-
-
Leichtbaustoff sowie Verfahren zu seiner Herstellung
-
Zusatz zu Patent ....... (Patentanmeldung P 31 31 548.8) Das Hauptpatent
....... (Patentanmeldung P 31 31 548.8) betrifft einen Leichtbaustoff, der geblähten
Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerust aus einem Alkalisilikat oder
einem Guanidinsilikat aufweist, wobei in der Struktur des Leichtbaustoffs Schaum-
und!oder Blähporen im Bindemittelgerüst enthalten sind. Der Porengehalt, der aus
dem Porengefüge des Bindemittelgerüsts resultiert, beträgt 95 bis 99 Vol.-%. Derartige
Leicht-3 baustoffe können Raumgewichte von 70 bis 180 kg/m und Festigkeiten von
0,09 bis 0,27 N/mm2 aufweisen. Das Verfahren zur Herstellung dieser Produkte zeichnet
sich dadurch aus, daß Mörtelmischungen aus Perlit,Wasserglas,Wasser, Härter und
Luftporenbildner zusammengemischt werden wobei die Luftporenbildner Luftporen erzeugen.
Anschließend läßt man die Mörtelmischung geformt oder ungeformt erhärten.
-
In den Mörtelmischungen kann Perlit teilweise durch Vermiculit und/oder
Blähton und/oder Schaumglas oder dgl. ersetzt werden. Zudem können die Mörtelmischungen
Bentonit und/oder Kaolin und/oder Reisschalenasche enthalten. Zur Aktivierung des
Porenbildners werden die Mörtelmischungen
leicht gerührt. Vorteilhaft
ist,wenn die Komponenten Wasserglas und Tensid getrennt zur Mischung gegeben werden,
wobei Vormischungen mit einem Reaktionspartner hergestellt und der andere Reaktionspartner
zugesetzt wird, wenn das Schäumen und/oder Blähen beginnen soll. Insbesondere werden
zwei oder mehr Vormischungen hergestellt, wobei die eine Vormischung den einen und
die andere Vormischung den anderen Reaktionspartner enthält.
-
Dieser vorgeschlagenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ausreichender
Festigkeit einen sehr leichten Leichtbaustoff zu schaffen, was dadurch gelingt,
daß bei der Herstellung der zu härtenden Mörtelmischung stabile Luftporen erzeugt
werden, deren Struktur nach der Erhärtung im wesentlichen erhalten bleibt. Der vorgeschlagene,
relativ hohe Festigkeiten aufweisende, rein mineralische Baustoff, dessen geringes
Raumgewicht sowohl aus der Porosität des Perlits als auch aus der durch den Luftporenbildner
erzeugten Struktur resultiert, ist schwer entflammbar und eigent sich insbesondere
für die Wärme- und Schallisolation.
-
Aufgabe der Erfindung ist, einen weiteren derartigen Leichtbaustoff
mit etwa dem gleichen Raumgewicht zur VerfUgung zu stellen, der höhere Anfangs-
und Endfestigkeiten liefert oder der temperaturbeständiger insbesondere hochtemperaturbeständig
sein soll.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Bekannt ist, Formkörper aus geblähten Mineralien unter Verwendung
von Calciumaluminat und Aluminiumphosphat herzustellen (DE-OS 31 15 758). Ferner
ist bekannt, Perlit und Vermiculit mit Monoaluminiumphosphat zu binden (DE-OS 28
47 807). Zur Gewährleistung einer ausreichenden Festigkeit sind nach diesem Stand
der Technik besondere Maßnahmen vorzusehen. Es müssen entweder den geblähten Mineralien
Hydrophobierungsmittel oder der Mischung Mineralfasern zugesetzt werden.
-
Darüberhinaus ist die Verwendung von Sorelzement als Bindemittel bekannt.
Beispielsweise wird in der DE-OS 30 31 086 ein Verfahren zur Herstellung von Magnesia--mörtel-
oder -estrichmassen beschrieben. Die bekannten Massen sollen verschiedene Füllstofftypen
enthalten, um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. In Kombination sollen
saugfähige,härtende und faserförmige Füllstoffe zugesetzt werden. Die Verwendung
eines Luftporenbildners wird nicht angesprochen.
-
Die Erfindung-geht einen anderen Weg und bringt Luftporen in die Mischung
ein. Normalerweise vermindern Luftporen die Festigkeit eines z.B. Festmörtels. Insofern
ist der erfindungsgemäße Weg nicht vorgezeichnet. Vielmehr ist überraschend, daß
trotz des Einbringens der Luftporen ausreichende Festigkeiten erzielt werden können.
