DE3429682A1

DE3429682A1 - Leichtbaumaterial unter verwendung von kalziumsulfathalbhydrat als bindemittel

Info

Publication number: DE3429682A1
Application number: DE19843429682
Authority: DE
Inventors: Gerald 3280 Bad Pyrmont Hilscher; Heiko 3452 Bodenwerder Pundt
Original assignee: Rigips GmbH
Current assignee: Saint Gobain Rigips GmbH
Priority date: 1984-08-11
Filing date: 1984-08-11
Publication date: 1986-02-20

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Leichtbaumaterial unter Verwendung von Kalziumsulfathalbhydrat als Bindemittel, das insbesondere für den Innenausbau in Form von Platten und Massen Verwendung findet.
Insbesondere für den Innenausbau ist es bekannt, Formkörper in Form von Platten oder Steinen zu verwenden, die bestimmten Kriterien gehorchen, insbesondere leicht sind und auch den Brandschutzanforderungen genügen.
Für den Innenausbau kommt somit als Material beispielsweise in Frage Steine aus Gasbeton, die den Brandschutzeigenschaften gut entsprechen, aber ein relativ hohes Gewicht haben und deshalb wiederum eine ungünstige Wärmeleitzahl. Als 1 nnenausbaumaterial sind schließlich Holzfaserwerkstoffe in Gebrauch, die schon aufgrund der erforderlichen Brandschutzeigenschaften und anderer Merkmale wenig geeignet sind, wobei auch die hohen Gestehungskosten eine Rolle spielen.
Es ist schließlich bekannt, Blähton zu verarbeiten, der zwar gute Festigkeitseigenschaften besitzt und unbrennbar ist, aber nicht mit den gewünschten niedrigen Raumgewichten wirtschaftlich hergestellt werden kann, und außerdem wegen des Brennprozesses, den er durchlaufen muß, einen hohen Energiebedarf verlangt und dadurch kostenträchtig ist. Ahnliches gilt für geblähte Naturgläser, wie Perlit und Vermiculit.
Als ein außerordentlich wichtiger und als Baustoff aus der heutigen Bauwelt, insbesondere aus dem Innenausbau, nicht wegzudenkender Baustoff ist Gips anzusehen, und auch aus Gips fertigt man Platten in der unterschiedlichsten Form an, die zur Verringerung des Gewichts geschäumt sind und eine Dichte erreichen, die im Bereich von 600 kg/m3 liegt. Versuche, diese Dichte weiter zu verringern, basieren im wesentlichen auf der physikalischen oder chemischen Erzeugung von Gasblasen in der wäßrigen Gipsausgangsmasse. Baustoffe, die auf diese Weise erzeugt werden, haben jedoch eine so geringe Festigkeit, daß sie für eine baupraktische Anwendung nicht in Frage kommen.
Besondere Bedeutung als Baumaterial aus Gips haben Platten erlangt, die als Gipskartonplatten und Gipsfaserplatten allgemein bekannt sind. Gipskartonplatten sind Platten unterschiedlicher Stärke und Abmessungen, die aus einem Gipskern bestehen, der zur Verringerung des Gewichts aufgeport ist und mit einer Ummantelung aus einem Karton versehen ist. Dieses vorzügliche Baumaterial findet ausgedehnte Anwendung im Innenausbau.
Neben solchen Platten gibt es noch die Gipsfaserplatte, die beispielsweise beschrieben ist in der DE-OS 15 71 466 und die man aus Halbhydratgipsen und beispielsweise Papierfasern erzeugt. Damit der Gips abbinden und seine permanente Form als Platte erhalten kann, muß solchen Gemischen Wasser zugesetzt werden. Um nun die Platte formen zu können, ist meistens auch ein größerer Wasseranteil erforderlich als zum tatsächlichen Abbinden des Gipses benötigt wurde. Das bedeutet wiederum, daß solche Platten getrocknet werden müssen unter Aufwendung erheblicher Energiemengen. Es ist daher seit Anbeginn das Bestreben, die Wassermenge möglichst auf die stöchiometrische Menge zu begrenzen, was auch in der oben genannten DE-OS 15 71 466 zum Ausdruck kommt.
