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Verfahren zum Verbessern der Eigenschaften von porösen Bau- und Werkstoffen
Poröse Bau- lind Werkstoffe, wie Massen auf der Biasis. von Zement, Gips, Magnes
azem.ent oder anderen Bindemitteln, ebenso die porösen organischen oder natürlichen
Bau-und Werkstoffe besitzen mancherlei Nachteile, wie Wasserdurchlässigkeit bzw.
-empfindlichkeit, chemische Resistenz und schließlich eine nicht allen: Ansprüchen
genügende mechanische Festigkeit und Widers tandsfähiigkeit.
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Es wurde schon-vers:ucht, poröse Bau- und Werkstoffe durch imprägnierende
Behandlung mit Kunstharzen und ähnlichem Material, welches die Poren füllen sollte,
zu, verbessern. Wegen des schwierigen Eiindringens derartiger hochmolekularer Kolloldstoffe
in das Innere der zu behandelnden Massen konnte das Ziel auf diesem Wiege nicht
erreicht werden.
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Weiterhin wurde vorgeschlagen, Phenol und Formaldehyd zuzuführen und
diese Stoffe anschließend -in unlösliches Harz zu überführen. Dieser Arbeitsmethode
kam wegen der ungünstigen Eigenschaften des Phenols bzw. dies Phenolharzes, insbesondere
für die Behandlung von mineralischen Baustoffen, keine praktische Bedeutung bei.
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Schließlich wurden auch die Kunstharze auf .der Basis von Harnstoff
und Formalldehyd für die vorliegende Aufgabe in Betracht gezogen. Die diesbezüglichen
Vorschläge führten nicht zu befriedigenden Ergebnissen, da die Durchtränkung nicht
homogen erfolgte und die Imprägnierurig nur oberflächlich eintrat.
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Demgegenüber ermöglicht- das vorliegende Verfahren, poröse Bau- und
Werkstoffe mit verharzungsfähiigen Stoffen .auf der Basis von Harnstoff und Formalidiehyd
o. dgl. zu durchtränken und durch anschließend erfolgende Harzbildung .in stark
verbesserte, widerstiandsfähige und hochwertige Produkte zu überführen.
Es
wurde gefunden, daß.dieDurchtränkung von porösen Bau- und Werkstoffen mit Harnstoff
und Formaldehyd einwandfrei vonstatten geht, wenn diese Stoffe in wässeriger Lösung
in niedermolekularem Zustand zugeführt werden und wenn während des Tränkungsprozesses
jede merkliche Herausbildung größerer Moleküle von KolloHnatur aus den verharzungsfähigen
Substanzen unterbunden bleibt.
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Wie festgestellt wurde, kann dieser Bedingung nur durch besondere
Maßnahmen entsprochen werden. Die gewöhnlichere Gemische von Harnstoff und Formaldehyd
in den für die Harzbildung erforderlichen Verhältnissen zeigen in wässeriger Lösung,
auch wenn kein Zusatz von einem V erharzungskatalysator erfolgt, ziemlich rasche
Veränderungen in Richtung der Herausbildung von höhermolekularen Verbindungen.
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Durch einem, Zusatz von puffernd wirkenden Substanzen, wie Alkaliacetat,
Alkaliphosphat, geeigneten Ammoniakverbändunaen o. dgl., wird jedoch diese Erscheinung
praktisch beseitigt. Aber auch jede andere Maßnahme, die Entstehung von Ameisensäure
durch Oxydation des Formaldehyds zu unterbinden oder wenigstens deren Einwirkung
auf die v erharzungsfähigen Stoffe zu hindern, wirkt sich in gleicher Weise aus.
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Eine besondere Ausführungsform der Erfindung ng besteht diari:n, den
porösen Bau- und Werkstoffen Harnstoff .und Formaldehyd o. dgl. getrennt zuzuführen,
d. h. also stufenweise zu imprägnieren, um den niedermolekularen Zustand der verharzunigsfähigen
Stoffe zu sichern.
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Bei Verwendung reiner Harnstofflösung und Formaldehydlösungunterliegt
jedoch das zweite Bad, sofern man sich des Tauchverfahrens bedient, durch Wiederherauslösen
der bereits zugeführten Komponente ständigen Veränderungen., wodurch das gleichmäßige
Einbringen der Stoffe, die Homogenität der j Imprägnierung und die Ausnützung des
zweiten Bades beeinträchtigt wenden. Eine vollständige Beseitigung dieser Mängel
wird erfindungsgemäß durch folgende Arbeitsmodifikation erzielt: AIan tränkt zunächst
mit einer Harnstofflös:ung, die etwas Formaldehyd, aber überwiegend doch Harnstoff
enthält; in zweiter Stufe tränkt man mit einer Formaldehydlösung, die auch etwas
Harnstoff, aber doch überwiegend Formaldehyd enthält. Auf diesem Wege wird sch iellstmöglich
eine gleichmäßige Durchtränkung mit Harnstoff und Formaldehyd bzw. äquivalentem
Produkte erzielt.