Zudem ist nicht naheliegend, in eine Mischung, die Perlit und einen Phosphatbinder
enthält, einen Luftporenbildner einzubringen. Tatsächlich gelingt es auch nicht
ohne weiteres, in einer derartigen Mischung Luftporen zu entwickeln. Die gängigen
Luftporenbildner, die- z.B. für Frischmörtel auf Zement- und/oder Kalkbasis verwendet
werden, deren wässriges Milieu stark basisch ist, entwickeln keine ausreichenden
Mengen an Luftporen bzw. keinen stabilen Schaum in einem sauren Medium. Die erfindungsgemäß
verwendeten Bindemittel erzeugen aber ein saures Milieu; dennoch gelingt die Luftporenbildung
insbesondere mit einem Ammoniumsalz des Alkylpolyglykoläthersulfats. Dieses Produkt,
das unterder Bezeichnung Zeliquid LP-2 bzw. HoEß1703 von der Firma Hoechst AG an
die Baustoffindustrie geliefert wird, gilt als stark schäumendes Baustoffzusatzmittel,
das insbesondere zur Her-
stellung poröser Gipsmassen verwendet
werden soll. Gipsmassen weisen ein neutrales bis schwach basisches Milieu auf, so
daß die Verwendung dieses bekannten Baustoffzusatzmittels für die Zwecke der Erfindung
von Haus aus nicht geeignet erscheint. Offenbar bewirkt die hohe spezifische Oberfläche
des Perlits mit dem Zusatzstoff Reaktionen, die die Luftporenbildung trotz des sauren
Milieus unterstützen.
-
Denkbar ist aber auch, daß Perlit eine Art Pufferwirkung erzeugt,
so daß der pH-Wert des Milieus nicht auf die Bildung derLuftporen durchschlägt.
Eine begründete Erklärung für die sehr gute Luftporenbildung in den erfndungsgemäßen
Massen konnte bisher noch nicht gefunden werden.
-
Die Erfindung sieht zum einen vor, Sorelzement als Bindemittel zu
verwenden. Demgemäß werden erfindungsgemäße Leichtbaustoffe aus Mischungen folgender
Zusammensetzungen hergestellt: 30 bis 70 Gew.% Perlit 20 bis 35 Gew.% MgO 20 bis
35 Gew.% MgCl2 x 5 H2 0 0,01 bis 1,0 Gew.% Luftporenbildner Die Körnung des Perlits
liegt vorzugsweise im Bereich von 0 bis 1 mm. Als Luftporenbildner wird vornehmlich
ein Ammoniumsalz des Alkylpolyglykolähthersulfats verwendet. Dieses Produkt wird
von der Firma Hoechst AG unter der Bezeichnung HoeS 1703 oder Zelequid LP-2 angeboten.
Es handelt sich um eine gelbe klare Flüssigkeit, die anionenaktiv und mit anionenaktiven
und nichtionogenen Tensiden verträglich ist. Ihr Aktivgehalt beträgt 56 + 1,5 %.
Das Zusatzmittel ist sehr
gut beständig gegen die Härtebildner
des Wassers und in Wasser sehr gut löslich. Die Lagerfähigkeit ist bis etwa -200C
gegeben. Die Viskosität der Flüssigkeit bei 20 0C (nach Hoeppler) beträgt etwa 3OmPas.
Die Dichte der Flüssigkeit liegt bei etwa 1,03 g/cm³.
-
Die folgenden Beispiele geben Rezepturen an, die den Einfluß der Bindemittelmenge
und anderer Parameter verdeutlichen.
-
Beispiel 1 Es wurde eine Mischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
* 2 1 Perlit (Körnung 0 bis l mm; Schüttgewicht 40g/l) 30g MgO 30g MgCl2 x 5 H20
O,5g Zeliquid LP 2 180g Wasser Dabei wurde zunächst eine Vormischung aus Perlit
und MgO erstellt und diese der Mischung bestehend aus MgC12 x 5 H20 dem Luftporenbildner
und Wasser zugemischt. Das Wasser diente zur Verteilung des Bindemittels und zur
Homogenisierung der Mischung. Die Gesamtmischung wurde in eine Form gefüllt und
bei etwa 12 N/mm² gepreßt. Nach einer 24-stündigen Erhärtung ergaben sich ein Raumgewicht
von 140g/l und eine Kalkdruckfestigkeit von 0,06 N/mm2 Die Herstellung der Vormischung
ist zweckmäßig, weil dadurch die Homogenisierung der Mischung besser gewährleistet
werden kann. Im Zusammenhang damit wird das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit
günstig beeinflußt.