Da diese Platten im Preßverfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich hergestellt werden, will man erreichen, daß mit Beendigung des Preßvorganges die Platte praktisch trocken ist und nicht künstlich getrocknet zu werden braucht, höchstens eine kurzfristige Lagerung bei Umgebungstemperatur verlangt.
Es ist schließlich bekannt, zum Zwecke der Isolation gegen den Wärmedurchgang oder gegen Raumschall Massen zu verwenden, die eine Vielzahl kleiner Hohlräume enthalten, beispielsweise Glasfaserdämmstoffe oder geschäumte Dämmstoffe aus Kunststoff. In der aufgeporten Gipsbauplatte oder mit der Verwendung des Schaumgipses will man das ebenfalls erreichen.
Es sind also mehrere Bedingungen zu stellen an einen Baustoff dieser Art. Er soll den Brandschutzbestimmungen entsprechen, er soll gegen Wärme und Schall isolieren und er sollte möglichst preisgünstig herstellbar sein. All diese Forderungen werden jeweils nur zum Teil von dem einen oder dem anderen der bekannten Baustoffe erfüllt.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Baustoff vorzuschlagen auf Gipsbasis, der sowohl ein günstiges Brandverhalten hat, einen möglichst geringen Energiebedarf für seine Herstellung aus Rohstoffen mit niedrigen Gestehungspreisen und guter Verfügbarkeit herstellbar ist, eine Druckfestigkeit besitzt, die > 0,02 N/mm3 ist, eine Wärmeleitzahl <0,1 W/mK und ein Raumgewicht zwischen 100 und 500 kg/m3 aufweist und wobei dieser Baustoff sowohl als Masse, aber auch als Formkörper anwendbar und herstellbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Baustoff mit Kalziumsulfathalbhydrat als Bindemittel und einer Faserverstärkung dadurch, daß der Leichtbaustoff mit einem Faserverstärkungsanteil von 5 - 25 Gew.-% wasseraufnahmefähigem Faserstoff, bezogen auf das Kalziumsulfathalbhydrat und einem Wasser/Gipsverhältnis von >1,5 während des Abbin -dens angemacht ist.
Es war dabei völlig überraschend, daß man einen praktisch universell als Masse, insbesondere gießfähige Masse, und als Masse zur Herstellung von Formkörpern verwendbaren Baustoff erhält, der trotz eines hohen Faseranteiles sehr gut verarbeitbar ist, wenn ein hoher Wasseranteil vorhanden ist. Die Masse läßt sich gießen, beispielsweise zur dämmenden Ausfüllung von Hohlräumen und die Masse läßt sich formen zu Platten, beispielsweise zu Dämmplatten oder zu Platten, die mit anderen Platten verbunden sogenannte Sandwichplatten bilden.
Trotz des hohen Wasseranteiles können nach diesen Regeln hergestellte Platten an der Luft getrocknet werden und benötigen keine künstliche Trockhung mit hohem Energiebedarf.
Das gleiche gilt für die Füllmassen, die in Hohlräume, beispielsweise Zwischenwandhohlräume, eingegossen dämmende Funktionen übernehmen.
Trotz dieses bereits sehr reduzierten Raumgewichts durch die Art der Herstellung solcher Platten läßt sich das Raumgewicht weiter reduzieren, wenn man in die Masse ein Schaummittel einarbeitet und weitere wasserbindende Stoffe, z. B. Methylzellulose,r hochdisperse Kieselsäuren und ähnliches.
In Verfolg des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, ein Teil des als Bindemittel dienenden Kalziumsulfathalbhydrats durch Zement oder Kalk zu ersetzen.
Durch die erfindungsgemäße Masse ist es beispielsweise möglich, in Zwischendecken und Zwischenwänden erfindungsgemäße Massen in Plattenform einzusetzen oder einzufüllen oder sogenannte Sandwichplatten herzu stellen, die beispielsweise aus einer mittleren Platte der erfindungsgemäßen Art bestehen und beiderseits aufgebrachte Gipsfaser- oder Gipskartonplatten.
Durch die erfindungsgemäße Masse können so beispielsweise orgnische Dämmstoffe, die im Brandfall giftige oder gesundheitsgefährdende Gase entwickeln, völlig vermieden werden, und darüber hinaus kann der in zunehmendem Maße anfallende Industrie- oder Chemiegips beispielsweise aus der Rauchgasentschwefelung, vorteilhaft einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden. Das Herstellungsverfahren einer solchen Masse ist an sich bereits aus den obigen Ausführungen zu entnehmen.
