WO2018077468A1 - Wässrige, giessfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare dispersionen und ihre verwendung zur herstellung von porösen, mineralischen leichtbaumaterialien - Google Patents

Wässrige, giessfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare dispersionen und ihre verwendung zur herstellung von porösen, mineralischen leichtbaumaterialien Download PDF

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WO2018077468A1
WO2018077468A1 PCT/EP2017/001230 EP2017001230W WO2018077468A1 WO 2018077468 A1 WO2018077468 A1 WO 2018077468A1 EP 2017001230 W EP2017001230 W EP 2017001230W WO 2018077468 A1 WO2018077468 A1 WO 2018077468A1
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WO
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cement
surfactants
materials
geopolymer
porous
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PCT/EP2017/001230
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Gregor Luthe
Karl Robitzer
Heinz Hoffmann
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Wind Plus Sonne Gmbh
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
    • C04B2111/2092—Resistance against biological degradation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersions.
  • the present invention relates to the use of the aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersions for the production of porous, open-celled or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials.
  • the present invention relates to a process for the production of porous, open-cell or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials from the aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersions.
  • the present invention relates to porous, open-cell or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials. Furthermore, the present invention relates to the use of the porous, open-cell or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials.
  • the present invention relates to composite materials based on porous, open-cell or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials.
  • Gas concrete is a steam-hardened, massive building material with a density of 300 to 800 kg / m 3 and is made from the raw materials quicklime, water and quartz sand. Under Adding water, the raw materials are turned into a mortar mixture. In this finished suspension is generally added a quantity of 400 to 3000 g of aluminum powder and / or paste per 1 m 3 of aerated concrete. The finished mortar composition is then placed in a container in which the metallic, finely divided aluminum in the alkaline mortar suspension develops hydrogen gas. This results in many small gas bubbles, which gradually foam the thermosetting mixture.
  • the material By curing in special steam pressure boilers, also called autoclaves, the material, at temperatures of 180 to 200 ° C in water vapor under saturated steam pressure of 10 to 12 bar, after six to twelve hours, its final properties. From a chemical point of view, the gas concrete in the end largely corresponds to the natural mineral tobermorite, but in a synthetic form.
  • the manufacturing process allows production of optionally reinforced and / or unreinforced components, but it is disadvantageous that the aerated concrete consumes comparatively much energy by curing in the steam during production.
  • Another disadvantage of the manufacturing process is that the released hydrogen necessitates comprehensive safety precautions.
  • the heat conductivity of the finished gas concrete changes with time, as hydrogen diffuses out of the pores and is replaced by air. Last but not least, the averages of the compressive strength are between 2.5 and 10 N / mm 2 , which still needs to be optimized.
  • aerated concrete or foam concrete is not produced using safety-critical hydrogen and safety-relevant aluminum.
  • Korean patent application KR 2013 093015 A discloses a porous, insulating lightweight concrete which can dampen impact sound on the floor.
  • This lightweight concrete is made by using porous ethylene-vinyl acetate chips and perlite.
  • the preparation process comprises mixing 40 to 80 wt .-% powdered ethylene vinyl acetate chips, 20 to 60 wt .-% of high temperature plastic perlite having a particle size of 30 to 100 ⁇ , mixing 2 to 10 wt .-% of the resulting mixture with 100% by weight of cement, producing a foaming agent by adding 3 to 15% by weight of a 5% by weight polyvinyl alcohol aqueous solution and 3 to 15% by weight of soymilk to 100% by weight of a sodium lauryl sulfate solution and mixing 0.5 to 3% by weight of the foaming agent with 100% by weight of the cement.
  • a concrete additive which contains the following components: 5 to 20 parts by weight of a water reducing additive, 55 to 80 parts by weight of waterglass, 1 to 2 parts by weight of an early setting agent, 2 to 3 parts by weight of hydroxymethylpropylcellulose, 1 to 2 parts by weight Sodium lauryl sulfate and 10 to 25 parts by weight of water.
  • the additive is used to make a composite block from ground cellular concrete waste and foam concrete to which the additive has been added.
  • a foam concrete or aerated concrete is offered by Luca Industries International GmbH under the brand LithoPore®.
  • an enzyme-based foaming agent should be used.
  • a flowable lightweight light mortar is offered under the brand name Poriment® by Heidelberger Beton Heidelbergcement Group. However, one version contains styrofoam beads (expanded polystyrene foam beads).
  • a molding composition for the production of aerated concrete the 30 to 77 wt .-% Portland cement, 0.001 to 2.5 parts by weight of metal-containing carbon nanotubes, 0.4 to 0.7 wt .-% foaming agent and Contains water.
  • the molding composition may contain 0 to 30% by weight of quartz sand as filler.
  • Russian patent RU 2472753 C 1 discloses a process for the production of aerated concrete starting materials.
  • the process produces a dry mix of 500 DO Portland cement and silica sand.
  • the mixture is predried and ground until a specific surface area of not more than 2400 cm 2 / g is reached.
  • water and an additive are added to the Portland cement.
  • the additive is a combination of aluminum silicate microspheres and single or multi-layered carbon nanotubes in a ratio of 1:10.
  • the resulting aqueous solution is added to the dry mixture and mixed. Thereafter, aluminum powder and NaOH are mixed.
  • the result is a starting product, the 20 to 75 wt .-% DO Portland cement, 20 to 75 wt .-% quartz sand, the additive, 0.007 to 0.5 wt .-% Aluminum powder, 0.0005 to 0.005 NaOH and the balance contains water. Polypropylene or metal fibers can be added to the starting product.
  • the starting material contains Portland cement, quick lime, dried waste of aerated concrete blocks, aluminum powder, a surfactant, a water reducing agent, multi-layered carbon nanotubes surface-functionalized with oxygen-containing groups, and water.
  • the starting material is treated with ultrasound.
  • starch or the starchy plant material at levels of up to 60% by mass of other melt and / or gelable biopolymers of the Group of dextrins, cell wall polysaccharides, collagens or proteins may be replaced
  • the lightweight structure may contain a reinforcing component, an inorganic filler and / or a latent hydraulic binder, an additive, a dye and / or a biocide.
  • the inorganic binder is selected from the group consisting of cements, cement clinkers, hydraulic lime and gypsum, in particular gypsum is used.
  • the reinforcing component is selected from the group of biogenic vegetable, mineral or synthetic fibers. Preferably, groundwood, wood chips, aqueous plant parts, pulp and / or paper and / or cardboard materials and mineral, slag and / or glass fibers used.
  • the inorganic filler is selected from the group consisting of minerals and silicates and / or latent hydraulic binders such as slags, ashes, flyashes, fly-ash, volcanic ash, track and pozzolans.
  • the lightweight molded articles are made by melting their components under increased mechanical shear stress and extruding under elevated pressure and elevated temperature, after which the resulting melt is expanded by pressure release immediately after leaving the extruder.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2014 003 104 A1 discloses a process for the production of foam or blowing masses or bodies from a raw material mixture with a solid with aluminosilicates which form and thus harden polymeric structures and / or spatial networks after alkaline activation.
  • the alkaline activation is initiated by mixing the aluminosilicate-containing solid with the activator and homogenizing well, but before the complete curing of the geopolymer matrix, a swelling process takes place.
  • the aluminosilicates used are natural and synthetic aluminosilicates, metakaolin, granulated blastfurnace, microsilica, trass flour, oil shale, fly ash, wood furnace slag, aluminum-containing silicate dust, pozzolans, basalt, clays, marl, andesites, diatomaceous earth, kieselguhr, zeolites, brick dust and / or melt chamber sand.
  • the swelling or foaming process is carried out by rapid or shock-like dehydration.
  • the foam is cured by heating or curing in a dryer, oven or rotary kiln, by extremely hot surfaces, highly heated molds, open flames, confocal radiation dryers and / or microwaves.
  • the process can be carried out as a thermohydraulic process on an extruder.
  • the thermohydraulic process can be controlled by aggregates, which are a so-called "Popcorn effect", such as starches from plant-based raw materials such as corn or potatoes.
  • the novel aqueous dispersions should not be toxic, stable on storage, transportable, pourable, foamable, pumpable and abbindbar and be processed with low energy expenditure quickly to the porous, open-celled or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic mineral lightweight construction materials.
  • the resulting porous, lightweight, lightweight construction materials, in particular aerated concrete, are said to have a particularly low density, high mechanical stability, and broad applicability beyond those heretofore known.
  • dispersions according to the invention for the production of porous, open-celled or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic mineral lightweight construction materials, in particular aerated concrete or as cleaning compounds, as casting compounds or as 3-D printing materials was found.
  • the lightweight construction materials according to the invention containing, based on a given lightweight material
  • modified and / or unmodified natural homoglycans selected from the group consisting of potato starch, rice starch, corn starch and wheat starch and of cooked and / or raw, shredded pieces of cereals, potatoes and rice, found.
  • the composite materials have been found which comprise at least one layer and / or at least one core of at least one porous, open-celled or closed-cell, hydrophobic or hydrophilic mineral lightweight construction materials and / or at least one of the porous, open-celled or lightweight materials manufactured according to one of claims 8 to 10 closed-cell, hydrophilic or hydrophobic, lightweight mineral building materials according to any one of claims 1 1 to 13 and
  • At least one layer and / or at least one coating comprising or consisting of materials selected from the group consisting of unreinforced and glass fiber reinforced, carbon fiber reinforced, metal fiber reinforced, textile fiber reinforced, natural fiber reinforced and straw fiber reinforced and with
  • the dispersions of the invention were non-combustible, sparing resources and easy to prepare, store, transport, non-toxic, foamable, pumpable and settable. It should be emphasized that the foams formed were extremely stable.
  • the dispersions according to the invention could be produced in situ and cast into porous, lightweight mineral building materials, in particular aerated concrete.
  • colored, biocidal, non-greening lightweight construction materials according to the invention, in particular aerated concrete could be produced from the dispersions according to the invention.
  • the density and strength of the lightweight construction materials according to the invention could be varied with the aid of the stirring time, the stirring speed and / or the gas quantity and / or the bubble size.
  • Used light construction materials according to the invention or lightweight material waste could be used without problems and with advantage again for the preparation of dispersions according to the invention, so that a "cradle to cradle" technology was created.
  • the lightweight construction materials according to the invention, in particular aerated concrete, produced from the dispersions according to the invention had no sharp corners and edges and thus were gentle to the human skin. It was particularly surprising that the dispersions according to the invention and thus also the lightweight construction materials according to the invention produced therefrom, in particular aerated concrete, were inexpensive to produce.
  • the lightweight construction materials according to the invention in particular aerated concrete, could be produced in reproducible quality with or without propellant and were heat-insulating, static, noise-inhibiting, pesticide-free, nailable, odor-resistant, screwable and grindable. They even swam on water and were not attacked by algae and / or bacteria and other microorganisms.
  • the lightweight construction materials of the invention could be prepared from the dispersions of the invention without the aid of pressure at low temperatures.
  • the dispersions according to the invention and the lightweight construction materials according to the invention were not toxic. If, for example, they had to be shredded and disposed of after the demolition of a building, the small-scale and bar-shaped demolition products did not contain small-scale aluminum, which was a particular advantage.
  • the lightweight construction materials according to the invention could therefore be used to produce new cements in the sense of a "cradle-to-cradle" principle.
  • the present invention is directed to dispersions for the production of porous, open-cell or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic mineral lightweight construction materials.
  • the present invention is directed to dispersions for the production of cellular concrete.
  • Aerated concrete or aerated concrete is a relatively light, highly porous, mineral, open-cell or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic, mineral building material based on lime, lime cement, clay or cement mortar or based on mixtures of at least two of these mortars, the be porosified by puffing.
  • the conventional autoclaved aerated concrete is generally subjected to steam hardening, which however is not necessary with the aerated concrete produced from the dispersions according to the invention. Contrary to the name autoclaved aerated concrete, it is not concrete in the sense of the definition of the term, as autoclaved aerated concrete does not contain any aggregate such as sand or gravel. If finely ground, quartz-containing sand, i.
  • the dispersions according to the invention comprise at least one, in particular one, type of cement. These can be lime mortar, lime cement mortar or cement mortar. In particular, Portland cement is used.
  • the dispersions according to the invention comprise at least one zinc phosphate cement which can be prepared from zinc oxide, magnesium oxide, calcium fluoride, silicon dioxide and aluminum oxide and orthophosphoric acid.
  • the at least one silicate and / or the at least one aluminosilicate from the group consisting of natural aluminosilicates, water glass, kaolinite, metakaolin, blastfurnace slag, microsilica, trass flour, oil shale, fly ash, wood furnace slag, siliceous siliceous aluminas, pozzolans, basalt, Clays, marls, andesites, diatomaceous earth, kieselguhr, zeolites, brick dust and slag sand, selected.
