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Verfahren zur Herstellung von Magnesiazement nach Art des Sorelzements
Die Erfindung zielt darauf ab, Magnesiazement nach Art des Sorelzetnentes, der im
allgemeinen aus Magnesia und @lagnesiumchloridlösung hergestellt wird, so darzustellen,
daß er unter Verwendung üblicher oder erreichbarer Rohstoffe neben besonderer Festigkeit
auch eine den jeweiligen Erfordernissen entsprechende weitgehende Raumbeständigkeit
aufweist.
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Einer der hauptsächlichsten Bestandteile des Sorelzementes, das Bindemittel,
ist Magnesiumoxyd. Dieses wird in der Technik als kaustisch gebrannte Magnesia,
die aus natürlichen Rohmagnesiten erbrannt ist, sowie als synthetische, gebrannte
Magnesia oder in Form von gebranntem Dolomit, auch in teilweise entsäuertem Zustande,
in gemahlener Form angewendet.
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Ferner wird dem Sorelzement zu seiner Bildung Magnesiumchlorid oder
statt dessen in einigen Fällen Magnesiumsulfat in Lösung zugesetzt. Nach dein heutigen
Stand der Technik wird immer nur eines dieser beiden Salze zur Bildung des Sorelzementes
verwendet.
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Der katistisch gebrannte Magnesit ist verschiedenen Ursprungs. Er
kann aus amorphen (kryptokristallinen) oder kristallinen Rohmagnesiten erbrannt
werden.
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Es ist bekannt, daß kristalline -.\iagnesite bzw. Dolomite den Erfordernissen
der Magnesia als Bindemittel für Sorelzement durch den Ablauf des Brennprozesses
nur schwer nahezubringen sind. So wird bereits in der deutschen Patentschrift Nr.
291 686 ein Verfahren beschrieben, das besondere Maßnahmen, wie z. B. den Zusatz
von Wasserdampf in die Ofenatmosphäre, vorsieht. Es ist auch bekannt, bindungsträge
Magnesia, insbesondere aus kristallinen Magnesiten, durch Behandlung
mit
Wasser oder Wasserdampf, allenfalls unter Druck und durch erneutes Ausglühen, wieder
reaktionsfähig zu machen. Aber alle diese Maßnahmen - führen vor allem nicht zu
dem Ziel, reaktionsfähige und gleichzeitig raumbeständige Magnesia herzustellen.
Bei Verwendung von Dolomiten, insbesondere in teilweise entsäuertem Zustande, liegen
diese Verhältnisse noch schwieriger, da einerseits nur ein geringerer Gehalt an
reaktionsfähiger Magnesia vorhanden ist, andererseits bei der partiellen Entsäuerung
besondere Rücksicht auf die Vermeidung der Bildung von freiem CaO genommen werden
muß, so daß insbesondere die Führung des Brandes in bezug auf die Kornverdichtung
der Magnesia nicht immer so geführt werden kann, daß die beim Brennen entstehende
Magnesia reaktionsfähig ist und raumbeständige Mörtel ergibt.
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Es ist auch bekannt, dem Sorelmörtel aus Magnesia und Magnesiumchlorid
gemäß der deutschen Patentschrift 695 802 Harnstoff oder dessen Derivate
oder gemäß der deutschen Patentschrift 5o8650 Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte
zur Verbesserung der Erhärtung und der Festigkeit zuzusetzen.
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Gemäß der deutschen Patentschrift 729 664 «erden dem Magnesiazement
Thoriumverbindungen bzw. Salze in erheblicher Menge zum Zwecke der Verbesserung
seiner Eigenschaften zugesetzt.
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Die deutsche Patentschrift 726 905 beschreibt ein Verfahren,
nach welchem Magnesiazementmassen mit Lösungen von Cellulosederivaten, z. B. Nitrocellulose,
versetzt werden.
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Die Zugabe von Wasserglaslösung allein oder in Verbindung mit Metallsalzen
ist ebenfalls bekannt. Ebenso ist der Zusatz von Kupferverbindungen in Form des
Oxyds oder von Cu-Salzen zur Verbesserung der Eigenschaften von Magnesiazement vorgeschlagen
worden.
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Aber alle diese Verfahren haben zum Teil nicht zu dem gewünschten
Erfolg geführt bzw. konnten sich in der Technik oder auch aus wirtschaftlichen Gründen
nicht durchsetzen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Sorelzementmörtel,
die mit Magnesiumchloridlösungen angemacht sind, im allgemeinen treiben, während
mit Magnesiumsulfatlösungen hergestellte durchweg Schwindneigung zeigen. Man wußte
zwar, daß für die Verwendung von Magnesiazement z. B. in der Steinholz-, Kunstmarmor-
und Schleifmittelindustrie neben hinreichenden Erhärtungseigenschaften die Raumbeständigkeit
des Bindemittels von ausschlaggebendem Einfluß auf den Erfolg ist. Ferner wurde
festgestellt, daß besonders reaktionsfähig, z. B. durch die Führung des Brandes,
hergestellte Magnesia in der Regel in den üblichen Zusammensetzungen entgegen den
Erwartungen keine solche Raumbeständigkeit aufweist, wie sie den Anforderungen der
Technik entspricht. Das gleiche gilt für reaktionsträge bzw. reaktivierte Nlagnesia
wie auch synthetische Magnesia.