Die wasseraufnahmefähigen Faserstoffe sind vorzugsweise Zellulosefasern aus der Naßaufbereitung von Altpapier, beispielsweise mit den in der Papierindustrie gebräuchlichen Maschinen oder eine Trockenaufbereitung solcher Fasern unter Verwendung geeigneter Mahlaggregate, beispielsweise Zentrifugal-Planscheibenmü h len. Statt der Papierfasern könnten auch entsprechende andere Zellulosefasern verwendet werden, beispielsweise Holzfasern. Die Faserlänge kann zwischen 1 und 20 mm Länge liegen. Eine vorteilhafte Masse hat ein Gemisch aus unterschiedlich langen Fasern. Solchermaßen erzeugte Zellulosefasern werden mit dem -Halbhydratgips und gegebenenfalls weiteren Additiven trocken vorgemischt in geeigneten Mischern,und auf der Baustelle vor Ort erfolgt dann die Zugabe des Anmachwassers, worauf die erhaltene Naßmischung beispielsweise mit Putzmaschinen an den Ort ihrer Anwendung transportiert wird. Eine solchermaßen hergestellte Masse kann auch zur diskontinuierlichen Fertigung von Le ichtbauplatten dienen, die in Formen ähnlich wie bei der Gasbetonherstellung geformt werden. Die trocken oder naß aufbereiteten Fasern werden dazu wieder mit dem Halbhydratgips, Additiven oder einem Anteil Zement oder Kalk auf Kosten des Halbhydratgipses vermischt und mit dem erforderlichen Wasser angemacht und in Formen gegossen. Die Trocknung der abgebundenen Platte erfolgt an der Luft, kann natürlich auch unter künstlicher Wärmeeinwirkung erfolgen, ähnlich wie Gipswandplatten anderer Art auch.
Die erfindungsgemäßen Leichtbauplatten können auch von größeren Blöcken durch Zersägen hergestellt sein.
Bei der kontinuierlichen Fertigung würde man auf Bandanlagen arbeiten ähnlich der Anlagen der Gipskartonplattenherstellung. Die fertige Platte würde mechanisch durch Schleifen, Sägen oder Fräsen nachbehandelt. Die Oberfläche kann beschichtet sein, beispielsweise mit einer Wasserglaslösung oder mit organischen Lösungen bzw. Dispersionen, um sie gewissen Verwendungszwecken anzupassen.
Eine sehr interessante Anwendungsart ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Leichtbaustoffes als gießfähige Masse, indem man die Masse in Hohlräume eingießt und abbinden läßt.
Die erfindungsgemäßen Leichtbauplatten können nun noch zu Sandwichplatten durch Verbinden bzw. Verkleben mit anderen Leichtbauplatten oder Bauplatten oder Folien hergestellt werden oder indem man in einer Form die Seitenwände aus Bauplatten bestimmter Art herstellt und die erfindungsgemäße Masse zwischen die beiden Platten eingießt und den Hohlraum so ausfüllt und natürlich trocknet.
Eine Masse, die sowohl als gießfähige Masse als auch als Masse zur Herstellung von Platten geeignet wäre, besteht z B. aus 10 Teilen Papierfasern aus Altpapier, 90 Teilen Stuckgips und 200 Teilen Wasser.
Nach Beendigung der Trocknung erhält man so einen Baustoff mit den folgenden Eigenschaften: Raumgewicht 0,4 g/cm3 Druckfestigkeit 0, 8 N /mm2 Biegezugfestigkeit 2,0 N/mm2 E-Modul 1000 Nimm2 Wärmeleitzahl 0,07 WlmK Im Vergleich dazu würde eine Platte aus mit Luft aufgeschäumtem Gips, sogenanntem Porengips, mit 90 Teilen Stuckgips und 80 Teilen Wasser sowie einem Luftverbrauch von 100 1 pro 160 kg Frischmörtel nach der Trocknung einen Baustoff mit den folgenden Eigenschaften liefern Raumgewicht 0,5 g/cm3 Druckfestigkeit 0,4 glmm2 Biegezugfestigkeit 0, 2 g/mm2 E-Modul 150 N/mm2 Wärmeleitzahl 0,2 W/mK Daraus ist zu ersehen, daß der erfindungsgemäße Baustoff einen beträchtlichen technischen Fortschritt erbringt gegenüber an sich bekannten Leichtbaustoffen, wobei die Einfachheit der Herstellung, die Preiswürdigkeit und Verfügbarkeit der einzusetzenden Stoffe nicht außer Acht gelassen werden darf.