  • natural aluminosilicates water glass, kaolinite, metakaolin, blastfurnace slag, microsilica, trass flour, oil shale, fly ash, wood furnace slag, siliceous siliceous aluminas, pozzolans, basalt, Clays, marls, andesites, diatomaceous earth, kieselguhr, zeolites, brick dust and slag
  • the at least one alkaline activator is selected from the group consisting of sodium water glass, potassium water glass, lithium water glass, sodium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, alkali metal sulfate, sodium metasilicate and milk of lime.
  • the at least one acid activator is selected from the group consisting of phosphoric acid, fruit acids and humic acids.
  • a poly (calcium silicate)
  • the content of the dispersions according to the invention in the at least one type of cement, the at least one kind of zinc phosphate cement, the mixture of at least one kind of cement and at least one kind of zinc phosphate cement and of the mixture M can vary widely and thus outstandingly meet the respective requirements, in particular the requirements be adapted to the performance characteristics of the invention prepared from the dispersions of the invention, porous lightweight mineral building materials, in particular aerated concrete, adapted.
  • the content is from 50 to 99.989 wt .-%, preferably 55 to 99.9 wt .-% and in particular 60 to 99 wt .-%, each based on the dry weight of a given dispersion of the invention.
  • the further essential constituent of the dispersions according to the invention is at least one surfactant. Two or more surfactants can also be used.
  • the at least one surfactant is selected from the group consisting of amphoteric surfactants, biosurfactants, bolaform surfactants, cosurfactants, protein surfactants, fluorosurfactants, gemini surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, perfluorosurfactants, polymeric surfactants, silicon surfactants and Triton surfactants , selected.
  • the at least one surfactant is selected from the group consisting of decyl, undecyl, dodecyl (lauryl), tridecyl, tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl and eicosanyl sulfate, ether sulfate , phosphate, phosphonate, sulfonate and sulfoacetate and their salts, free acids, esters, amides, halides and anhydrides.
  • technical lauryl sulfate is used.
  • the cations required for salt formation can be organic and inorganic cations.
  • the inorganic cations are selected from the group consisting of sodium, potassium and ammonium ions.
  • the organic cations are selected from the group consisting of
  • Dialkylcycloalkylammonium di-cycloalkylalkylammonium;
  • Trialkylsulfonium tricycloalkylsulfonium, alkyldicycloalkylsulfonium and dialkylcycloalkylsulfonium;
  • heterocyclic ammonium ions, sulfonium ions and phosphonium ions preferably methylammonium, ethylammonium, dimethylammonium, diethylammonium, trimethylammonium, triethylammonium, cyclohexylammonium, diethylenediimmonium, tetramethyleneimmonium and pentamethyleneimmonium.
  • sodium ions are used.
  • the content of the at least one surfactant can vary widely and so outstandingly adapted to the respective requirements, in particular the requirements that are placed on the performance properties of the porous mineral lightweight materials, in particular aerated concrete, prepared from the dispersions of the invention.
  • Another essential component of the precursor according to the invention is at least one kind of natural and modified natural homoglycans selected from the group consisting of potato starch, rice starch, corn starch and wheat starch and cooked and / or raw, chopped pieces of cereals, potatoes and rice.
  • corn starch is used.
  • the modified natural starches can be reacted with acyl groups, in particular formyl groups, acetyl groups, propionyl groups, butyryl groups, valeryl groups and / or benzoyl groups, acid groups, in particular sulphate groups, sulphonate groups, phosphate groups and / or phosphonate groups, C 1 -C 10 -alkyl groups, in particular methyl groups and / or ethyl groups, and or Cs-C-io-cycloalkyl groups, in particular cyclopentyl groups and / or cyclohexyl groups, to be modified.
  • acyl groups in particular formyl groups, acetyl groups, propionyl groups, butyryl groups, valeryl groups and / or benzoyl groups
  • acid groups in particular sulphate groups, sulphonate groups, phosphate groups and / or phosphonate groups
  • C 1 -C 10 -alkyl groups in particular methyl groups
  • the content of natural and modified natural starches is 0.01 to ⁇ 10% by weight, preferably 0.05 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 3 wt .-% and in particular 0.15 to 2 wt .-%, each based on the dry weight of a given dispersion of the invention.
  • the dispersions of the invention it is essential that it has a water hardness> 3.2 mmol / l, preferably> 4 mmol / l and in particular> 4.5 mmol / l, i. Hard to very hard water, contains.
  • the essential to the invention water hardness can be present from the outset or be adjusted by addition of alkaline earth carbonates.
  • the water content can vary widely and so outstandingly the respective requirements, in particular the requirements, which are made to the performance properties of the invention prepared from the dispersions of the invention, porous lightweight mineral building materials, in particular aerated concrete, adjusted.
  • the respective requirements in particular the requirements, which are made to the performance properties of the invention prepared from the dispersions of the invention, porous lightweight mineral building materials, in particular aerated concrete, adjusted.
  • the dispersions according to the invention may contain at least one additive selected from the group consisting of synthetic, modified natural polysaccharides, other natural polysaccharides, casein, quark, curd cheese, jams, sour milk quark, labquark, buttermilk quark, kefir, lactic acid, polylactides, gluten, Hydrophobins, siloxanes, superplasticizers, water reducing agents, rheology control additives, nano-, micro- and macrofibres, nano- and microparticles, radicals, radical initiators, ground bamboo, hydrolyzed bamboo, mineral-coated wood chips, lignins and polysaccharides, phyllosilicates, loam, clay, Lime aerogels, jacketed hydrogels, organically modified aerogels such as those described in European Patent EP 0 948 359 B1, microsilica, silica gels, superabsorbents, polyoxymetalates, biocides, pharmaceuticals, dyes, colored pigments, white
  • the performance properties of the dispersions according to the invention and of the porous, mineral lightweight construction materials according to the invention, in particular aerated concrete produced therefrom, can be varied in an exceptionally wide manner so that completely new applications can be developed for the lightweight construction materials according to the invention, in particular for aerated concrete.
  • the dispersions of the invention may contain polysaccharides which differ from the abovementioned starches.
  • these are synthetic, natural and modified natural homoglycans, heteroglycans and polyaminosaccharides, wherein the modifying groups listed above can be used.
  • suitable homoglycans are amylose and amylopectin, cellulose, chitin, alpha and beta glucans and sinistrin.
  • suitable heteroglycans are heparin, fondaparinux, glucosaminoglycans such as hyaluronic acid.
  • polyaminosaccharide is chitosan.
  • Synthetic polysaccharides are described, for example, by Ursula Kraska and Fritz Micheel in Carbohydrate Research, Vol. 40, 1976, pages 195-199, or by Fritz Micheel, August Böckmann and Walter Meckstroth in Macromolecular Chemistry and Physics, Volume 48, pages 1-16, 1961, described.
  • suitable superplasticizers are comb polymers with polyethylene glycol side chains, sulfonated melamine resins (Ronasil® F15 from RcF Chemie and Faser GmbH), polynaphthalenesulfonic acid (Ronasil® BV 71-31 from RcF Chemie and Faser GmbH), alkylsulfonated polysaccharides, lignin sulfate and polycarboxylate ethers as described in US Pat German Offenlegungsschrift DE 10 2007 045 230 A1 or the European patent application EP 2 774899 A1.
  • the superplasticizers have the beneficial effect of being able to significantly lower the amount of water necessary to fluidize a certain amount of cement, cement / geopolymer mixture or cement / fine sand mixture such that the corresponding dispersion according to the invention is longer pourable, foamable and pumpable and when setting a shorter drying time is needed.
  • the content of the dispersions of superplasticizers according to the invention can vary widely and thus be excellently adapted to the requirements of the dispersions of the invention and of the process II according to the invention.
  • 0.001 to 3 wt .-% preferably 0.01 to 3 wt .-% and in particular 0.05 to 3 wt .-% is used.
  • the dispersions of the invention may contain magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles. These may be paramagnetic, in particular superparamagnetic, ferromagnetic, antiferromagnetic or ferrimagnetic micro- and / or nanoparticles. In particular, superparamagnetic nanoparticles are used.
  • microparticles are understood as meaning particles which have an average particle size in the range from 1 to ⁇ 1000 ⁇ m.
  • nanoparticles are understood as meaning particles which have an average particle size in the range of ⁇ 1000 nm.
  • suitable materials for producing such magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles are iron, cobalt, nickel and alloys of iron with at least one metal selected from the group consisting of ruthenium, osmium, cobalt, rhodium, iridium, Nickel, Palladium, platinum, copper, silver, gold, zinc, cadmium scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium terbium oxide, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, titanium, zirconium, hafnium, Vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, aluminum, gallium, indium, thallium, germanium, tin, lead, antimony and
  • Metal oxides garnets, spinels and ferrites;
  • suitable materials of this type are Fe 3 0 4, CoFe20 4, NiFe20 4, MnFe 2 C> 4, SrFe20 4, BaFe20 4, CuFe 2 0 4, Y 3 Fe 5 Oi2, Cr0 2, MnO, Mn 3 0 4 , Mn 2 O, FeO, Fe 2 O 3 , NiO, Cr 2 O 3 , CoO, Co 3 O 4 , BaFei 2 Oig, (Bi, La, Tb) (Fe, Mn, DyPr) 0 3 , Ba 3 Co 2 Fe 2 O 4 4 , Y 3 Fe 5 Oi 2 , NiZnFe 2 0 4 , Cuo, 2Mgo, 4 Zn 0 , 4 Fe 2 O 4 , Fe 3 O 4 (Cu, Ni, Zn) Fe 2 O, TbMn 2 O 5 , PbNii / 33 Nb2 / 3Ti0 3 -CuNiZ
  • x 0 3 wherein x is greater than or equal to 1, PbHf0 3, PbZr0 3, Pb (Zr, Ti) 0 3, PBLA (Zr, Sn, Ti) 0 3, PbNb (ZrSnTi) 0 3l Pbi.
  • xLax (ZryTii.y) (ix) / 4 0 3 where x is greater than or equal to 1 and y is greater than or equal to 1, LuMn0 3 , NaNb0 3 , (K, Na) (Nb, Ta) 0 3 , KNb0 3 , BaZr0 3 , Nao, 25Ko, 25Bio, 5Ti0 3 , Ag (Ta, Nb) 0 3 or Nao, 5Bi 0 , 5TiO 3 -K 0 , 5 Bio, 5TiO 3 -BaTiO 3 .
  • the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles can have a wide variety of morphologies and geometric shapes, so that they can be perfectly adapted to the other components of the dispersions of the invention and the porous, lightweight construction materials produced therefrom.
  • they can be compact and have at least one cavity and / or a core-shell structure, wherein the core and the shell can be constructed of different materials. They may also have different geometric shapes such as spheres, ellipsoids, cubes, cuboids, pyramids, cones, cylinders, rhombuses, dodecahedra, truncated dodecahedra, icosahedra, truncated icosahedra, dumbbells, tori, platelets or needles with circular, oval, elliptical, square, triangular , quadrangular, pentagonal, hexagonal, heptagonal, octagonal, or star-shaped (tri-quad, quadrilateral, pentagonal, or polygonal) outline.
  • geometric shapes such as spheres, ellipsoids, cubes, cuboids, pyramids, cones, cylinders, rhombuses, dodecahedra, truncated dodecahedra, ico
  • micro- and / or nanoparticles of different morphology and / or geometric form may be assembled together.
  • spherical micro- and / or nanoparticles may have pointed outgrowths in the form of cones.
  • two or three cylindrical micro- and / or nanoparticles can assemble to form a T-shaped or Y-shaped particle.
  • their surface can have depressions, so that the micro- and / or nanoparticles have a strawberry, raspberry or blackberry-shaped morphology.
  • the dumbbells, tori, needles or plates can be bent in at least one direction of the room.
  • the diameter of the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles can vary very widely and can therefore be adapted excellently to the other constituents of the dispersions according to the invention and to the porous, lightweight mineral building materials produced therefrom.
  • the diameter of magnetic and / or magnetizable microparticles and / or nanoparticles which have no spherical shape is equal to the longest path taken by the respective microparticles and / or nanoparticles.
  • the diameter is preferably from 1 to ⁇ 1000 nm, preferably from 1.5 to 750 nm, particularly preferably from 2 to 500 nm, very particularly preferably from 2.5 to 100 nm and in particular from 3 to 50 nm.
  • TEM transmission electron microscopy
  • SEM Scanning Electron Microscopy
  • RTEM Scanning Transmission Electroscopy
  • AFM Atomic force microscopy
  • TRM scanning tunneling microscopy
  • the average particle size is preferably 1 to ⁇ 1000 nm, preferably 1.5 to 750 nm, particularly preferably 2 to 500 nm, very particularly preferably 2.5 to 100 nm and in particular 3 to 50 nm.
  • the diameter of the magnetic and / or magnetizable microparticles can likewise vary very widely and can therefore be adapted excellently to the other constituents of the dispersions according to the invention and to the porous, lightweight mineral building materials produced therefrom according to the invention.
  • the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles can have a monomodal, bimodal or polymodal particle size distribution.
  • the particle size distribution is monomodal.
  • the monomodal particle size distribution can be comparatively wide. This means that the proportion of particularly fine and particularly coarse micro- and / or nanoparticles in a sample is relatively high.