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Gemäß der Erfindung wurde erkannt, daß sich bei Anwendung von Salzlösungsgemischen
aus wasserlöslichen Sulfaten und Chloriden zweiwertiger Metalle, wie Fe, Zn, Co,
Cu, Mn, insbesondere von Magnesiumsulfat und Magnesiumchlorid, zwecks Herstellung
von lb-lagnesiazement nach Art des Sorelzementes aus Magnesit, Dolomit (auch in
teilweise entsäuertem Zustande) oder aus deren Gemischen die Schwierigkeiten bezüglich
der Raumbeständigkeit beheben lassen. Erfindungsgemäß läßt sich die Schwindneigung
der Sulfatmörtel mit der Treibneigung der Chloridmörtel dadurch in Einklang bringen,
daß dem Mörtel die zu seiner Erhärtung erforderliche Salzlösung in der Zusammensetzung
bzw. in dem Verhältnis Chlorid zu Sulfat in solcher Konzentration zugesetzt wird,
daß die von der Technik geforderte Raumbeständigkeit sowie die erforderliche Erhärtung
erzielt werden. Dabei ist von besonderem Vorteil, daß nicht so ängstlich auf die
Einhaltung der Herstellungsbedingungen bei der Herstellung der Magnesia geachtet
werden muß, wie z. B. beim Brennen von Dolomit zwecks Herstellung teilweise entsäuerten
Dolomits.
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Weiter hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß beiAnwendung
dieserLösungsgemische aus Chloriden und Sulfaten, z. B. Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat,
nicht nur die Möglichkeit besteht, die Raumänderungen der Sorelzementmassen auch
in Anpassung an die verwendeten organischen und anorganischen Füllstoffe zu regeln,
sondern es wurde bei der Ausführung der Versuche gemäß der Erfindung gefunden, daß
auch die Erhärtung und die damit zusammenhängende Festigkeit der Mörtel bei Anwendung
solcher Lösungsgemische eine wesentliche Steigerung erfährt. Diese Steigerung wirkt
sich insbesondere auf die Anfangsfestigkeiten von 3 und 7 Tagen aus, so daß hierdurch
eine erhebliche Beschleunigung der Erhärtung und entsprechende Vorteile in der Anwendung
der Mörtel feststellbar sind.
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Ferner wurde festgestellt, daß die günstigsten Ergebnisse erzielt
werden, wenn das Verhältnis Chlorid zu Sulfat in den Salzlösungsgemischen in den
Grenzen von 1 : 0,5 bis i : o,95 gehalten wird. Ferner wurde gefunden, daß mit Rücksicht
auf die verschiedenen Löslichkeitsverhältnisse der Salze und dem relativ hohen Wassergehalt,
z. B. der Mg S 04-Lösungen, wesentliche Vorteile bei Anwendung höherer Konzentration
der Mg C12 Lösung, als dem derzeitigen Stand der Technik entspricht, erzielt werden.
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Wenn auch die üblichen Konzentrationen, z. B. der MgC12-Lösung, vom
Volumgewicht von 1,16 bis i,18 bereits im Sinne der Erfindung zum Erfolg führen,
so ergibt sich bei Anwendung höherer Konzentrationen des MgC12-Lösungsanteiles wie
auch des Anteils der Mg SO,-Lösung bis zu einem Volumgewicht von z. B. 1,34 bzw.
1,26 überraschenderweise eine weitere Steigerung des Erhärtungsfortschrittes, insbesondere
in bezug auf die Festigkeiten nach 3 und 7 Tagen.
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Ganz besonders weitgehend wirkt sich die Arbeitsweise gemäß der Erfindung
bei solchen Mörteln aus, die aus teilweise entsäuertem Dolomit
hergestellt
sind. Es wurden hierbei Festigkeitswerte erreicht und überschritten, wie sie den
Normen bei Verwendung kaustisch gebrannter Magnesite entsprechen bzw. die diese
in günstigem Sinne wesentlich übersteigen. Dieses erhellt aus nachstehenden Beispielen:
13 ei spiel i Ein Sorelzement, hergestellt aus teilweise entsäuertem Dolomit in
Verbindung mit den üblichen Füllstoffen aus Holz, zeigt innerhalb 28 Tagen eine
Raumänderung (Dehnung) von + 0,481 % der Länge bei Anwendung der in der Technik
üblichen MgCl2-Lösung vorn Volumgewicht 1,16. Bei Anwendung eines Lösungsgemisches,
bestehend aus i Raumteil l#IgC12-Lösung vom Volumgewicht 1,17 und i Raumteil @1g
S 04-Lösung vom Volumgewicht 1,i6, ergibt sich lediglich eine ganz geringfügige,
nach den Normen durchaus zulässige Schiwindung von - 0,049 % der Länge. Hierbei
tritt gleichzeitig eine Steigerung der Zug- und Biegezugfestigkeit nach 3 Tagen
von etwa i oo % und nach 7 Tagen eine solche von 6o % gegenüber der Anwendung reiner
MgCl2-Lösung üblicher Konzentration ein. Beispiel e Ein gleichartig zusammengesetzter
Mörtel aus teilweise entsäuertem Dolomit als Bindemittel zeigt bei Anwendung eines
Salzlösungsgemisches aus 20 % einer Mg C1"-Lösung vom Volumgewicht 1,33 und 8o %
einer Mg S 04 Lösung vom Volumgewicht 1,i6 einen Rückgang der Dehnung von + 0,49%
derLänge auf + o,o46% derLänge bei gleichzeitiger Steigerung der Anfangsfestigkeiten,
z. B. der Zug-und Biegezugfestigkeiten, nach 3 Tagen um 5o % und nach 7 Tagen sogar
um mehr als ioo %.