Nachfolgend soll nun anhand der Zeichnung mit der einzigen Figur eine Ausführung eines plattenförmigen Elements erfindungsgemäßer Art näher beschrieben werden.
In der perspektivischen und schematischen Darstellung der Zeichnung ist ein plattenförmiger Formkörper oder ein Bauelement der Obersichtlichkeit wegen auseinandergezogen dargestellt, das aus einer Schicht 1 besteht, die aus dem Leichtbaustoff gemäß der vorliegenden Erfindung als plattenförmiges Element hergestellt ist. Dieses plattenförmige Element ist aus einem hohen Faseranteil und insbesondere Kalziumsulfathalbhydrat mit einem hohen Wasseranteil, wie oben dargelegt, beispielsweise durch Gießen in einer Form erzeugt.
Die Herstellung kann natürlich auch kontinuierlich auf einer Bandanlage stattfinden. Da nach Abbinden und Erhärten das Teil 1 bearbeitbar ist, wie jedes andere plattenförmige Material, kann es auf bestimmte Abmessungen zugeschnitten, oberflächlich geschliffen und geglättet werden, und insbesondere die großen Flächen 2 können mit einem Kleber versehen werden, so daß das Teil 1 auf seinen großen Seitenflächen mit Deckschichten beschichtbar ist, die wiederum aus Platten 3 bzw. 4 bestehen.
Der Formkörper bzw. das Bauelement muß nicht beidseitig mit Platten 3 und 4 beschichtet sein, sondern es kann auch einseitig mit diesen Platten beschichtet sein. Bei den Platten 3 und 4 handelt es sich beispielsweise um Gipsfåserplatten handelsüblicher Dicken oder um Gipskartonplatten, aber auch um latten eus einem Holzmaterial oder aus Kunststoff.
Die Platten 3 und 4, die als Deckschichten auf dem mittleren Dämmstoffkern 1 liegen können auch versetzt zu der mittleren Schicht 1 angeordnet sein, so daß sich Elemente mit nut- und federförmigen Seitenrändern ergeben. Die Abmessungen eines solchen Schichtstoff- oder Sand wichelements können jedes praktische Maß haben, zumal die Mittelschicht 1 wegen des geringen Raumgewichts große Abmessungen und große Dämmstoffschichtdicken zuläßt. Das Verkleben der Schichten oder Platten miteinander kann durch Verwendung üblicher Klebstoffe erfolgen.
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Claims

Ansprüche 1. Leichtbaumaterial unter Verwendung von Kalziumsulfathalbhydrat als Bindemittel und Fasern und weiteren Bestandteilen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustoff mit einem Wasser/Gipsverhältnis von > 1,5 während des Abbindens angemacht ist.
2. Leichbaumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustoff, bezogen auf das Bindemittel, 5 bis 25 Gew.-% wasseraufnahmefähiger Faserstoffe enthält.
3. Leichbaumaterial nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustoff vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Fasern enthält, die aus Zellulose, insbesondere aus Altpapier, bestehen.
4. Leichbaumaterial nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustoff zusätzlich ein Schaummittel und/oder weitere wasserbindende Stoffe, wie Methylzellulose, hochdisperse Kieselsäuren und der gleichen enthält.
5. Leichbaumaterial nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Bindemittels Kalziumsulfathalbhydrat durch einen Anteil von Zement und/oder Kalk ersetzt ist.
6. Verwendung eines Leichtbaustoffes nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtbaustoff zum Ausfüllen von Hohlräumen durch Gießen dient oder zur Herstellung von Platten im diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Verfahren.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten oberflächlich durch Tauchen oder Besprühen mit Kunststofflösungen oder Dispersionen verfestigt sind.
8. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten durch ein- oder beidseitige Beschichtung mit anderen massiveren Bauplatten zu sogenannten Sandwichelementen verarbeitet sind.