  • the monomodal particle size distribution is preferably comparatively narrow with a small proportion of particularly fine and particularly coarse microparticles and / or nanoparticles in a sample, since this ensures the most uniform possible property profile of the sample.
  • the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles can be attached to diamagnetic, non-magnetisable micro- and / or nanoparticles, but preferably nanoparticles.
  • the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles and the diamagnetic micro- and / or nanoparticles can be bound together by covalent and / or ionic bonds, hydrogen bonds, electrostatic attraction and / or Van der Waals forces.
  • diamagnetic microparticles and / or nanoparticles are, in particular, oxides from the group consisting of scandium oxide, yttrium oxide, titanium dioxide, zirconium dioxide, yttrium-stabilized zirconium dioxide, hafnium dioxide, vanadium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, manganese oxide , Iron oxide, chromium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, zinc oxide, oxides of lanthanides, preferably lanthanum oxide and cerium oxide, in particular cerium oxide, oxides of actinides, magnesium oxide, calcium oxide, strontium oxide, barium oxide, aluminum oxide, zinc-doped aluminum oxide, gallium oxide,
  • Sulfides, selenides and tellurides from the group consisting of arsenic, antimony, bismuth, cadmium, zinc, iron, silver, lead and copper sulfide, cadmium selenide,
  • Tin selenide Tin selenide, zinc selenide, cadmium telluride and lead telluride
  • Nitrides such as boron nitride, silicon nitride, aluminum nitride, gallium nitride and titanium nitride; Phosphides, arsenides and antimonides selected from the group consisting of aluminum phosphide gallium phosphide, indium phosphide, aluminum arsenide, gallium arsenide, indium arsenide, aluminum antimonide, gallium antimonide, indium antimonide; Zintl phases such as Na 4 Sn 9 , Na 4 Pbg, Na 2 Pbio, Na 3 [Cu @ Sn 9 ], Na 7 [GegCuGe g ] or
  • Carbon allotropes such as fullerenes, graphene, graphite, diamond, and functionalized and nonfunctionalized carbon nanotubes, nanowires, and nanocones; organometallic frameworks (MOFs);
  • Carbides such as boron carbide, silicon carbide, tungsten carbide, titanium carbide or cadmium carbide;
  • Silicides such as molybdenum silicide.
  • the magnetic and / or magnetizable and / or diamagnetic micro- and / or nanoparticles can be present "naked", that is to say that their surface is not surrounded by a shell and / or is not functionalized.
  • the magnetic and / or magnetizable and / or diamagnetic micro- and / or nanoparticles are surrounded by a shell and / or carry at least one functional group.
  • the material of the shells may carry the functional groups or else the functional groups may be present directly on the surface of the magnetizable nanoparticles.
  • the material of the shell and / or the functional groups are selected so that the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles are particularly rapidly and homogeneously in the polymeric matrix of the solid, magnetic and / or magnetizable, polymeric micro- and / or or modulate or mask the physical and / or chemical properties of the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles in a certain desired manner.
  • the sheaths and / or the functional groups can be bound to the surface of the magnetic and / or magnetizable micro- and / or nanoparticles via covalent and / or ionic bonds and / or electrostatic and / or van der Waals forces.
  • the bond between the surface of the magnetic and / or magnetizable microparticles and / or nanoparticles and the shell and / or the functional groups can be permanent or reversible, ie be detachable again.
  • the shells may be constructed of organic, inorganic and organometallic, polymeric, oligomeric and low molecular weight materials or combinations of at least two of these materials.
  • suitable functional groups and materials for the shells of the magnetic and / or magnetizable and / or diamagnetic micro- and / or nanoparticles The person skilled in the art can select the functional groups and materials which are particularly suitable for the particular case on the basis of the property profiles known to him.
  • Suitable rheology control additives are those known from the patents WO 94/22968, EP 0 276 501 A1, EP 0 249 201 A1 or WO 97/12945; crosslinked polymeric microparticles as disclosed, for example, in EP 0 008 127 A1; inorganic phyllosilicates such as aluminum-magnesium silicates, sodium magnesium and sodium magnesium fluorine lithium phyllosilicates of the montmorillonite type; Silicas such as aerosils; or synthetic polymers with ionic and / or associative groups such as Pure Thix® from Byk polyvinyl alcohol, poly (meth) acrylamide, poly (meth) acrylic acid, polyvinylpyrrolidone, styrene-maleic anhydride or ethylene-maleic anhydride copolymers and their derivatives or hydrophobically modified ethoxylated urethanes or polyacrylates.
  • inorganic phyllosilicates such
  • Suitable precursors for organically modified ceramic materials are hydrolyzable organometallic compounds, in particular of silicon and aluminum.
  • additives are dyes, colored pigments, white pigments, fluorescent pigments and phosphorescent pigments (phosphors).
  • polymers and oligomers with functional groups are poly (trimethylammonium ethyl acrylate), polyacrylamide, poly (D, L-lactide-co-ethylene glycol), Pluronic®, Tetronic®, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), poly (alkyl cyanoacrylate), Poly (lactic acid), poly (epsilon-caprolactone), polyethylene glycol (PEG), poly (oxyethylene-co-propene) bisphosphonate, poly (acrylic acid), poly (methacrylic acid), hyaluronic acid, alginic acid, pectic acid, poly (ethyleneimine), poly (poly (ethyleneimine) vinylpyridine), polyisobutene, poly (styrenesulfonic acid), poly (glycidyl methacrylate), poly (methacryloyl-oxyethyltrimethylammonium chloride) (MATAC), poly (L-lysine) and poly (3-
  • biopolymers are proteoglycans, wherein the polysaccharide content outweighs the protein content.
  • Further examples of biopolymers are globulins, elastin, Nucloproteins, histones, keratin, chromoproteins, protamines, fibrinogen, phosphoproteins, prolamins, myosin, lipoproteins and hydrophobin.
  • hydrophobin can be used with advantage for hydrophobing the surface of the porous, mineral bleaching material, in particular the aerated concrete, produced from the inventive dispersions according to the process II according to the invention.
  • drugs are cytostatic agents such as cyclophosphamide, trofosfamide, ifosfamide, chlorambucil, melphalan, carmustine, lomustine, semustine, busulfan, cisplatin, carboplatin, methotrexate,% fluorouracil: cytarbine, mercapturin, thioguanine, vinblastine, vincristine, etoposide, dactinomycin, daunarubicin, Doxorubicin, bleomycin, mitomycin, mitoxantrone, diethylstilbestrol, drostanolone, testolactone, tamoxifen, aminogluthedimide, buserelin, goserelin, leuprorelin, triptorelin, hydroxyurea and procarbacin.
  • cytostatic agents such as cyclophosphamide, trofosfamide, ifosfamide, chloram
  • biocides are examples of biocides.
  • biocides are 10,10'-oxybisphenoxoarsine (OBPA), octylisothiazolinone (OIT), dichloroctylisothiazolinone (DCOIT), butylbenzisothiazolinone (BBIT), iodocarb (3-iodo-2-propynylbutylcarbamate), zinc pyrithione (zinc salt of pyridine-2-one). thiol-1-oxide), trichlosan (polychlorinated phenoxyphenols), silver ions and silver, especially in the form of silver nanoparticles.
  • OBPA 10,10'-oxybisphenoxoarsine
  • OIT octylisothiazolinone
  • DCOIT dichloroctylisothiazolinone
  • BBIT butylbenzisothiazolinone
  • iodocarb 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate
  • fungicides examples include DMI fungicides, Qol fungicides, dithiocarbamates, copper and sulfur, MBC fungicides, benzimidazoles and thiophanates, chloronitriles, dicarboimides, phenylamides, amines, AP fugicides, MBI fungicides, and SDHI decouplers.
  • flame retardants are polybrominated diphenyl ethers (pentaBDE, octaBDE, decaBDE), TBBPA, HBCD, polybombated biphenyls (PBB), chloroparaffins, mirex, halogenated flame retardants, melamine, urea, TCEP (tris (chloroethyl) phosphate), TCPP (Tris (chloropropyl) phosphate), TDCPP (tris (dichloroisopropyl) phosphates), TPP (triphenyl phosphate), TEHP (tris (2-ethylhexyl) phosphate), TKP (tricresyl phosphate), ITP (“isopropylated triphenyl phosphate”) mono, bis - and tris (isopropylphenyl) phosphates of different isopropylation grade, RDP (resorcinol bis (diphenyl phosphate)), B
  • polymers are the customary and known, thermoplastic or thermosetting polymers.
  • thermoplastic polymers are customary and known linear and / or branched and / or block-like, comb-like and / or random polyaddition resins, polycondensation resins and / or (co) polymers of ethylenically unsaturated monomers.
  • suitable (co) polymers are (meth) acrylate (co) polymers and / or polystyrene, polyvinyl esters, polyvinyl ethers, polyvinyl halides, polyvinylamides, polyacrylonitriles, polyethylenes, polypropylenes, polybutylenes, polyisoprenes and / or copolymers thereof.
  • suitable polyaddition resins or polycondensation resins are polyesters, alkyds, polylactones, polycarbonates, polyethers, proteins, epoxy resin-amine adducts, polyurethanes, alkyd resins polysiloxanes, phenol-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, cellulose, polysulfides , Polyacetals, polyethylene oxides, polycaprolactams, polylactones, polylactides, polyimides, and / or polyureas.
  • thermosets are prepared from polyfunctional, low molecular weight and / or oligomeric compounds by (co) polymerization initiated thermally and / or with actinic radiation.
  • Suitable functional low molecular weight and / or oligomeric compounds are reactive diluents, catalysts and initiators.
  • thermoplastics and thermosets are not exhaustive, but is intended in particular to illustrate the variety of possibilities. Further suitable polymers can readily be selected by one skilled in the art on the basis of his general knowledge.
  • micro- and macro-scale fillers are silica, alumina, zirconia, titania, wood chips, separated and dried slurry, plastic mats, plastic parts in any form, wires, needles, and flakes.
  • organic and inorganic foams are polystyrene foam, polyurethane foam, polypropylene foam and foam glass.
  • seed fibers examples include:
  • acon such as bamboo fiber, nettle, hemp fiber (HA), jute (JU), kenaf, linen (LI), hops, ramie (RA) and hemp,
  • CV viscose
  • CMD modal
  • CLY lyocell
  • CUP cupro
  • CA acetate
  • CTA triacetate
  • Rubber Fibers like rubber
  • Plant protein fibers are:
  • Fibers based on starch or glucose are based on starch or glucose:
  • alginate fibers ALG
  • chitosan fibers ALG
  • polyester fibers such as polyester fibers (PES), polyamide fibers (PA), polyimide fibers (PI), polyamideimide fibers (PAI), polyphenylene sulfide fibers (PPS), polyester fibers (PE) and nylon fibers,
  • AN fibers such as polyacrylonitrile (AN) fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, PMMA fibers and PVC fibers,
  • PU polyurethane
  • inorganic fibers such as polyurethane (PU), inorganic fibers and other fibers:
  • aramid fibers such as Kevlar fibers, lignin fibers, cellulose fibers, fiber composites, textiles, textile fibers, fabric fibers, pyrolysis fibers, boron fibers, ceramic fibers, silica fibers, metallic reinforcing fibers such as steel fibers, boron fibers, silica fibers, glass fibers (GF), basalt fibers, carbon fibers, fabric fibers, pyrolysis fibers, graphene fibers, carbon nanotubes , Carbon nanotubes and carbon nanokons.
  • aramid fibers such as Kevlar fibers, lignin fibers, cellulose fibers, fiber composites, textiles, textile fibers, fabric fibers, pyrolysis fibers, boron fibers, ceramic fibers, silica fibers, metallic reinforcing fibers such as steel fibers, boron fibers, silica fibers, glass fibers (GF), basalt fibers, carbon fibers, fabric fibers, pyrolysis fibers,
  • the above-mentioned fibers can be used as blended fabrics, pre-stressed blended fabrics and / or pre-stressed blended fabrics with textile threads. Should the aforementioned fibers be naturally flammable, they may be provided with the flame retardants described above and / or mineral coated.
  • suitable cement accelerators or quick binders are aluminum sulfate or similar soluble sulfates of polyvalent cations in combination with calcium aluminate, calcium sulfoaluminate, calcium nitrate, calcium ammonium nitrate and gases such as carbon dioxide, carbon monoxide, sulfur dioxide and sulfur trioxide.
  • Suitable self-healing agents are calcium hydroxide and nanoparticles and / or microparticles having a core of calcium hydroxide and a shell of calcium carbonate or glass.
  • a bacteria-based self-healing agent is described by Hendrik Marius Jonkers, "Concrete with self-healing powers,” in Technology Review, November 2016, 55.
  • phyllosilicates are customary and known phyllosilicates.
  • the elemental composition and the structure of the layered silicate micro- and / or nanoparticles can also vary widely.
  • classification of the silicates into the following structures is known:
  • Phyllosilicates are silicates whose silicates consist of layers of corner-sharing SiCv tetrahedra. These layers and / or bilayers are not further linked to one another.
