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Verfahren zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit von hochporösen
Isolierstoffen Hochporöse Stoffe von erhärtenden, z. B. hydraulisch abbindenden
Massen, wie Gips, Beton und anderen, besitzen infolge ihrer Blasen- oder Porenstruktur
neben einem geringen Gewicht ein gutes Isoliervermögen gegen Schall oder Wärmeverlust
und haben daher insbesondere in der Isolier- und Bauindustrie in Form von Platten
als Dämmstoffe weitgehend Verwendung gefunden. Es ist jedoch bisher nicht möglich
gewesen, die Vorteile, die die Porenstruktur hinsichtlich Gewichtsersparnis und
Isolierwirkung bieten könnte, restlos auszunutzen, da der Porositätsgrad nur bis
zu einer gewissen Grenze getrieben werden kann, bei deren Überschreiten die mechanische
Festigkeit unter die für die praktische Verwendung erforderliche Größe absinkt.
So hat z. B. eine Porengipsplatte bei einem Raumgewicht von 35o kg/mg eine Biegezugfestigkeit
von etwa 3 kg/qcm und ist damit trotz ihrer ausgezeichneten Dämmfähigkeit und ihres
außerordentlich geringen Gewichtes als Bauelement gar nicht oder nur unter Anwendung
umständlicher und verteuernder Vorrichtungen wie Stützrahmen oder Stützplatten brauchbar.
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Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und Steifigkeit solcher porösen
Isolierstoffe ist vorgeschlagen worden, dem abbindefähigen Stoff, z. B. Gips, härtende
Substanzen, wie Zucker, Leim, Stärke und ähnliche, beizugeben und deren ungünstigen
Einfluß auf den Abbinde- und Erhärtungsvorgang durch Zusatz von Beschleunigern,
etwa von Sulfaten oder Nitraten, auszugleichen. Diese Maßnahmen haben sich jedoch
nicht in allen Fällen als wirksam erwiesen, insbesondere nicht bei der Herstellung
von hochporösen Formmassen, die mit gasabgebenden Treibmitteln getrieben werden.
Dabei stören die vorgeschlagenen Zusätze nicht nur den eigentlichen Treibvorgang,
sondern beeinflussen auch die Oberflächenspannung der
Gießmasse,
so daß die Regelung von Zahl, Größe und Form der Poren unmöglich oder stark erschwert
wird.
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Weiterhin ist bereits vorgeschlagen worden, eine Festigkeitssteigerung
dutch Einlegen von Faserstoffen, wie z. B. Schlackenwolle o. dgl., zu erreichen.
Es wird dabei so vorgegangen, daß die einzulegende Faser mit der getriebenen Masse
möglichst intensiv vermischt und das Gemenge sodann in eine Form eingetragen wird,
wo es nach einer durch äußeren Druck bewirkten Verdichtung abbindet. Die Einmischung
von sperrigen Faserstoffen mit .großer Oberfläche, die zur Steigerung der Festigkeit
besonders wirksam wären, in die triebfähige Gießmasse, erfordert außerordentlich
lange Mischzeiten, innerhalb deren die Faser Wasser oder andere Flüssigkeiten aus
der Masse aufnimmt. Dadurch wird sie in ihrer Struktur- so weit verändert, daß sie
ihre ursprüngliche Festigkeit, Sperrigkeit, Steifigkeit und Elastizität verliert.
Außerdem werden die Fasern unter Umständen durch die lang dauernde Umwälzung im
Mischgefäß mindestens zum Teil in kürzere Stücke gebrochen, die im fertigen Porenkörper
die Festigkeit nicht steigern, sondern sogar eher herabsetzen. Beim Eindringen in
die Form sinken dann gegebenenfalls die durch den Mischvorgang weich und Tappig
gewordenen Fasern im noch nicht erhärtenden Gießbrei nach unten und legen sich leicht
zu Bündeln zusammen, um so mehr als eine homogene Einmischung der Faser in die Gießmasse
auch durch einen noch so lange dauernden Mischvorgang nicht mit Sicherheit erreicht
werden kann. Infolge derartiger Zusammenballungen der Einlage werden die Zwischenräume
zwischen den Fasern nicht vollständig mit der Masse ausgefüllt, so daß nach dem
Abbinden nicht jede einzelne Faser von der tragenden Masse umschlossen und festgelegt
werden kann. Durch die entstandenen Hohlräume und die in der Regel ungleichmäßige
Verteilung der Fasereinlage ist eine nennenswerte Erhöhung der mechanischen Festigkeit
in den so hergestellten Porenkörpern nicht zu erwarten, da der tragende Querschnitt
des Stoffes durch die Hohlräume und die Faserbündel stark geschwächt wird.