-
*(2 1 = zwei Liter)
Beispiel 2 Entsprechend Beispiel
1 wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung angesetzt.
-
2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40g/l) 60 g MgO 60
g MgCl2 x 5 H20 0,2 g Luftporenbildner 200 g Wasser Es wurden wiederum zwei Vormischungen
hergestellt, die anschließend zusammengemischt wurden. Die Mischung wurde in eine
Form gegossen. Dabei ergaben sich ein Raumgewicht von 140 g/l und eine Druckfestigkeit
von 0,1 N/mm2. Die gleiche Mischung wurde in eine Form gegeben und anschließend
mit 12 N/mm² gepreßt. Dabei ergab sich ein Raumgewicht von 218 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit
von überQ35 N/mm².
-
Dieses Beispiel verdeutlicht, daß das Pressen einen erheblichen Einfluß
auf das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit hat. Mit dem Mittel des Pressens
können insofern diese Parameter in weiten Grenzen variiert werden.
-
Beispiel 3 Entsprechend Beispiel i wurde eine Gesamtmischung aus Vormischungen
hergestellt, wobei die Gesamtmischung die folgende Zusammensetzung aufwies: 2 1
Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40g/l) 60 g MgO 60 g MgCl2 x 5 H20 1 g
Luftporenbildner 170 g Wasser
Die Mischung wurde in eine Form gegeben.
Anschließend erfolgte eine Pressung mit 12 N/mm2. Nach 24-stündiger Aushärtung ergab
sich ein Raumgewicht von 167 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,24 N/mm². Nach
28 Tagen betrug die Kaltdruckfestigkeit 0,297 N/mm². Eine Dampfhärtung, die nach
der 24-stUndigen Härtung durchgeführt worden ist, indem der Formkörper mit Wasserdampf
beaufschlagt wurde, führte zu einer Erhöhung der Druckfestigkeit auf 0,288 N/mm²,
wobei die Dampfhärtung lediglich eine halbe Stunde durchgeführt worden war.
-
Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung sieht eine Phosphatbindung
der Leichtbaustoffe vor. Verwendet wird ein Gemisch aus einer Phosphorsäure und
Aluminiumhydroxid oder ein handelsübliches Aluminiumphosphat.
-
Bevorzugt werden die folgenden Mischungen: 35 bis 70 Gew.% Perlit
10 bis 35 Gew.% Aluminiumhydroxid (Al (OH)3) 10 bis 35 Gew.% Phosphorsäure 0,05
bis 1 Gew.% Luftporenbildner oder 35 bis 70 Gew.% Perlit 20 bis 70 Gew.% Aluminiumphosphat
0,05 bis 1 Gew.% Luftporenbildner Diesen Mischungen wird zur Erleichterung der Homogenierung
Wasser zugesetzt. Die Wassermengen richten sich nach den jeweiligen Erfordernissen
der Mischaggregate.
-
Als Luftporenbildner wird vorzugsweise Zeliquid LP-2 verwendet. Zweckmäßig
ist, eine Vormischung aus Perlit und Aluminiumhydroxid oder Perlit und Aluminiumphosphat
und eine weitere Vormischung aus den anderen Bestandteilen der Mischung herzustellen
und die Vormischungen zusammenzumischen. Anschließend erfolgt die Aushärtung durch
Wärmeeinwirkung. Vorzugsweise wird bei Temperaturen von 350 bis 6000C, insbesondere
bei 380 bis 4200C, ausgehärtet.
-
Zweckmäßig ist auch in diesem Fall, die Raumgewichteund die Festigkeiten
des ausgehärteten erfindungsgemäßen Leichtbaustoffs durch eine leichte Pressung
zu beeinflussen.
-
Dabei kann in überraschender Weise durch die Pressung eine Erhöhung
der Kaltdruckfestigkeit erzielt werden, obwohl das Raumgewicht durch die Pressung
nicht verändert wird.Durch die Pressung sollte die Struktur der Luftporen nicht
zerstört werden.
-
Mit den oben angegebenen Mischungsverhältnissen lassen sich insbesondere
Leichtbaustoffe mit Raumgewichten von 100 bis 220 g/l und mit Kaltdruckfestigkeiten
von 0,15 bis 0,40 N/mm2 herstellen.
-
Als Perlit wird zweckmäßigerweise Blähperlit im Kornbereich von 0
bis 6 mm und im Schüttgewichtsbereich von 20 bis ;20g/l, vorzugsweise 20 bis 60
g/l verwendet.
-
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Erfindung bezüglich des
phosphatgebundenen erfindungsgemäßen Leichtbaustoffs.