  • the technically important and in sedimentary rocks widespread clay minerals are also phyllosilicates.
  • the layered structure of these minerals determines the shape and properties of the crystals. They are usually tabular to leafy with good to perfect cleavage parallel to the layers.
  • the number of rings that make up the silicate layers often determines the symmetry and shape of the crystals. Between the layers can be water molecules, large cations and / or lipids store.
  • Phyllosilicates are often swellable and, with their cation exchange capacity, are important for the fertility of soils.
  • Aluminoseladonite K (Mg, Fe 2+ ) Al [(OH) 2
  • Ferroaluminoseladonite K (Fe 2+ , Mg) (Al, Fe 3+ ) [(OH) 2
  • Chromophyllite K (Cr, Al) 2 [(OH, F) 2
  • Ferrokinoshitalite Ba (Fe 2+ , Mg) 3 [(OH, F) 2
  • Glauconite K, Na
  • Fe 3 Al, Mg Si, Al
  • OH 0io
  • Banzirite (Ca, K, Na) (Mn 2+ , Fe 2+ , Mg, Zn) io (Si, Al) i60 38 (OH) 8 - nH 2 0
  • Lennilenapeit K 6 -7 (Mg, Mn, Fe 2+, Fe 3+, Zn) 48 (Si, AI) 72 (0, OH) 21 6- 16h20
  • Style pomelan K (Fe 2+ , Mg, Fe 3+ , Al) 8 (Si, Al) i 2 (0, OH) 2 7-2H 2 0
  • Tamaite (Ca, K, Ba, Na) 3 - 4 Mn 2+ 24 [(OH) i 2
  • Corrensite (Ca, Na,) (Mg, Fe, Al) 9 (Si, Al) 802o (OH) i 0 nH 2 0 98 Brinobertsite (Na, K, Ca) o.3 (Al, Fe, Mg) 4 (Si, Al) 802o (OH) 4-3.5H 2 0
  • Neotokite (Mn, Fe 2+ ) SiCv H 2 0
  • bentonite from the group of montmorillonite ((Na, Ca) o. 3 (Al, Mg) 2 Si 4 Oio (OH) 2 nH 2 0).
  • Bentonite is a mixture of various clay minerals and contains montmorillonite as its main constituent.
  • sodium bentonite absorbs water, it can absorb a variety of its own dry weight.
  • Caicium bentonite can absorb fats and / or oils. In nature, there is also a type of bentonite, which naturally contains petroleum.
  • the layered silicate micro- and / or nanoparticles described above are functionalized, non-functionalized, aggregated, non-aggregated, agglomerated, non-agglomerated, supported and / or unsupported.
  • they may be functionalized, agglomerated and supported. But they can also not be functionalized and aggregated.
  • the functional groups and materials described above can be used.
  • POM polyoxometalates
  • the POMs can be prepared by conventional and well-known wet chemical methods. However, it is also possible to dissolve the POM in water and to spray the resulting solution against a warm stream of air. In addition, it is possible to evaporate the solution under vacuum, being irradiated with IR radiation.
  • the POMs When present as micro and / or nanoparticles, the POMs may be functionalized, non-functionalized, aggregated, non-aggregated, agglomerated, non-agglomerated, supported and / or unsupported. For example, they may be functionalized, agglomerated and supported. But they can not be aggregated.
  • the functional groups and materials described above can be used.
  • the elemental composition and structure of the POM can vary widely. For example, it is known to divide the POM into the following structures: the Lindquist hexamolybdate anion, ⁇ 2 ,
  • n-prime number here is an integer from 3 to 20 denoting the valence of an anion that varies depending on the variables X and M.
  • TM stands for a divalent or trivalent transition metal such as Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+, Co 2+, Co 3+, Ni 2+, Cu 2+ and Zn 2+.
  • the superscript t is an integer and denotes the valence of an anion, which varies depending on the significance of the variable TM.
  • the variable A stands for phosphorus, silicon or germanium and the index x stands for 0 or for an integer from 1 to 40.
  • the index y stands for an integer from 1 to 10
  • the index a stands for one integer from 1 to 8
  • the index b is an integer from 15 to 150.
  • the z factor varies depending on the nature and the degree of oxidation of the variable A.
  • the aqua complexes and the active fragments of the POM XIII are also suitable.
  • y is preferably 6-a, where the index a is an integer of 1 to 5 and the index b is 19.
  • the variable A is silicon or germanium
  • the index x is 2
  • the index y is 18, the index a is 6
  • the index b is 77.
  • the index x is 2 or 4
  • the index y is 12, 15, 17 or 30
  • the index a is 1, 3 or 6
  • the index b is 62 or 123.
  • the anions I to XIII are applied in the form of salts with cations which are approved for cleansing and personal care and pharmaceutical use. Examples of suitable cations are
  • Mono-, di-, tri- or tetra- (C 1 -C 20 -alkylammonium) such as pentadecyldimethyl-ferrocenylmethylammonium, undecyldimethylferrocenylmethylammonium, hexadecyltrimethylammonium, octadecyltrimethylammonium, didodecyldimethylammonium, ditetradecyldimethylammonium, dihexadecyldimethylammonium, dioctadecyldimethylammonium, dioctadecylviologen, trioctadecylmethylammonium and tetrabutylammonium,
  • Mono-, di-, tri- or tetra- (C 1 -C 20 -alkanolammonium) such as ethanolammonium diethanolammonium and triethanolammonium
  • HISH + histidinium
  • ARGH + argininium
  • LYSH + lysinium
  • n number in particular integer, from 1 to 50.
  • H 4 [Si (W 3 Oio) 4].
  • H 2 O (CAS No. 12027-43-9) and H3 [P (W 3 Oio) 4] .xH 2 O (CAS No. 12501-23-4) and / or their salts.
  • the dispersions of the invention may further contain lecithins.
  • Copolymers of acrylic acid and / or methacrylic acid with alkali acrylate and / or alkali methacrylate
  • Copolymers based on starch and acrylates and / or methacrylates and
  • the dispersions according to the invention can be cellulose nanofibers (CNF), microfibrillated cellulose (MFC), nanocrystalline cellulose (CNC), bacterial nanocellulose (BNC) and / or microcrystalline cellulose (MCC), preferably in an amount of, in each case based on the dry mass a given dispersion, 0.001 wt .-% to 5 wt .-%, preferably 0.01 wt .-% to 2.5 wt .-% and in particular 0.1 wt .-% to 1 wt .-%.
  • CNF cellulose nanofibers
  • MFC microfibrillated cellulose
  • CNC nanocrystalline cellulose
  • BNC bacterial nanocellulose
  • MCC microcrystalline cellulose
  • the nanocellulose contribute to the stabilization of the dispersions of the invention.
  • the dispersions according to the invention comprise carbon particles, preferably an average particle size of 10 nm to 1000 ⁇ m, which have been cemented with cement and / or water glass.
  • the carbon particles are selected from the group consisting of biochars, fumed carbon, biochar, charcoal, sifting residue of charcoal, lumber ashes, activated carbons, coal, animal charcoal, animal waste, fumed carbon of different pyrolysis degree, functionalized coal, pre-treated coals, washed coals and extracted coals. selected.
  • biochar and / or pyrogenic carbon is used.
  • the dispersions of the invention may preferably contain the fused or milled carbon particles in an amount of from 0.1% by weight to ⁇ 50% by weight, based in each case on the total amount of a given lightweight construction material.
  • the carbon particles can absorb volatile organic compounds (VOCs), toxic substances, heavy metals and unpleasant-smelling compounds, such as production halls, tanks, transport vessels, pumps and others Equipment for handling are removed, which is a very significant advantage of the relevant dispersions of the invention.
  • VOCs volatile organic compounds
  • toxic substances such as toxic substances, heavy metals and unpleasant-smelling compounds, such as production halls, tanks, transport vessels, pumps and others Equipment for handling are removed, which is a very significant advantage of the relevant dispersions of the invention.
  • additives described above are used in conventional and known, effective amounts, unless otherwise stated.
  • the additives described above can be packaged individually or as a mixture of at least two additives and sold separately as commercial products.
  • the packaged amounts of additives are each matched to the amounts of cement foam or aerated concrete that you want to produce. For this purpose, tables and datasheets can be compiled showing the respective quantities.
  • novel dispersions are preferably prepared in the context of the process according to the invention for producing the lightweight construction materials according to the invention.
  • at least - at least one type of cement and / or at least one type of zinc phosphate cement or a mixture M of (i) at least one kind of cement and / or at least one kind of zinc phosphate cement and (ii) at least one silicate and / or at least one aluminosilicate each with at least one alkaline or acidic activator for the preparation of a geopolymer and / or at least one geopolymer in the weight ratio (i) :( ii) 1000-0.1,
  • At least one kind of modified and / or unmodified natural homoglycans selected from the group consisting of potato starch, rice starch, corn starch and wheat starch and cooked and / or raw, minced pieces of cereals, potatoes and rice, and
  • the foam sets and the lightweight construction material according to the invention are advantageous to carry out the drying at 10 ° C to 130 ° C, preferably 15 ° C to 120 ° C and in particular 20 ° C to 100 ° C, wherein the foam sets and the lightweight construction material according to the invention.
  • the shapes, cavities, gaps and cracks may have different sizes and / or structures and / or their walls may be made of different materials.
  • the materials may be warm, cold, frozen and / or heatable.
  • the lightweight construction materials according to the invention can be sealed without the formation of mold by residual moisture. Examples of suitable sealants are coatings with plastics, paints or films.
  • the mixing and the foaming can be carried out in the same mixing unit or different mixing units.
  • the constituents of the dispersions according to the invention are mixed together for 1 hour to 10 hours, preferably for 1.5 hours to 7 hours and in particular for 1.5 hours to 5 hours with gentle stirring.
  • the resulting dispersions according to the invention are then preferably foamed in the air at atmospheric pressure for 5 minutes to 60 minutes, in particular for 10 minutes to 50 minutes and in particular for 20 minutes to 40 minutes with intensive stirring of the dispersions according to the invention.
  • liquid cement or a mixture M is transported without surfactant and / or the homoglycan to the site of use and there mixed with at least one surfactant and / or homoglycan and foamed with vigorous stirring.
  • the mixing ratios of the constituents of the dispersions according to the invention can be varied in an advantageous manner in order to produce lightweight construction materials according to the invention, in particular aerated concrete, with different advantageous application properties profiles.
  • At least one superplasticizer is used as the at least one additive because it can save considerable amounts of water and the resulting foamed dispersions of the invention nevertheless remain flowable, pumpable, pourable and sprayable for a long time.
  • mixing units are used which permit a particularly intensive mixing of the components at atmospheric pressure.
  • suitable mixing units are static mixers, inline dissolvers, homogenizing nozzles, Ultraturrax, high-speed stirrers, mills, kneaders, hooks, whisk and / or ultrasound.
  • the mixing units can be suitably combined with one another in order to achieve an optimal result.
  • the mixing speeds can be varied in an advantageous manner, in order to adjust in this way the performance characteristics of the inventive porous, open-cell or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic, mineral lightweight materials, in particular the aerated concrete, in the desired manner.
  • the density and strength of the porous, lightweight construction materials can be varied with the aid of the stirring time, the stirring speed and / or the gas quantity and / or the bubble size.
  • - injected gases such as carbon dioxide, air or nitrogen and / or - slightly vaporizing, inert, non-toxic liquids such as butane or pentane and / or solid propellant compositions which comprise a carbon dioxide carrier selected from carbonates, hydrogencarbonates and carbamates of the alkali metals, alkaline earth metals, aluminum, transition metals and / or ammonium and at least one acid carrier, such as sodium aluminum sulphate (see DE 10
  • Pore formers such as tall and balsam resins, lignosulfonates and salts of carboxyl compounds are added.
  • polymers such as PLA (polylactide) can be incorporated.
  • PLA polylactide
  • PLA polylactide
  • lactic acid is added during the preparation and / or foaming of the dispersions according to the invention
  • lightweight construction material according to the invention is produced using PLA.
  • the introduction of lactic acid can be done at any time. It can be added during mixing and / or it is sprayed into the mold in which the lightweight construction material according to the invention cures, and / or it is applied to the surface of the lightweight construction material according to the invention.
  • the dispersions according to the invention can also be added before, during and / or after further processing catalysts which accelerate the processes.
  • Particularly preferred porous, open-celled or closed-cell, hydrophilic or hydrophobic mineral lightweight construction materials according to the invention contain, based on the particular lightweight material present, 50% to 99.989% by weight, preferably 60% by weight to 99.989% by weight. and in particular from 70% by weight to 99.989% by weight of at least one type of cement and / or at least one type of zinc phosphate cement or a mixture M of (i) at least one kind of cement and / or at least one kind of zinc phosphate cementate and (ii) at least one silicate and / or at least one aluminosilicate each having at least one alkaline or acidic activator for
  • modified and / or unmodified natural homoglycans selected from the group consisting of Potato starch, rice starch, corn starch and wheat starch, and cooked and / or raw, chopped pieces of cereals, potatoes and rice.