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Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung zeigt nun einen Weg, um
Faserstoffe, insbesondere sperrige Fasern, auch in kleinen Mengen auf einfache Weise
gleichmäßig in einer porösen Trägermasse zu verteilen und durch allseitige Umschließung
die Faser mit der Masse fest zu verbinden. In Ausübung der Erfindung wird so verfahren,
daß das Fasermaterial ohne vorherigen Mischvorgang in die zur Herstellung des porösen
Körpers dienende Form trocken eingebracht wird. Dabei ist es gegebenenfalls möglich,
die Fasern in der Form so zu orientieren, daß die Festigkeitssteigerung des fertigen
Formkörpers in einer gewünschten bevorzugten Richtung optimale Werte erreicht. Auf
die so vorbereitete Einlage wird s6dann eine treibfähige \lasse aus z. B. abbindenden
Stoffen gegossen, der die zum Treiben erforderlichen gasabgebenden Stoffe und ,gegebenenfalls
Zusätze von Reglern o. dgl. enthält. Die Auslösung des Treibvorganges erfolgt ganz
oder im wesentlichen erst, nachdem die Form, die nunmehr die Fasereinlage und den
Schlicker enthält, so weit verschlossen ist, daß zwar die eingeschleppte Luft entweichen,
im übrigen aber kein Material aus der Form austreten kann. Der Treibvorgang führt
zu einer erheblichen Steigerung des Druckes in der Masse, der sich nach allen Seiten
auswirkt und die noch flüssige Masse in alle Hohlräume zwischen den Fasern einpreßt,
so daß nach erfolgtem Abbinden der :lasse die Fasern von dem porösen Trägermaterial
allseitig fest umschlossen und in ihrer ursprünglichen Verteilung und Lagerungsstruktur
nunmehr in dem umgebenden Porenstoff festgelegt sind.
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Durch das Verfahren der Erfindung wird demgemäß erreicht, daß bei
Belastung des entstandenen Formkörpers die Fasereinlage in ihrer vollen Tragfähigkeit
und Zugfestigkeit zur Wirkung kommt und durch die feste Einlagerung in das Trägermaterial
dieses im höheren Maße auf Druck und weniger auf Zug beansprucht wird. Dadurch ist
der Formkörper stärkeren Belastungen gewachsen als bei reiner Zugbeanspruchung.
Nach dem Verfahren hergestellte Dämmplatten zeigen demgemäß auch bei hohem Porositätsgrad
eine hervorragende Steifigkeit und eine Biegezugfestigkeit, die den praktischen
Anforderungen und den behördlichen Vorschriften vollauf genügt.
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Es war nicht zu erwarten, daß die bei der Gastreibung in einer geschlossenen
Form auftretenden erheblichen Druckkräfte sich in ihrer Richtung gegenseitig so
weit aufheben würden, daß eine Verschiebung der eingelegten Fasern und damit eine
Zusammenballung und Veränderung der Lage wirksam vermieden wird. Es mußte vielmehr
damit gerechnet werden, daß die unter starkem Druck aus dem Treibmittel entstehenden
Gasblasen durch den natürlichen Auftrieb die eingelegten Fasern aus ihrer gewünschten
Lage versetzen und so eine Anreicherung des Fasermaterials in den oberen Teilen
der Form bewirken würden.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin
erblickt werden, daß zeitraubende, unwirtschaftliche und in Anbetracht der besonderen
Struktur der Gemischkomponenten schwierige Mischvorgänge vollständig vermieden werden.