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In weiterem Verfolg der Erfindung, insbesondere auf Grund der Erkenntnis,
daß durch die Anwendung von Gemischen, z. B. von Magnesiumchlorid und Magnesiumsulfat,
die Raumänderungen der damit hergestellten Mörtel reguliert werden können, ist es
von Vorteil, den Anteil an Sulfat in fester und in Wasser leicht löslicher Form
bereits dem Bindemittel in der erforderlichen Menge während der Mahlung zuzusetzen.
Dadurch wird erreicht, daß das Bindemittel schon in der richtigen und festgesetzten
Zusammensetzung an die Verbraucher geliefert werden kann. Das --Nlagnesiunisulfat
z. B. kann nach diesem Vorgang in Form von Bittersalz (Mg S 04 - 7 Hz O) dem als
Bindemittel dienenden 3lagnesit und/oder Dolomit zugesetzt werden. Hierbei wurde
gefunden, daß es erforderlich ist, die an sich zur Herstellung der Mg S 04-Lösung
entsprechende Wassermenge der Mg C1-Lösung hinzuzufügen, so daß in diesem Falle
entsprechend verdünntere Mg CIZ-Lösungen zur Anwendung gelangen.
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Durch das Verfahren nach der Erfindung ist es möglich geworden, insbesondere
bindungsträge Magnesia mit geringer Anfangserhärtung in der Abbindung und Erhärtung
zu beschleunigen. Im Zusammenhang mit der gleichzeitig auftretenden Verbesserung
der Rahmbeständigkeit, da bindungsträge, schärfer gebrannte 'Magnesia üblicherweise
Treibneigung besitzt, ist das neue Verfahren als wesentliche Bereicherung des Standes
der Technik zu werten.
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Es kann nach der Erfindung beispielsweise wie folgt verfahren werden:
i. ioo Gewichtsteile teilweise entsäuerten Dolomits werden mit i9 Gewichtsteilen
handelsüblichen Bittersalzes (Mg S 04 - 7 H20) in der üblichen Feinheit (DIN 273,
Blatt 1) vermahlen. Nach Vermischen mit der üblichen Menge Füllstoff (Holzmehl,
Sägemehl) wird dem Mörtel Mg C12-Lösung von i i ° Be (Volumgewicht i,08) in der
erforderlichen Menge zugesetzt. Diese Mörtel zeigen eine außergewöhnliche Minderung
der Dehnung, im Vergleich mit Mörteln unter Verwendung von l\lagnesiumcliloridlösung
üblicher Konzentration allein, von + 0,48 % der Länge auf + o,oo6 % der Länge. Bei
dieser Zusammensetzung ist eine Steigei rung der Anfangsfestigkeiten (Zug- und Biegezugfestigkeiten)
nach 3 und 7 Tagen von ioo bis 150% festzustellen.
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2. ioo Gewichtsteile teilweise entsäuerten Dolomits werden mit 15%
Gewichtsteilen handelsüblichem Magnesiumsulfat (Bittersalz) in der üblichen Art
vermahlen. Nach Zusatz der gebräuchliclien Füllstoffe wird dem Mörtel MgC12-Lösung
von 16° Be (Volumgewicht 1,i25) in der erforderlichen Menge zugesetzt. Bei dieser
Bereitung des Bindemittels und des Mörtels ist eine Minderung der Dehnung von +
o,5 % der Länge auf eine nach den zuständigen Normen als sehr günstig zu bewertende
Schiwindung von - 0,094 % der Länge zu verzeichnen, wobei gleichzeitig eine Steigerung
der Anfangsfestigkeiten (Zug- und Biegezugsfestigkeiten nach 3 und 7 Tagen) auf
das 2,5fache gegenüber reinen Chloridmörteln bzw. reinen Sulfatmörteln festgestellt
wurde.
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Erfindungsgemäß hergestellte Magnesiazemente können mit Erfolg überall
da angewendet werden, wo bisher Sorelzement verwendet wurde, vor allem da, wo besonders
günstige Raumbeständigkeits- und Erhärtungseigenschaften gefordert werden, insbesondere
bei Steinholz.