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In Bädern, die den einen oder anderen Bestandteil im Überschuß enthalten,
ist die Verharzungstendenz an sich schon gering; sie kann durch einen Zusatz von
Puffersubstanz völlig behoben werden. Derartige Bäder behalten auch bei wiederholter
Benutzung genügend gleichmäßige Zusammensetzung und können weitestgehend ausgenutzt
werden. Es lassen sich auf diesem Wege Produkte von ganz gleichmäßigem Ausfall und
von optimaren Eigenschaften erzielen.
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Zusammensetzung und im 'NTehrstufenverfahren insbesondere auch Einwirkungsdauer
der Lösunbgem werden so bemessen, daß die porösen Stoffe die verharzungsfähigen
Komponenten in den für die Harzbildung erforderlichen Mengenverhältnissen aufnehmen.
Gegegenüber dem Bestreichen oder Spritzen der porösen Stoffe ist das Tauchen die
vollkommenereArbeitsweise. Den benutzten Lösungen können zur Erhöhung der Durchdringungsfähigkeit
Netzmittel zuggesetzt werden; sie können weiterhin auch, wenn angebracht, Weichmachungsmittel,
schließlich auch in der Kälte inaktive Verharzungskatalysatoren eilthalten. Katalysatoren
können gegelbenenfalls auch getrennt, z. B. gasförmig, zugeführt werden, wie übrigens
auch Formaldehyd gasförmig zugeführt werden kann. Die Tränkprozesse können durch
geeignete Anwendung von Vakuum und Druck vervollkommnet werden.
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Sind den porösen Bau- und Werkstoffen die verh@a,r7ungsfähi:ge.n Substanzen
in geeigneter Weise einverleibt worden, so bedarf es noch der abschließenden Verharzung,
um zum Endprodukt zu gelangen. Die Harzbildung vollzieht sich bei manchen Materialien,
z. B. Zementprodukten, beim Liegen an der Luft, wenn auch sehr langsam, bereits
in der Kälte. Hierfür dürften aktive innere Oberflächen, Sanerstoffein:wirkung und
die durch das Austrocknen bewirkte Konzentrationszunahme der verharzunigsfähigen
Stoffe ursächlich sein. Auf die Trinkbäder selbst üben solche Materialien an sich
keine schädlichen Kondensationswirkungen; aus. Rascher und vollständiger verläuft
die Verharzumg immer in der Hitze, und zwar unter geeigneten Bedingungen-, z. B.
in Gegenwart wirksamer Beschleuniger, schon bei mäßig erhöhten Temperaturen. Selbstverständlich
muß bei Stoffen, in denen Wasser ein chemisch gebundener wesentlicher Bestandteil
ist, zu hohe Temperatur und zu weite Austrocknung vermieden werden, und man arbeitet
hier zweckmäßig im abgesch:lossenen Raum bei gesättigter Wasserdainpfatmosphäre.
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Verfahrensgemäß behandeltes Material ist widerstandsfähig gegen Einflüsse
aller Art. Insbesondere Produkte, die Füllstoffe von Faserstruktur, wie Asbest,
Glaswolle, oder organische Faserstoffe enthalten oder die selbst Farserstnuktur
aufweisen, erlangen durch eine Behandlung vorliegender Art höchste Vollkommenheit.
Speziellen
Wert für die Erzielung hochwertigsten Materials besitzt die Verwendung von Thioharnstoff.
Beispiele i. Formstücke,aus Steinholz werden 2o Stunden in eine Lösung, enthaltend
in ioo Teilen wässeriger Flüssigkeit 25 Teile Thioharnstoff, 15 Teile Formaldehyd,
i Teil Natriumacetat eingelegt, dann herausgenommen, 24 Stunden an der Luft belassen
und schließlich in geschlossenem Gefäß 3 Stunden bei go°, eine weitere Stunde auf
i2o° erhitzt. Das Material ist danach bei gesteigerter Festigkeit hochgradig wasserbeständig
und resistent gegen chemische Einflüsse.
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2. Asbestzementplatten oder- röhren werden mit 2o°/oiger Harnstofflösung,
die außerdem 5 % Formaldehyd und i % Hexamethylentetramin enthält, 24 Stunden durch
Tauchen getränkt. Man entfernt oberflächlich anhaftende Lösung, trocknet 24 Stunden
an der Luft und taucht ein zweites Mal während 24 Stunden in .eine 2o °1oige Formaldehydlösung,
die außerdem io°/ä Harnstoff und o,1 °1o oktahydroanthrazenmesosulfosaures Natrium
enthält. Danach wird das Material in geschlossenem Gefäß 2 Stunden auf go° und weitere
2 Stunden auf ioo° erhitzt. Das so behandelte Material besitzt bei hoher mechanischer
Festigkeit völlige Wasserundurchlässigkeit und Resistenz gegen chemische Einflüsse.