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Gemäß der Erfindung können zur Herstellung der hochporösen Massen
beispielsweise verwendet werden: Hydraulisch abbindende Stoffe, wie Gips, Beton,
ferner Kunststoffe, wie Kondensations- und Polymerisationsharze, und schließlich
Stoffe von der Art der bekannten Sorelzemente. Bewährt hatte sich das Verfahren
auch für Massen, in denen Bitumen, Pech, Asphalte in Tonschlickern, gegebenenfalls
mit Füllstoffen, wie Schiefermehl, Quarzmehl, Sägemehl u. a., emulgiert sind. Als
Treibmittel dienen gasabgebende Stoffe, wie Peroxyde oder Perverbindungen, z. B.
Percarbonate oder Perborate, oder auch Kohlendioxyd abgebende Substanzen, beispielsweise
Ammoniumcarbonat. Ferner können der Masse fein verteilte
Metalle
zugesetzt werden, die, wie Aluminium, unter Gasetitivicklung finit Bestandteilen
der Gießmasse reagieren. Besonders gute Ergebnisse werden mit Wasserstoffsuperoxyd
als Treibmittel erzielt. Die Gießmassen können ferner die Gasentwicklung besclilettnigende
oder steuernde Substanzen, beispielsweise bei Verwendung von Wasserstoffsulierox\,cl,'NI2tiigaii#-erli
ndtirigeiiund/oderAliIiinderegler, wie Kochsalz, Fischleim u. a., enthalten. Schließlich
ist es zweckmäßig, der treibfähigen Masse noch solche Stoffe zuzusetzen, die wie
Saponin, Seife. Netzmittel, beispielsweise sulfonierte Fettsäure. die Oberflächenspannung
beeinflussen und so eitle lZegelung der Blasengröße oder eine Stahilisiertin- der
131asen bewirken können.
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Als festigkeitssteigernde Einlagestoffe können mit Vorteil F@tsei-niaterialien
anorganischer oder organischer Natur mit rundem, rechteckigem oder tinregelm'ißig
geformten Faserquerschnitt gewählt werden. Besonders geeignet ist das Verfahren
für die Verarbeitung sperriger zäher und elastischer Fasern, wie z. 13. Holzwolle,
Faserstroh, dickfaseriger Glaswolle, Kokosfasern. dünne Birkenreiser, Schlackenfasern
u. a., wobei die Fasereinlage vorteilhaft auch in Forri von Fasergebinden oder Geflechten
atigeweii(iet werden kann.
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In folgendem soll das Verfahren gemäß der Erfindtin:; durch 13cispiele
erläutert werden. 13eis1>iel i In eilte quadratische Form voll 20 cm Seitenlänge
mit iiberliölitein lZand werden 23 g Holzwolle von o,2 inm Faserstärke trocken eingelegt
und nach Lagerungsdichte und -richtung gleichmäßig verteilt. Diese Einlage tvird
finit einer treibfälligen Gießmasse Ecus 28o g Gips und 220 g Wasser übergossen.
der Wasserstoiffstil)eroxvd als Treibmittel und ein Katalvsator zugesetzt sind.
Darauf wird die Form durch einen Deckel verschlossen, der auf einen der gewünschten
Plattenstärke entsprechenden Abstand von 28 null vorn Formboden abgesenkt wird.
Nach et\\a 2 Minuten hat die Masse ausgetrieben, hach weiteren io Minuten ist der
fertige f'latte@k<'@rlier entforinbar. Nach denn Trocknen weist die Platte bei
einem Raumgewicht von 330 kg/m3 eine Biegeztugfestigkeit voll 113
kg/cm' all f. 13eispiel2 I11 eilte quadratische Form von 20 cm Seitenlänge werden
6o g Birkenreiser mit einer Stärke von i his 21111n lltt;@ele@t tilld tnit der tragfähigen
blasse, bestehend aus 225 g Gips, 22o g Wasser, Wasserstoffsuperoxyd als Treibmittel
und Katalysator, übergossen. Nach Allsenken des Formdeckels auf 28 mm Abstand vorn
Formboden treibt die Masse in etwa 2 Minuten aus. Die nach etwa 1s Minuten eiltformte
Platte hat nach dem Trocknen ein Raumgewicht voll 320 kg/m3 und eine Biegezugfestigkeit
von 5,4 kg/cm2. Die Biegezugfestigkeit einer entsprechenden Platte ohne Einlage
beträgt etwa 2 kg/cm'-.