  • the preferred lightweight construction materials according to the invention may comprise at least one of the additives described in more detail above, selected from the group consisting of synthetic, modified natural polysaccharides, other natural polysaccharides, sugars, superplasticizers, water reducing agents, rheology control additives, nano, micro and macro fibers, nano and microparticles, lignin, beaten bamboo, hydrolyzed bamboo, mineral shavings, phyllosilicates, loam, clay, aerogels, microsilica, silica gels, superabsorbents, polyoxymetalates, biocides, pharmaceuticals, dyes, colored pigments, white pigments, fluorescent pigments and phosphorescent pigments (phosphors) polyoxometalates , synthetic polymers, lactic acid and polylactides, biopolymers, metals, carbon allotropes, organic and inorganic acids and bases, oxides, oxidic catalysts, standard sand, organic and inorganic salts, organic and inorganic foams, flame retardants
  • the at least one additive is contained in a lightweight construction material according to the invention in a conventionally known, effective amount.
  • the at least one additive based on the total amount of a lightweight construction material according to the invention, in an amount of 0.01 to ⁇ 50 wt .-% contained.
  • the at least one type of cement is Portland cement
  • the at least one zinc phosphate cement can be prepared from zinc oxide, magnesium oxide, calcium fluoride, silicon dioxide and aluminum oxide and orthophosphoric acid, or is the at least one silicate and / or the at least one aluminosilicate from the group consisting of natural aluminosilicates, water glass, kaolinite, metakaolin, blastfurnace slag, microsilica, trass flour, oil shale, fly ash, wood fired slag, siliceous siliceous aluminas, pozzolans, basalt, Clays, marl, andesites, diatomaceous earth, kieselguhr, zeolites, clay, and
  • the at least one alkaline activator is selected from the group consisting of sodium water glass, potassium water glass, lithium water glass, sodium hydroxide, caustic soda, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, alkali metal sulphate, sodium metasilicate and lime milk, and
  • the at least one acid activator is selected from the group consisting of phosphoric acid, fruit acids and humic acids,
  • the at least one surfactant selected from the group consisting of amphoteric surfactants, biosurfactants, Bolaform surfactants, cosurfactants, protein surfactants, fluorosurfactants, gemini surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, perfluorosurfactants, polymer surfactants, silicon surfactants and Triton surfactants , selected.
  • the lightweight construction materials according to the invention comprise cellulosic nanofibers (CNF), microfibrillar cellulose (MFC), nanocrystalline cellulose (CNC), bacterial nanocellulose (BNC) and / or microcrystalline cellulose (MCC), preferably in an amount of, in each case based on the total amount of a given lightweight construction material, 0.001 wt% to 5 wt%, preferably 0.01 wt% to 2.5 wt%, and more preferably 0.1 wt% to 1 wt%.
  • CNF cellulosic nanofibers
  • MFC microfibrillar cellulose
  • CNC nanocrystalline cellulose
  • BNC bacterial nanocellulose
  • MCC microcrystalline cellulose
  • the nanocellulose materials bring about a significant improvement in the mechanical properties of the lightweight construction materials according to the invention such that they contribute to good dispersion in the dispersions according to the invention on the one hand and in the Lightweight construction materials according to the invention contribute to stabilizing the foam structures. In addition, they effectively suppress the blooming of materials.
  • lightweight construction materials according to the invention contain carbon particles, preferably an average particle size of 10 nm to 1000 ⁇ m, which are cemented with cement and / or water glass.
  • the carbon particles are selected from the group consisting of biochars, fumed carbon, biochar, charcoal, sifting residue of charcoal, lumber ashes, activated carbons, coal, animal charcoal, animal waste, fumed carbon of different pyrolysis degree, functionalized coal, pre-treated coals, washed coals and extracted coals. selected.
  • biochar and / or pyrogenic carbon is used.
  • the lightweight construction materials according to the invention may contain the fused or milled carbon particles in an amount of 0.1% by weight to ⁇ 50% by weight, based in each case on the total amount of a given lightweight construction material.
  • the lightweight construction material according to the invention is characterized by a particularly low thermal conductivity and a high insulation value W / mK like Styrofoam, but does not need it like this flame retardant, because it is not flammable, and it can be easily disposed of. Its density is very low, in particular ⁇ 0.5 kg / cubic decimeter.
  • the lightweight construction material according to the invention can be processed as desired, it can for example be sanded, sawn, chiseled and / or modified with screws, nails and / or other attachment methods. It can also be processed with air and / or water jets.
  • the resulting lightweight construction materials according to the invention can have a wide variety of surface structures. They can be rough and / or smooth, have a structure side and / or several structure sides. Furthermore, they can be regular and / or irregular. They can be structured with points, lines, waves, circles and / or with and / or in every imaginable form. In addition, they can have a closed "skin", that is, they have no pores on the surface, but are set, whereby a smooth surface can be easily created by brushing, which is a significant advantage.
  • the lightweight construction materials according to the invention in particular the aerated concrete, can be processed, laminated, laminated, impregnated, coated and / or sprayed with the nanoparticles described above and / or with other materials such as functionalisations, additives and / or fillers. Furthermore, they can be covered with intermediaries, such as woods, cork, burnt clays, tars and / or bitumen. In addition, they can be rendered water repellent and / or waterproof by hydrophobing agents such as hydrophobin or siloxanes.
  • lightweight construction materials according to the invention in particular the aerated concrete, can be used exceptionally wide.
  • the following list gives an overview of exemplary applications. The list contains no restrictions.
  • the lightweight construction materials according to the invention in particular cellular concrete, in the form of building blocks, holes and / or grooves may have to save material and weight.
  • the blocks may have recesses and / or holes and on the other side raised parts, which may also consist of a different material such as plastic, have, so you can stack the blocks as Legobausteine particularly adherent to each other stacked.
  • the lightweight construction materials according to the invention can be used for the production of further composite materials.
  • the composite materials include
  • At least one layer and / or at least one core of at least one lightweight construction material according to the invention and at least one layer and / or at least one coating comprising or consisting of materials selected from the group consisting of not reinforced and glass fiber reinforced, carbon fiber reinforced, metal fiber reinforced, textile fiber reinforced, natural fiber reinforced and straw fiber reinforced and wet mats, metal mats, glass mats, textile mats and natural fiber mats, nanoparticles and nanofibers, wet clays, dried clays, burnt clay, dried clays, burned clays, tars,
  • Bitumen natural asphalts, mineral waxes, earthworms, montan waxes, lacquers, thermoplastic and thermosetting polymers, papers, cardboard materials, cardboard, plasterboard, plasterboard, wood, cork, metal sheets, glass plates, gypsum boards and layers of low melting glass and composites of at least two of these materials.
  • the latter may have a structured surface which has, for example, grooves, depressions and / or elevations.
  • the resulting aerated concrete block was removed from the mold and its performance characteristics were determined. So he had a pleasant, even, slightly gray color and a high mechanical strength. By skin contact he looked warm and smooth and not scratchy. It is essential, however, that he had a density of 0.3 kg / 1, so that he was buoyant. In this case, the aerated concrete block has an advantageous high elasticity and hardness. It was there The aerated concrete block could easily be sawn without much dust. It was a significant advantage that the resulting dust was not toxic and in particular contained no finely divided aluminum.
  • the aerated concrete block was to be used with advantage as a lightweight material, in particular as an insulating material. Specifically, it could be used to isolate heat, cold and electricity. If necessary, it could be disposed of easily.
  • Another batch of the aqueous, pourable and settable cement foam was prepared according to the procedure given above.
  • the cement foam was poured onto the surface of a concrete floor. He proved to be self-leveling, so that he after the 3-day drying in the air a uniform smooth, porous, 3 cm thick, excellent heat insulating, walkable Dämmestrich formed, which was coated after a life of 3 weeks with a polymer seal, without a mold formation by residual moisture occurred.
  • a block of aerated concrete 20 cm in height, 30 cm in length and 15 cm in width was hollowed out in the center so that a depression resulted, the vertical side walls having a thickness of each 2.5 cm and the bottom had a thickness of 3 cm.
  • the well was filled with methylated spirits and ignited. Despite the high temperatures developing inside the cavity, the side walls could easily be touched with bare hands, so that the aerated concrete block with the burning methylated spirits could be carried by hand to other places without problems.
  • Example 2 The preparation of an aqueous, pourable, foamable and settable dispersion and its use
  • Liquid cement containing no surfactant and no starch was transported to the place of use with a cement load. There, the liquid cement, based on its dry matter, 0.5 wt .-% technical sodium lauryl sulfate and 0.5 wt .-% corn starch was added. The surfactant, corn starch and liquid cement were mixed in the cement mixer for 2 hours. Subsequently, the resulting aqueous, pourable, foamable and settable dispersion was pumped into a mixing unit where it was foamed with vigorous stirring. The resulting aqueous, pourable, pumpable and settable cement foam was pumped behind the removable formwork in front of vertical room walls. The gaps between the cladding and the room walls were 1 cm wide.
  • the resulting layers of cement foam were dried for 6 days at room temperature. Thereafter, the cladding was removed.
  • the resulting closed-cell cement foam layers had a thickness of 1 cm and were nonflammable and thermally insulating. But they showed very good vapor diffusion properties, so that formed even after a long life no mold. It was surprising that the layer of cured cement foam could be wallpapered directly.
  • Example 4 The preparation of composite materials, in particular composite building materials
  • the self-leveling cement foam of Example 2 was prepared as described and cast into flat open clay molds each having a square, 1 m 2, and 3 cm deep recess and dried therein.
  • the free surfaces of the resulting cellular concrete slabs were coated with a smooth layer of unfired clay.
  • the composite building materials were fired.
  • the composite building materials were taken from the clay molds. They had smooth clay surfaces that could be very well coated with bitumen.
  • the bitumen layers adhered very well to the clay surfaces, so that the plate-shaped composite construction materials were outstandingly suitable for covering flat roofs.
  • the self-leveling cement foam of Example 2 was prepared as described and cast into flat open clay molds each having a square, 1 m 2, and 3 cm deep recess and dried therein.
  • the free surfaces of the resulting aerated concrete slabs were covered with 0.5 cm thick, wet loam layers.
  • natural fiber mats were inserted a full thickness of 0.2 cm.
  • the natural fiber mats were covered with another 0.5 cm thick wet loam layers.
  • the thus-armed wet clay layers were slowly dried in the air. Then they were taken out of the clay molds.
  • the resulting composite building materials were excellent as wall coverings for rooms. Their ability to absorb and release water effectively prevented the formation of mold. Due to their diffusion properties and their ability to absorb noxious agents, they contributed significantly to a healthy indoor climate, so that in particular allergy sufferers and asthmatics in these rooms were symptom-free.
  • aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersions 200 g of ground aerated concrete, 800 g of Portland cement and 1 g of sodium lauryl sulfate, 2.5 g of polycarboxyl ether according to Example 5, page 10, paragraph [0069], from DE 10 2007 were used with an Ultraturrax 045 230 A1 and 1, 5 g of corn starch in 1 l of water of a hardness of 4.25 mmol / l for 3 hours in a 5 l beaker with gentle stirring. For comparison, the experiment was repeated with demineralized water (Comparative Experiment 1).
  • Comparative experiment 1 was repeated with the difference that 4 mmol / l magnesium ions were added to the demineralized water (comparative experiment 2). Subsequently, the resulting aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersions were foamed for 30 minutes with vigorous stirring. The resulting aqueous, pourable, and settable cement foams were allowed to stand for 4 hours, after which they were still flowable, pourable, and sprayable. After standing, they were poured into clear, 250 ml plastic cups and cured in air at room temperature for 3 days.
  • Example 1 There were 5 aerated concrete blocks with the dimensions height: 40 cm, length: 50 cm and width: 30 cm according to the procedure of Example 1 prepared.
  • the aerated concrete blocks were weathered at an exposed location for two years. Even after this long time, they did not show any greening, i. no vegetation with moss, algae or lichens.
  • the resulting aqueous, pourable, foamable, pumpable and settable dispersion was foamed in a high speed mixer, blowing air through it.
  • the foamed dispersion was applied to the Concrete floors of a building poured out, forming self-leveling layers of a thickness of 3 cm.
  • the layers were dried for 5 days at room temperature and formed a closed-cell 3 cm thick, excellent heat-insulating and already walkable insulating screed, which was already walkable.
  • the insulating screed took up Noxen, in particular nitrogen oxides and VOC, from the ambient air and the concrete.

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Abstract

Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen, enthaltend - Zement und/oder Zinkphosphatzement oder eine Mischung aus Zement und/oder Zinkphosphatzement sowie einem Silikat und/oder einem Alumosilikat jeweils mit einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder ein Geopolymer, - ein Tensid, - 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der Dispersion, modifizierter und/oder nicht modifizierter natürlicher Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und - Wasser einer Härte >3,2 mmol/l, ihre Verwendung zur Herstellung von porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, Verfahren zu deren Herstellung sowie poröse, mineralische Leichtbaumaterialien, enthaltend bezogen auf ein gegebenes Leichtbaumaterial, - 50 Gew.-% bis 95 Gew.-% eines Zements und/oder eines Zinkphosphatzements oder einer Mischung eines Silikats und/oder eines Alumosilikat jeweils mit einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder eines Geopolymeren mit Zement und/oder Zinkphosphatzement, - 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% eines Tensids und - 0,01 Gew.-% bis <10 Gew.-% von Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und/oder Weizenstärke von gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und ihre Verwendung.

