerüst,
das mit einer luftdicht abschließenden Gummifolie überzogen ist, wobei an der oberen
Seite eine Vorrichtung zum Aufblasen und zum Absaugen, mit entsprechenden Ventilen,
angebracht ist. Nach dem Einsetzen des Verdrängungskörpers wird dieser durch Verschrauben
gegen den hydrostatischen Auftrieb gesichert und bis zu einem Überdruck von 0,2
bar aufgeblasen.
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Durch die Fixierung an das Stützgerüst ändert sich das Volumen des
Verdrängungskörpers nur unwesentlich.
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Nunmehr wird der Zwischenraum mit einem Brei gemäß f-olgender Zusammensetzung
ausgegossen: ß-Gipshalbhydrat 50 Gew.-Teile Anhydrit 50 Gew.-Teile Polykondensat
aus Formaldehyd und dem Na-Salz einer Diphenyläthersulfonsäure 0,1 Gew.-Teile Wasser
70 Gew.-Teile
Die Gießhöhe geht bis etwa 10 mm unter den oberen
Rand der Gießform. Nach 20 Minuten hat der eingegossene Brei abgebunden und ist
soweit verfestigt, daß man die Verdrängungsform entfernen kann. Diese wird durch
Ablassen des Überdruckes entspannt und verringert dabei etwas ihr Volumen, so daß
sie sich ohne Schwierigkeiten von der Randzone löst. Der entsprechende Hohlraum
wird dann mit einer verschäumten Masse ausgegossen, die nach folgender Methode hergestellt
wurde: Eine trockene Mischung aus Anhydrit 50 Gew.-Teilen ß-Gipshalbhydrat 50 Gew.-Teilen
K2S04 0,5 Gew.-Teilen Polykondensat aus Formaldehyd und dem Na-Salz einer Diphenyläthersulfonsäure
0,1 Gew.-Teilen Al-nitrat 0,4 Gew.-Teilen KMnO4 OP3 Gew.-Teilen wird in 60 Teile
Wasser eingerührt. In diesen Brei wird eine Lösung aus 2,0 Gew.-Teilen 35 %iges
Wasserstoffperoxid 8,0 Gew.-Teilen Wasser 0,0125Gew.-Teilen eines Alkylsulfonats
mit C12-C15 eingerührt. Durch katalytische Zersetzung des Wasserstoffperoxids entsteht
Sauerstoff, der diese Masse innerhalb von 30 Sekunden nach dem Einrühren aufschäumt.
Nach Beendigung
der Gasentwicklung wird mit dieser Masse der Kern
der Gießform bis auf etwa 10 mm unter den oberen Rand ausgegossen. Nach Verfestigung
der verschäumten Masse wird der freigehaltene Raum von etwa 10 mm Höhe bis zum Rand
mit einer Masse ausgegossen, die völlig derjenigen für die Randzone entspricht.
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Der nach der Entschalung getrocknete Formkörper hat außen die Glätte
und Festigkeit eines Körpers, wie er aus Anhydrit und Halbhydrat auch erhalten wird.
Im Gegensatz zu dem Raumgewicht eines Vollkörpers, das etwa mit 1200 kg/m3 erwartet
wird, hat der hergestellt Verbundkörper ein Raumgewicht von 550 kg/m3. Ein nach
diesem Beispiel hergestellter Formstein von 0,04 m3 wiegt also statt 36 kg nur noch
16,5 kg.
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Beispiel 2 Unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Gießform
wird nach dem dort beschriebenen Verfahren der für den Mantel vorgesehene Zwischenraum
mit einem Brei folgender Zusammensetzung ausgegossen: ß-Gipshalbhydrat 100 Gew.-Teile
Polykondensat aus Formaldehyd und dem Na-Salz einer Diphenyläthersulfonsäure 0,1
Gew.-Teile Wasser 80 Gew.-Teile Nach 15 Minuten ist der eingegossene Gips so weit
verfestigt, daß der Verdrängungskörper, wie im Beispiel 1 beschrieben, entfernt
wird. Der entsprechende Hohlraum wird dann mit einer verschäumten Masse ausgegossen,
die nach folgender Methode hergestellt wird: Eine trockene Mischung aus 100 Gew.-Teilen
ß-Gipshalbhydrat 0,2 Gew.-Teilen Ca0 0,1 Gew.-Teilen eines Polykondensats aus Formaldehyd
und dem Na-Salz einer Diphenyläthersulfonsäure 403 Gew.-Teilen KMnO4 wird in 70
Teile Wasser eingerührt. In diesen Brei wird eine Lösung aus 2,0 Gew.-Teilen 35
%iges H202 8,0 Gew.-Teilen Wasser 0,0125 Gew.-Teilen eines Alkylsulfonats mit C12-C15
eingerührt.
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Nach 15 Minuten ist die verschäumte Masse soweit verfestigt, daß,
wie in Beispiel 1 beschrieben, eine Kappe aus ungeschäumtem Material aufgegossen
wird.