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Die nach dein ertindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Produkte gestatten
eine sehr vielseitige Anwendung, vor allem überall dort, wo es auf niedriges Gewicht
und/oder gutes Isolationsvermögen ankommt, also z. B. im Baugewerbe für die Schall-
und Wärmeisolation. Sie sind mit Vorteil zu verwenden an Stelle der bisher für solche
Zwecke benutzten Faserplatten, die in der Hauptmenge aus Faser und einem geringen
Anteil an abbindefähigen, lediglich zur Verklebung der Faser dienenden Stotten bestehen.
Diesen Platten gegenüber sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten
Produkte durch ihre hervorragende Steifigkeit überlegen. die es gestattet, auf die
bisher notwendigen Stützvorrichtungen in Form von Rahmen oder Unterlageplatten zu
verzichten. Da die nach dein Verfahren der Erfindung hergestellten Platten ungleich
geringere Mengen an Faserstoffen bei gleicher oder besserer Festigkeit enthalten,
sind sie auch weit weniger feuergefährdet und bei Wasserzutritt in geringerem Maße
der Gefahr der Zerstörung durch Quellung der Faser ausgesetzt als die bekannten
Faserplatten. Schließlich läßt sich das Isoliervermögen in der vollen Stärke der
Platte ausnutzen. während bei den bisherigen Faserplatten durch die sehr offene
Oberfläche die einseitig oder beiderseitig aufgebrachten Verputzschichten weit in
das Innere der Platte eindringen, so daß dann nur noch ein Bruchteil der ursprünglichen
Plattenstärke für die eigentliche Isolierwirkung in Frage kommt. Die bekannten Faserplatten
verbrauchen infolge ihrer offenen Oberfläche überdies große Mengen Mörtel beim Aufbringen
des Verputzes, während die nach dem Verfahren der Erfindung gewonnenen Platten mörtelsparend
sind. Das Verfahren gestattet überdies die Ausbildung einer Oberfläche, die besonders
geeignet ist, den aufgebrachten Putzschichten eine gute Haftung zu verleihen. Es
wird hierfür zweckmäßigerweise so verfahren, daß bei der Herstellung solcher Körper
in die Form Platten aus Stoffen eingelegt werden, an denen die Gießmasse auch nach
dem Abbinden noch haftet.
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Es werden hierfür Platten aus Gummi, dichtem Gewebe, Pappe oder gegebenenfalls
keramischem Material, nicht aber blankes Metall verwendet. Beim Entformen der abgebundenen
Masse wird dann eine dünne Oberflächenschicht des entstandenen Formkörpers durch
das Entfernen der Unterlageplatte aufgerissen, so daß die in der Oberfläche liegenden
Poren geöffnet werden. In diese dann im wesentlichen halbkugelförmigen oder angeschnitcenen
Poren dringt der Mörtel beim Verputzen ein, so daß die Putzschicht in jeder einzelnen
Pore durch einen Art Nietkopf verankert wird. Die Haftfähigkeit von aufgebrachten
Putz- oder Farbschichten wird dadurch wesentlich erhöht.
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Andererseits können durch Verwendung von Platten mit geschlossen blanken,
vorzugsweise polierten Flächen als Einlage- oder Unterlageplatten, wie z. B. solchen
aus Kunststoff oder poliertem Metall, oder auch durch Einlegen von Metallfolien
in die Form gemäß der Erfindung Formkörper mit gesteigerter Festigkeit hergestellt
werden, die
eine geschlossene, dichte, nicht mit Poren durchsetzte
Oberflächenschicht aufweisen. Werden solche Formkörper beispielsweise als Dämmplatten
verwendet, so ist die Aufbringung eines Verputzes in vielen Fällen überhaupt nicht
mehr erforderlich; gegebenenfalls genügt ein dünner Glattstrich, um Wände mit hervorragender
Oberflächenglätte aus nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten Formplatten
zu erhalten.