Description

Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen und ihre Verwendung zur Herstellung von porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien
Die vorliegende Erfindung betrifft wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der wässrigen, gießfähigen, schäumbaren, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen zur Herstellung von porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen, mineralischen Leichtbaumaterialien.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen, mineralischen Leichtbaumaterialien aus den wässrigen, gießfähigen, schäumbaren, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung poröse, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen, mineralische Leichtbaumaterialien. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen, mineralischen Leichtbaumaterialien.
Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung Kompositmaterialien auf der Basis der porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen, mineralischen Leichtbaumaterialien.
Stand der Technik Der in der vorliegenden Anmeldung zitierte Stand der Technik wird durch Bezugnahme Bestandteil der Anmeldung.
Gasbeton als Leichtbaumaterial ist seit dem 19. Jahrhundert bekannt und wurde 1924 patentiert. Dieser patentierte Gasbeton ist heutzutage auch unter dem Namen Ytong bekannt. Gasbeton ist ein dampfgehärteter, massiver Baustoff mit einer Rohdichte von 300 bis 800 kg/m3 und wird aus den Rohstoffen Brandkalk, Wasser und Quarzzsand hergestellt. Unter Zugabe von Wasser werden die Rohstoffe zu einer Mörtelmischung angemacht. In diese fertige Suspension wird im Allgemeinen eine von Menge 400 bis 3000 g an Aluminiumpulver und/oder -paste pro 1 m3 Gasbeton zugegeben. Die fertige Mörtelmasse wird nun in ein Behältnis gegeben, in dem das metallische, feinteilige Aluminium in der alkalischen Mörtelsuspension Wasserstoffgas entwickelt. Hierdurch entstehen viele kleine Gasblasen, welche allmählich die aushärtende Mischung aufschäumen. Nach 15 bis 50 Minuten, ist das Endvolumen erreicht. Diese Blöcke werden mittels Drähten auf die gewünschten Stein- oder Bauteilgrößen zugeschnitten. Durch Härten in speziellen Dampfdruckkesseln, auch Autoklaven genannt, erhält das Material, bei Temperaturen von 180 bis 200°C in Wasserdampf unter Sattdampfdruck von 10 bis 12 bar, nach sechs bis zwölf Stunden seine endgültigen Eigenschaften. Chemisch gesehen, entspricht der Gasbeton am Ende zum großen Teil dem natürlichen Mineral Tobermorit, jedoch in synthetischer Form. Der Herstellungsprozess erlaubt zwar eine Produktion von wahlweise bewehrten und/oder unbewehrten Bauteilen, aber nachteilig ist, dass der Porenbeton durch die Härtung im Wasserdampf bei der Produktion vergleichsweise viel Energie verbraucht. Ein weiterer Nachteil des Herstellungsprozesses ist, dass der freigesetzte Wasserstoff umfassende Sicherheitsvorkehrungen notwendig macht. Außerdem verändert sich die Wärmeleitfähigkeit des fertigen Gasbetons mit der Zeit, da Wasserstoff aus den Poren heraus diffundiert und durch Luft ersetzt wird. Nicht zuletzt liegen die Mittelwerte der Druckfestigkeit zwischen 2,5 bis 10 N/mm2, was noch optimiert werden muss.
Im Unterschied zu Gasbeton wird Porenbeton oder Schaumbeton nicht unter Verwendung des sicherheitstechnisch problematischen Wasserstoffs und des sicherheitstechnisch problematischen Aluminiums hergestellt.
Aus der koreanischen Patentanmeldung KR 2013 093015 A ist ein poröser, isolierender Leichtbeton bekannt, der Trittschall auf dem Boden dämpfen kann. Dieser Leichtbeton wird hergestellt, indem man poröse Ethylenvinylacetat-Chips und Perlit verwendet. Das Herstellverfahren umfasst das Vermischen von 40 bis 80 Gew.-% pulverisierten Ethylenvinylacetat-Chips, 20 bis 60 Gew.-% von hochtemperaturplastischem Perlit mit einer Partikelgröße von 30 bis 100 μιη, Vermischen von 2 bis 10 Gew.-% der resultierenden Mischung mit 100 Gew.-% Zement, Herstellen eines Schaummittels durch Zugabe von 3 bis 15 Gew.-% einer 5-prozentigen wässrigen Polyvinylalkohollösung und 3 bis 15 Gew.-% Sojamilch zu 100 Gew.-% einer Natriumlaurylsulfatlösung und Vermischen von 0,5 bis 3 Gew.- % des Schaummittels mit 100 Gew.-% des Zements. Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 105016648 A ist ein Betonadditiv bekannt, das die folgenden Bestandteile enthält: 5 bis 20 Gewichtsteile eines Wasser reduzierenden Zusatzes, 55 bis 80 Gewichtsteile Wasserglas, 1 bis 2 Gewichtsteile eines Frühverfestigungsmittels, 2 bis 3 Gewichtsteile Hydroxymethylpropylcellulose, 1 bis 2 Gewichtsteile Natriumlaurylsulfat und 10 bis 25 Gewichtsteile Wasser. Das Additiv wird dazu verwendet, aus gemahlenem Porenbetonabfall und Schaumbeton, dem das Additiv zugesetzt wurde, einen Kompositblock herzustellen.
Ein Schaumbeton oder Porenbeton wird von Luca Industries International GmbH unter der Marke LithoPore® angeboten. Als Schäumungsmittel oder Tensid soll ein Schaumbildner auf Enzymbasis verwendet werden.
Ein fließfähiger Porenleichtmörtel wird unter der Marke Poriment® von Heidelberger Beton Heidelbergcement Group angeboten. Eine Version enthält allerdings Styroporkügelchen (expandierte Polystyrol-Schaumstoffkugeln).
Die Verfahren vermeiden zwar den hohen Energieverbrauch und die Wasserstoffentwicklung bei der Herstellung von Ytong, die Produkte müssen aber noch hinsichtlich ihrer mechanischen und isolierenden Eigenschaften weiter verbessert werden.
Aus dem russischen Patent RU 2287505 C 1 ist eine Formmasse für die Herstellung von Porenbeton bekannt, die 30 bis 77 Gew.-% Portlandzement, 0,001 bis 2,5 Gewichtsteilen metallhaltiger Kohlenstoffnanoröhrchen, 0,4 bis 0,7 Gew.-% Schäumungsmittel und Wasser enthält. Die Formmasse kann 0 bis 30 Gew.-% Quarzsand als Füller enthalten.
Aus dem russischen Patent RU 2472753 C 1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Ausgangsprodukten für Porenbeton bekannt. Bei dem Verfahren wird eine trockene Mischung von 500 DO Portland Zement und Quarzsand hergestellt. Die Mischung wird vorgetrocknet und gemahlen, bis eine spezifische Oberfläche von nicht mehr als 2400 cm2/g erreicht ist. Gleichzeitig wird dem Portlandzement Wasser und ein Additiv zugegeben. Das Additiv ist eine Kombination von Aluminiumsilikat-Mikrosphären und ein- oder mehrlagigen Kohlenstoffnanoröhrchen in einem Verhältnis von 1 :10. Die erhaltene wässrige Lösung wird zu der trockenen Mischung hinzugegeben und vermischt. Danach werden Aluminiumpulver und NaOH hinzu gemischt. Es resultiert ein Ausgangsprodukt, das 20 bis 75 Gew.-% DO Portlandzement, 20 bis 75 Gew.-% Quarzsand, das Additiv, 0,007 bis 0,5 Gew.-% Aluminiumpulver, 0,0005 bis 0,005 NaOH und der Rest Wasser enthält. Dem Ausgangsprodukt können noch Polypropylen oder Metallfasern zugesetzt werden.
Aus dem russischen Patent RU 2524361 C2 ist ein Ausgangsprodukt zur Herstellung von Porenbeton bekannt. Das Ausgangsprodukt enthält Portlandzement, gebrannter Kalk, getrockneter Abfall von Porenbeton-Blöcken, Aluminiumpulver, ein Tensid, ein Mittel zur Reduzierung von Wasser, mehrlagige Kohlenstoffnanoröhrchen, deren Oberfläche mit Sauerstoff enthaltenden Gruppen funktionalisiert ist, und Wasser. Um die Kohlenstoffnanoröhrchen zu dispergieren, wird das Ausgangsprodukt mit Ultraschall behandelt.
Das Verfahren und die Produkte weisen indes noch immer die Nachteile der Herstellung von Ytong auf. Aus dem österreichischen Patent AT08 754 B ist ein vom Körper porenreicher Leichtstruktur und einer Matrix auf der Basis eines Gels und/oder eine Schmelze von wasserhaltiger Stärke oder Stärke enthaltendem Pflanzenmaterial und Zusatzstoffen bekannt, der bezogen auf die Trockenmasse - 30-90 Masse-% mindestens eines anorganischen hydraulischen Bindemittels,
- 10-70 Masse-% mindestens einer Stärke und/oder mindestens eine Stärke als wesentlichen Bestandteil enthaltendem Pflanzenmaterial, wobei die Stärke bzw. das stärkehaltige Pflanzenmaterial zu Anteilen von bis zu 60 Masse-% durch andere schmelz- und/oder gelbildungsfähige Biopolymere aus der Gruppe der Dextrine, Zellwandpolysaccharide, Kollagene oder Proteine ersetzt sein kann
Darüber hinaus kann die Leichtstruktur eine Armierungskomponente, einen anorganischen Füllstoff und/oder ein latent hydraulisches Bindemittel, ein Zusatzmittel, einen Farbstoff und/oder ein Biozid enthalten.
Das anorganische Bindemittel wird aus der Gruppe, bestehend aus Zementen, Zementklinkern, hydraulischen Kalk und Gipsen ausgewählt, insbesondere wird Gips verwendet. Die Armierungskomponente wird aus der Gruppe der biogenen pflanzlichen, mineralischen oder synthetischen Faserstoffe ausgewählt. Vorzugsweise werden Holzschliff, Holzschnitzel, wasserhaltige Pflanzenteile, Zellstoff- und/oder Papier- und/oder Pappmaterialien sowie Mineral-, Schlacke- und/oder Glasfasern verwendet.
Der anorganische Füllstoff wird aus der Gruppe der Gesteinsmehle und Silicate und/oder der latent hydraulischen Bindemittel, wie Schlacken, Aschen, Flugaschen, Flugstäube, Vulkanaschen, Trasse und Puzzolane ausgewählt.
Die Formkörper mit Leichtstruktur werden hergestellt, indem man ihre Bestandteile unter erhöhter mechanischer Scherbeanspruchung aufschmilzt und unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur extrudiert, wonach die resultierende Schmelze unmittelbar nach Verlassen des Extruders durch Druckentlastung expandiert wird.
Der Nachteil der bekannten Formkörper mit Leichtstruktur liegt insbesondere darin, dass sie nicht die mechanische Festigkeit von Porenbeton erreichen. Außerdem sind sie wegen ihres hohen Gehalts an von 10 bis 70 Massen-% an Stärke nicht gegen erhöhte Temperaturen stabil und können sogar durch Brände so weit beschädigt werden, dass sie auseinanderfallen oder sogar selbst brennen. Bedingt durch das Herstellverfahren sind die machbaren Formen der bekannten Formkörper stark eingeschränkt. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 003 104 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaum- oder Blähmassen oder -körpern aus einer Rohstoffmischung mit einem Feststoff mit Alumosilikaten, die nach alkalischer Aktivierung polymere Strukturen und/oder Raumnetze ausbilden und dadurch aushärten, bekannt. Die alkalische Aktivierung wird eingeleitet, indem der Alumosilikate aufweisende Feststoff mit dem Aktivator vermischt und gut homogenisiert wird, wobei jedoch vor der vollständigen Aushärtung der Geopolymer- Matrix ein Blähvorgang stattfindet. Als Alumosilikate werden natürliche und synthetische Alumosilikate, Metakaolin, Hüttensandmehl, Mikrosilica, Trassmehl, Ölschiefer, Flugasche, Holzofenschlacke, aluminiumhaltiger Silikatstaub, Puzzolane, Basalt, Tone, Mergel, Andesite, Diatomeenerden, Kieselgur, Zeolithe, Ziegelmehl und/oder Schmelzkammersand verwendet. Der Bläh- oder Schäumungsvorgang erfolgt durch raschen oder schockartigen Wasserentzug. Anschließend wird der Schaum durch Erwärmen oder Härten in einem Trockner, Ofen oder Drehrohrofen, durch extrem heiße Oberflächen, stark erhitzte Formen, offene Flammen, konfokale Strahlungstrockner und/oder Mikrowellen ausgehärtet. Das Verfahren kann als thermohydraulischer Prozess auf einem Extruder durchgeführt werden. Der thermohydraulische Prozess kann durch Zuschlagsstoffe, die einen sogenannten „Popkorneffekt" haben, unterstützt werden wie etwa durch Stärken aus pflanzlichen Grundstoffen wie Mais oder Kartoffeln.