-
Beispiel 4 Es wurde eine Vormischung aus *von
2 1
Perlit (Körnung O bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 sowie eine weitere
Vormischung aus 50 g H3P04 (85%ige Phosphorsäure) 0,5 g Zeliquid LP-2 150 g Wasser
hergestellt.
-
Anschließend wurden die Vormischungen zusammengemischt und die Gesamtmischung
in Formen gefüllt. Es erfolgte eine Pressung mit 12 N/mm . Danach wurde bei 4000C
eine halbe Stunde lang ausgehärtet. Nach dem Erkalten der Formkörper ergaben sich
Produkte mit einem Raumgewicht von 150 g/l und einer Kaltdruckfestigkeit von 0,29
N/mm².
-
Beispiel 5 Es wurde eine Mischung aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
2 1 Perlit (Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 55 g Aluminiumphosphatbinder
(Fabulit der Firma Chemische Werke Budenheim) 0,5 g Zeliquid LP-2 170 g Wasser Die
Mischung wurde in Formen gefüllt und mit 12 N/mm2 gepreßt. Danach erfolgte eine
Aushärtung bei 400 °C. Die erkalteten Produkte wiesen ein Raumgewicht von 130 g/l
und eine Festigkeit von 0,16 N/mm² auf.
-
Beispiel 6 Aus zwei Vormischungen entsprechend Beispiel 4 wurde eine
Mischung folgender Zusammensetzung hergestellt:
2 1 Perlit (Körnung
0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 50 g H3 P04 0,5 g Zeliquid LP-2 200
g Wasser Die Mischung war gießfähig und wurde in Formen gegossen.
-
Anschließend erfolgte eine Aushärtung bei 400 °C. Das erkaltete Produkt
wies ein Raumgewicht von 140 g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,03 N/mm² auf.
-
Beispiel 7 Entsprechend Beispiel 4 wurde aus zwei Vormischungen eine
Gesamtmischung folgender Zusammensetzung hergestellt: 2 1 Perlit Körnung 0 bis 1
mm; Schüttgewicht 40 g/l) 70 g A1(OH)3 100 g H3P04 0,5 g Zeliquid LP-2 120 g Wasser
Das Gemisch wurde in Formen gegeben und mit 12 N/mm² gepreßt.
-
Anschließend erfolgte eine Aushärtung bei 400°C. Das erkaltete Produkt
hatte ein Raumgewicht von 212g/l und eine Kaltdruckfestigkeit von 0,36 N/mm2.
-
Beispiel 8 Entsprechend Beispiel 4 wurde aus zwei Vormischungen eine
Gesamtmischung mit folgender Zusammensetzung hergestellt:
2 1 Perlit
(Körnung 0 bis 1 mm; Schüttgewicht 40 g/l) 35 g A1(OH)3 50 g H3P04 2 g Zeliquid
LP-2 200 g Wasser bei Die Mischung wurde in Formen gegossen und/4000C ausgehärtet.
-
Es ergaben sich Produkte mit einem Raumgewicht von 77 g/l und einer
Druckfestigkeit von 0,01 N/mm².
-
Aus obigen Beispielen ergibt sich, daß das Raumgewicht und die Kaltdruckfestigkeit
durch den Bindemittelanteil und die Pressung aber auch durchden Anteil des Luftporenbildners
beeinflußt werden kann.
-
Die erfindungsgemäßen phosphatgebundenen Leichtbaustoffe sind temperaturbeständig
zumindest bis etwa 8000C. Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Produkte eine
Anerst 0 wendungsgrenze/bei etwa 1360 C auf. Sie sind demgemäß besonders geeignet
in Kombination mit feuerfesten Produkten.
-
Anhand der Zeichnung wird die Struktur des erfindungsgemäßen Leichtbaustoffes
näher erläutert.
-
Der als Leichtbauplatte 1 angedeutete erfindungsgemäße Leichtbaustoff
weist in seiner Struktur Perlitkörner 2 in dichter Schüttung auf, wobei die Perlitkörner
durch das Bindemittelgerüst 3 miteinander verbunden sind. Daraus resultiert im wesentlichen
die Festigkeit des Leichtbaustoffes. In der Struktur sind ferner Poren 4 vorhanden,
die aus dem Blähprozeß oder Schäumprozeß resultieren und
deren
Porenwandungen von der Bindemittelgerüstsubstanz gebildet werden. Diese Ausgestaltung
der Struktur wird in der Zeichnung durch das schedatische Bild der Lupe 5 verdeutlicht.
-
- Leerseite -