Der Offenlegungsschrift lässt sich nicht entnehmen, in welchen Mengen die Stärken angewandt werden. Des Weiteren ist davon auszugehen, dass sie bei der Aushärtung oder dem Brennen der Schaumkörper zerstört werden. Bedingt durch das Herstellverfahren sind die machbaren Formen der bekannten Schaum- oder Blähmassen oder -körper stark eingeschränkt. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, neue wässrige Dispersionen für die Herstellung von porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere von Porenbeton, bereitzustellen, die sich einfach und sicher herstellen lassen und in ihrem anwendungstechnischen Eigenschaftsprofil in vorteilhafter Weise breit variieren lassen. Die neuen wässrigen Dispersionen sollen nicht toxisch, lagerstabil, transportierbar, gießfähig, schäumbar, pumpbar und abbindbar sein und mit geringem Energieaufwand rasch zu den porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien zu verarbeiten sein.
Die resultierenden porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere der Porenbeton, sollen eine besonders niedrige Dichte, eine hohe mechanische Stabilität und eine breite Verwendbarkeit haben, die über die bisher bekannten Verwendungen hinausgeht.
Weitere Aufgaben gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Erfindungsgemäße Lösung Demgemäß wurden die wässrigen, gießfähigen, schäumbaren, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen, enthaltend
- mindestens eine Sorte Zement und/oder mindestens eine Sorte eines Zinkphosphatzements oder eine Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- mindestens ein Tensid,
- 0,01 bis <10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der Dispersion, mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und
- Wasser einer Härte >3,2 mmol/l, gefunden, die im Folgenden als »erfindungsgemäße Dispersionen« bezeichnet werden.
Des Weiteren wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersionen für die Herstellung von porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere von Porenbeton oder als Putzmassen, als Gussmassen oder als 3-D-Druckmaterialien gefunden.
Zusätzlich wurde das neue Verfahren zur Herstellung von porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere von Porenbeton, aus den erfindungsgemäßen Dispersionen gefunden, bei dem man
(I) mindestens eine wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersion durch Vermischen von zumindest - mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines
Zinkphosphatzements oder einer Mischung (M) aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis
(i):(ii) = 1000-0,1 ,
- mindestens einem Tensid,
- 0,01 bis <10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der Dispersion, mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und - Wasser einer Härte >3,2 mmol/1 in einem Mischaggregat bei Atmosphärendruck herstellt,
(II) die resultierende mindestens eine Dispersion aufschäumt und in Formen, Hohlräume, Spalten und/oder Risse gießt und/oder pumpt und/oder auf einer Oberfläche aufträgt und/oder aufsprüht und/oder durch 3-D-Druck zu Formteilen aufbaut und
(III) an der Luft trocknen lässt, sodass die aufgeschäumte Dispersion abbindet und erfindungsgemäße Leichtbaumaterial entsteht, und das im Folgenden als »erfindungsgemäßes Verfahren« bezeichnet wird.
Außerdem wurde die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten erfindungsgemäßen, porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere von Porenbeton, gefunden, die im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet wird.
Des Weiteren wurden die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, enthaltend, bezogen auf ein gegebenes Leichtbaumaterial,
- 50 Gew.-% bis 99,989 Gew.-% mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements oder einer Mischung (M) aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Tensids und
- 0,01 Gew.-% bis <10 Gew.-% mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, gefunden.
Ferner wurde die Verwendung der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien zur Bekämpfung von Schimmel, Algen und Bakterien innerhalb und außerhalb von Gebäuden, Brücken, Wegen und Straßen, als Schimmel und Bakterien abtötende Formteile und Bauteile aller Art, Estriche, Fußböden, Dämmstoffe, Vergussmassen, Ersatz für Schaumstoff aus Polyurethanen, expandierten Polystyrol (EPS) und extrudiertem Polystyrol-Hartschaum (XPS), Fundamente, Unterwasserbauten, Schaumeinblasungen für Hohlschichten, isolierende Ausgleichsmassen, Aufbau für Fußbodenheizungen, Aufbau für Flachdächer, Verputzungen für innen und/oder außen, Block- und/oder als Flüssigmaterial, Steine und/oder Formsteine, tragende und/oder nicht tragende Elemente, Rigipsersatz, Trittschallschutz, Brandschutz, Strahlenschutz, Innenausbau, Verkleidungen, Wände, Decken, bewehrte Deckenplatten, Wandkacheln, Dachplatten, Stürze, U-Schalen, Rollladenkästen, Dekoelemente, Wärmeisolatoren, Isoliermassen für Wände mit aufgeschraubtem Verschlag Isolierungen für Grills, Grillaufbauten als solchen, Türfüllungen für Brandschutztüren, Sandwichbauweisen und Einkapselungen, Hohlkörper Nivelliermassen, Füllmasse, Unterfütterungen und Unterfüllungen, Systeme nach dem„Lego-Prinzip" , Bauteile, die bei langjähriger Bewitterung nicht vergrünen, und Wände, die gegen elektromagnetische Strahlung und/oder Magnetfelder isolieren, als Rohmaterialien zur Herstellung von neuen Zementen gemäß dem„Cradle to Cradle' -Prinzip, zur Vermeidung von Kältebrücken und Kältenasen sowie zur Herstellung von Kompositmaterialien gefunden.
Nicht zuletzt wurden die Kompositmaterialien gefunden, die - mindestens eine Schicht und/oder mindestens einen Kern aus mindestens einem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellten porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen mineralischen Leichtbaumaterialien und/oder mindestens einen der porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien gemäß einem der Ansprüche 1 1 bis 13 und
- mindestens eine Schicht und/oder mindestens eine Beschichtung, enthaltend oder bestehend aus Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus unverstärkten und glasfaserverstärkten, kohlefaserverstärkten, metallfaserverstärkten, textilfaserverstärkten, naturfaserverstärkten und strohfaserverstärkten sowie mit
Kunststoffmatten, Metallmatten, Glasmatten, Textilmatten und Naturfasermatten, Nanopartikeln und Nanofasern verstärkten, nassen Lehmen, getrockneten Lehmen, gebrannten Lehmen, nassen Tonen, getrockneten Tonen, gebrannten Tonen, Teeren, Bitumen, Naturasphalten, Mineralwachsen, Erdwachsen, Montanwachsen, Lacken, thermoplastischen und duroplastischen Polymeren, Papieren, Pappmaterialien, Kartons, Gipskarton, Rigips, Hölzern, Kork, Metallblechen, Glasplatten, Gipsplatten und Schichten aus niedrigschmelzenden Gläsern sowie Kompositen aus mindestens zwei dieser Materialien umfassen.
Vorteile der Erfindung
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgaben, die der vorliegende Aufgabe zu Grunde lag, mittels der erfindungsgemäßen Dispersionen, des erfindungsgemäßen Verfahrens, der erfindungsgemäßen Verwendungen und der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien gelöst werden konnten.
Insbesondere überraschte, dass die erfindungsgemäßen Dispersionen nicht brennbar waren, die Ressourcen schonten und einfach herzustellen, zu lagern, zu transportieren, nicht toxisch, schäumbar, pumpbar und abbindbar waren. Dabei ist hervorzuheben, dass die gebildeten Schäume ausgesprochen stabil waren.
Des Weiteren überraschte, dass die erfindungsgemäßen Dispersionen an Ort und Stelle hergestellt und zu porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, gegossen werden konnten. Des Weiteren konnten aus den erfindungsgemäßen Dispersionen erfindungsgemäße farbige, biozide, nicht vergrünende Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, hergestellt werden. Dabei ließen sich mithilfe der Rührdauer, der Rührgeschwindigkeit und/oder der Gasmenge und/oder der Bläschengröße die Dichte und Festigkeit der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien variieren.
Gebrauchte erfindungsgemäße Leichtbaumaterialien oder Leichtbaumaterialabfall konnten problemlos und mit Vorteil wieder zur Herstellung von erfindungsgemäßen Dispersionen verwendet werden, so dass eine„Cradle to Cradle"-Technologie geschaffen wurde. Des Weiteren überraschte, dass die aus den erfindungsgemäßen Dispersionen hergestellten erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, keine scharfen Ecken und Kanten aufwiesen und somit schonend für die menschliche Haut waren. Besonders überraschend war, dass die erfindungsgemäßen Dispersionen und damit auch die hieraus hergestellten erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, preiswert in der Herstellung waren. Die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, konnten in reproduzierbarer Qualität mit oder ohne Treibmittel hergestellt werden und waren wärmeisolierend, statisch, geräuschhemmend, pestizidfrei, nagelbar, geruchsbeständig, schraubbar und schleifbar. Sie schwammen sogar auf Wasser und wurden von Algen und/oder Bakterien und anderen Mikroorganismen nicht angegriffen.
Nicht zuletzt war es überraschend, dass die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien aus den erfindungsgemäßen Dispersionen ohne Hilfe von Druck bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden konnten.
Es war nicht notwendig, eine Heißdampfdruckkammer bei der Herstellung der porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien zu verwenden, was ein weiterer wesentlicher Vorteil war, denn es genügte eine Trocknung an der Luft oder in einem Ofen eine Temperatur unter 100 °C gegebenenfalls unter Anlegen von Unterdruck. Es konnten auch die Gefriertrocknung oder die Trocknung durch Mikrowellenstrahlung angewandt werden.
Letztendlich überraschte aber, dass die erfindungsgemäßen Dispersionen und die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien nicht toxisch waren. Wenn sie beispielsweise nach dem Abriss eines Gebäudes zerkleinert und entsorgt werden mussten, enthielten die kleinteiligen und stabförmigen Abrissprodukte kein kleinteiliges Aluminium, was ein ganz besonderer Vorteil war. Die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien konnten daher zur Erzeugung neuer Zemente im Sinne eines„Cradle to Cradle"-Prinzips verwendet werden. Des Weiteren wiesen die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien günstige Dampfdiffusionseigenschaften auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Dispersionen und der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Beispielen hervor. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf Dispersionen für die Herstellung von porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaustoffen. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf Dispersionen für die Herstellung von Porenbeton.
Porenbeton oder Gasbeton ist ein verhältnismäßig leichter, hoch poröser, mineralischer, offenzelliger oder geschlossenzelliger, hydrophiler oder hydrophober, mineralischer Baustoff auf der Grundlage von Kalk-, Kalkzement-, Ton- oder Zementmörtel oder auf der Grundlage von Gemischen aus mindestens zwei dieser Mörtel, die durch Blähen porosiert werden. Der herkömmliche Porenbeton wird grundsätzlich einer Dampfhärtung unterzogen, was indes bei dem aus den erfindungsgemäßen Dispersionen hergestellten Porenbeton nicht notwendig ist. Anders als die Bezeichnung Porenbeton nahelegt, handelt es sich nicht um Beton im Sinne der Begriffsdefinition, da Porenbeton keine Gesteinskörnung wie Sand oder Kies enthält. Sofern fein vermahlener, quarzhaltiger Sand, d.h. Sandmehl, als Rohprodukt eingesetzt wird, nimmt er zu einem großen Teil an den chemischen Umsetzungen teil. Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten mindestens eine, insbesondere eine, Sorte Zement. Dabei kann es sich um Kalkmörtel, Kalkzementmörtel oder Zementmörtel handeln. Insbesondere wird Portlandzement verwendet.
Alternativ enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen mindestens einen Zinkphosphatzement, der aus Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calciumfluorid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid und Orthophosphorsäure herstellbar ist.
Es ist aber auch möglich ein Gemisch aus mindestens einem der vorstehend genannten Zemente und mindestens einem Zinkphosphatzement bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispersionen zu verwenden.
Bei noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispersionen wird eine Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 , vorzugsweise (i):(ii) = 1000-1 und insbesondere 1000-10 verwendet.
Vorzugsweise wird oder werden das mindestens eine Silikat und/oder das das mindestens eine Alumosilikat aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Alumosilikaten, Wasserglas, Kaolinit, Metakaolin, Hüttensandmehl, Mikrosilica, Trassmehl, Ölschiefer, Flugasche, Holzofenschlacke, aluminiumhaltiger Silikatstaub, Puzzolanen, Basalt, Tonen, Mergel, Andesiten, Diatomeenerde, Kieselgur, Zeolithen, Ziegelmehl und Schmelzkammersand, ausgewählt.
Vorzugsweise wird der mindestens eine alkalische Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-Wasserglas, Kalium-Wasserglas, Lithium-Wasserglas, Natriumhydroxid, Natronlauge, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Alkalisulfat, Natriummetasilikat und Kalkmilch, ausgewählt.
Vorzugsweise wird der mindestens eine saure Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Fruchtsäuren und Huminsäuren, ausgewählt.
Vorzugsweise wird das mindestens eine Geopolymer, aus der Gruppe, bestehend aus einem ein Poly(siloxanat) (Si:AI = 1 :0), einem Poly(sialat) (Si:AI = 1), einem Poly(sialat-siloxonat) (Si:AI = 2), einem Poly(calciumsialat) (Si:AI = 1 , 2, 3), einem Poly(sialat-multisiloxonat) (1 <Si:AI<5), einem Poly (siloxonat) (Si:AI>5), einem Geopolymer auf der Basis von Flugasche, einem Geopolymer auf der Basis von Eisensialat, einem Geopolymer auf der Basis von Aluminiumsphosphat und einem organisch-mineralischen Geopolymer, ausgewählt.
Der Gehalt der erfindungsgemäßen Dispersionen an der mindestens einen Sorte Zement, der mindestens einen Sorte Zinkphosphatzement, der Mischung aus mindestens einer Sorte Zement und mindestens einer Sorte Zinkphosphatzement sowie an der Mischung M kann breit variieren und so hervorragend den jeweiligen Erfordernissen, insbesondere den Erfordernissen, die an die anwendungstechnischen Eigenschaften des aus den erfindungsgemäßen Dispersionen hergestellten erfindungsgemäßen, porösen, mineralischen Leichtbaustoffen, insbesondere Porenbeton, gestellt werden, angepasst werden. Vorzugsweise liegt der Gehalt bei 50 bis 99,989 Gew.-%, bevorzugt 55 bis 99,9 Gew.-% und insbesondere 60 bis 99 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse einer gegebenen erfindungsgemäßen Dispersion. Der weitere wesentliche Bestandteil der erfindungsgemäßen Dispersionen ist mindestens ein Tensid. Es können auch zwei und mehr Tenside verwendet werden.
Vorzugsweise wird das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Amphotensiden, Biosurfactants, Bolaform-Tensiden, Cotensiden, Eiweißtensiden, Fluortensiden, Gemini-Tensiden, Aniontensiden, Kationtensiden, nicht-ionischen Tensiden, Perfluortensiden, Polymertensiden, Silicium-Tensiden und Triton-Tensiden, ausgewählt. Zu den Einzelheiten der Herstellung und der Eigenschaften von Tensiden wird auf Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, 1998 Georg Thieme Verlag Stuttgart, Seiten 557 bis 558, »Tenside« und Thieme Römpp Online, 2016, Version 3.66, »Amphotenside«, »Biosurfactants«, »Bolaform-Tenside«, »Cotenside«, »Eiweißtenside«, »Fluortenside«, »Gemini-Tenside,« »Aniontenside«, »Kationtenside«, »nicht-ionische Tenside«, »Perfluortenside«, »Polymertenside«, »Silicium-Tenside« und »Triton-Tenside«; Dorothea Anna Barbara Ströbel, »Schaumbildung Eigenschaften von Milchproteinfraktionen und - hydrolysaten«, Dissertation, Kiel 2007; und Bernd Stephan Aha, »Biologisch abbaubare Tenside aus nachwachsenden Rohstoffen: N-Acylaminosäuren - Synthesen und Tensideigenschaften«, Dissertation, Wuppertal, 1999; verwiesen.
Bevorzugt wird das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Decyl-, Undecyl- , Dodecyl- (Lauryl-), Tridecyl-, Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl- , Nonadecyl- und Eicosanylsulfat, -ethersulfat, -phosphat, phosphonat-, -sulfonat- und sulfoacetat und ihren Salzen, freien Säuren, Estern, Amiden, Halogeniden und Anhydriden, ausgewählt. Insbesondere wird technisches Laurylsulfat verwendet.
Die zur Salzbildung benötigten Kationen können organische und anorganische Kationen sein. Vorzugsweise werden die anorganischen Kationen aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-, Kalium- und Ammoniumionen, ausgewählt. Vorzugsweise werden die organischen Kationen aus der Gruppe bestehend aus
Alkyl- und Cycloalkylammonium, Dialkyl- und Diycloalkylammonium, Alkylcyloalkylammonium, Trialkyl- und Triycloalkylammonium,
Dialkylcyloalkylammonium, Diycloalkylalkylammonium; - Trialkylsulfonium, Tricycloalkylsulfonium, Alkyldicycloalkylsulfonium und Dialkylcycloalkylsulfonium;
- Tetraalkylphosphonium, Trialkylcycloalkylphosphonium, Dialkyldicycloalkyl- phosphonium, Alkyltriycloalkylphosphonium sowie
- heterocyclischen Ammoniumionen, Sulfoniumionen und Phosphoniumionen, bevorzugt Methylammonium, Ethylammonium, Dimethylammonium, Diethylammonium, Trimethylammonium, Triethylammonium, Cyclohexylammmonium, Diethylendiimmonium, Tetramethylenimmonium und Pentamethylenimmonium. Insbesondere werden Natriumionen verwendet.
Der Gehalt an dem mindestens einen Tensid kann breit variieren und so hervorragend den jeweiligen Erfordernissen, insbesondere den Erfordernissen, die an die anwendungstechnischen Eigenschaften des aus dem erfindungsgemäßen Dispersionen hergestellten porösen, mineralischen Leichtbaustoffen, insbesondere Porenbeton, gestellt werden, angepasst werden. Vorzugsweise werden 0,001 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 2 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 1 ,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse einer gegebenen erfindungsgemäßen Dispersion, verwendet.
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des erfindungsgemäßen Vorprodukts ist mindestens eine Sorte von natürlichen und modifizierten natürlichen Homoglycanen ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis. Insbesondere wird Maisstärke verwendet.
Die modifizierten natürlichen Stärken können mit Acylgruppen, insbesondere Formylgruppen, Acetylgruppen, Propionylgruppen, Butyrylgruppen, Valerylgruppen und/oder Benzoylgruppen, Säuregruppen, insbesondere Sulfatgruppen, Sulfonatgruppen, Phosphatgruppen und/oder Phosphonatgruppen, Ci-Cio-Alkylgruppen, insbesondere Methylgruppen und/oder Ethylgruppen, und/oder Cs-C-io-Cycloalkylgruppen, insbesondere Cyclopentylgruppen und/oder Cyclohexylgruppen, modifiziert sein. Der Gehalt an natürlichen und modifizierten natürlichen Stärken liegt bei 0,01 bis <10 Gew.- %, bevorzugt 0,05 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-% und insbesondere 0,15 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Trockenmasse einer gegebenen erfindungsgemäßen Dispersion.
Für die erfindungsgemäßen Dispersionen ist es wesentlich, dass es Wasser einer Härte >3,2 mmol/l, vorzugsweise >4 mmol/l und insbesondere >4,5 mmol/l, d.h. hartes bis sehr hartes Wasser, enthält.
Die erfindungswesentliche Wasserhärte kann von vornherein vorhanden sein oder durch Zudosierung von Erdalkalicarbonaten eingestellt werden.
Der Wassergehalt kann breit variieren und so hervorragend den jeweiligen Erfordernissen, insbesondere den Erfordernissen, die an die anwendungstechnischen Eigenschaften des aus den erfindungsgemäßen Dispersionen hergestellten erfindungsgemäßen, porösen, mineralischen Leichtbaustoffen, insbesondere Porenbeton, gestellt werden, angepasst werden. Vorzugsweise werden, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht einer erfindungsgemäßen Dispersion, 5 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% und insbesondere 20 bis 50 Gew.-% verwendet.
Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen die Dispersionen mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen, modifizierten natürlichen Polysacchariden, sonstigen natürlichen Polysacchariden, Casein, Quark, Topfen, Schotten, Sauermilchquark, Labquark, Buttermilchquark, Kefirknollen, Milchsäure, Polylactiden, Gluten, Hydrophobinen, Siloxanen, Superverflüssigern, Mitteln zur Wasserreduzierung, rheologiesteuernden Additiven, Nano-, Mikro- und Makrofasern, Nano- und Mikropartikeln, Radikalen, Radikalinitiatoren, gemahlenem Bambus, hydrolysiertem Bambus, mineralisch ummantelten Holzspänen, Ligninen und Polysacchariden, Schichtsilikaten, Lehm, Ton, Kalk Aerogelen, ummantelten Hydrogelen, organisch modifizierten Aerogelen wie zum Beispiel die in dem europäischen Patent EP 0 948 359 B1 beschriebenen, Mikrosilica, Silicagelen Superabsorbern, Polyoxymetallaten, Bioziden, Pharmazeutika, Farbstoffen, Buntpigmenten, Weißpigmenten, fluoreszierenden Pigmenten und phosphoreszierenden Pigmenten (Phosphore) Polyoxometallaten, synthetischen Polymeren, Biopolymeren, Metallen, Kohlenstoffallotropen, mit Zement und/oder Wasserglas eingesumpften Kohlen, organischen und anorganischen Säuren und Basen, Oxiden, oxidischen Katalysatoren, Normensand, organischen und anorganischen Salzen, organischen und anorganischen Schaumstoffen, Flammschutzmitteln, Flammverzögerern, Zeolithen, Vorstufen für organisch modifizierte Keramikmaterialien, aufbereiteten Keramikmaterialien, dendritischen Polymeren, flüssigkristallinen Polymeren, Schäumungsmitteln, Luftporenbildnern, mikro- und makroskaligen Füllstoffen, Kieselguren, Flugaschen, Wasserglas, gemahlenem Glas, Schaumglas, Bimsstein, Tuff, Lavaschaum, Perlit, Vermicullit, Latentwärmespeichern, Kaffeesatz, Radikalen, Radikalinitiatoren, Schnellbindern, Schnellzement, Zementbeschleunigern, gemahlenem Porenbeton, gemahlenen, porösen Geopolymeren und Mittel zur Selbstheilung, enthalten.
Hiermit können die anwendungstechnischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Dispersionen sowie der hieraus hergestellten erfindungsgemäßen, porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, außerordentlich breit in vorteilhafter Weise variiert werden, so dass für die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere für Porenbeton, völlig neuen Anwendungen erschlossen werden können.
Im Folgenden werden einige der vorstehend genannten Additive näher beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können Polysaccharide enthalten, die sich von den vorstehend genannten Stärken unterscheiden. Vorzugsweise handelt es sich dabei um synthetische, natürliche und modifizierte natürlichen Homoglykane, Heteroglykane und Polyaminosaccharide, wobei die vorstehend aufgeführten modifizierenden Gruppen verwendet werden können.
Beispiele geeigneter Homoglykane sind Amylose und Amylopektin, Cellulose, Chitin, alpha- und beta-Glucane und Sinistrin. Beispiele geeigneter Heteroglykane sind Heparin, Fondaparinux, Glucosaminoglycane wie Hyaluronsäure.
Ein Beispiel eines geeigneten Polyaminosaccharids ist Chitosan. Synthetische Polysaccharide werden beispielsweise von Ursula Kraska und Fritz Micheel in Carbohydhydrate Research, Band 40, 1976, Seiten 195-199, oder von Fritz Micheel, August Böckmann und Walter Meckstroth in Macromolecular Chemistry and Physics, Volume 48, Seiten 1-16, 1961 , beschrieben. Für die erfindungsgemäßen Dispersionen ist es von Vorteil, wenn sie so genannte Superplasticizer, Superverflüssiger oder wasserreduzierende Mittel enthalten. Beispiele geeigneter Superverflüssigern sind Kammpolymersate mit Polyethylenglycol-Seitenketten, sulfonierte Melaminharze (Ronasil® F15 von RcF Chemie und Faser GmbH), Polynaphthalinsulfonsäure (Ronasil® BV 71-31 von RcF Chemie und Faser GmbH), alkylsulfonierte Polysaccharide, Ligninsulfat und Polycarboxylatether, wie sie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 045 230 A1 oder der europäischen Patentanmeldung EP 2 774899 A1 beschrieben werden. Die Superverflüssiger besitzen die vorteilhafte Wirkung, dass durch sie die Wassermenge, die notwendig ist, um eine gewisse Menge von Zement, Zement/Geopolymer-Mischung oder Zement/Feinsand-Mischung zu fluidisieren, signifikant erniedrigt werden kann, so dass die entsprechende erfindungsgemäße Dispersion länger gießfähig, schäumbar und pumpbar bleibt und bei dem Abbinden eine geringere Trocknungszeit benötigt wird.
Sofern verwendet, kann der Gehalt der erfindungsgemäßen Dispersionen an Superverflüssigern breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen der erfindungsgemäßen Dispersionen und des erfindungsgemäßen Verfahrens II angepasst werden. Vorzugsweise werden, jeweils bezogen auf die Trockenmasse einer gegebenen erfindungsgemäßen Dispersion, 0,001 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 3 Gew.-% und insbesondere 0,05 bis 3 Gew.-% verwendet. Die erfindungsgemäßen Dispersionen können magnetische und/oder magnetisierbare Mikro- und/oder Nanopartikel enthalten. Hierbei kann es sich um paramagnetische, insbesondere superparamagnetische, ferromagnetische, antiferromagnetische oder ferrimagnetische Mikro- und/oder Nanopartikel handeln. Insbesondere werden superparamagnetische Nanopartikel verwendet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Mikropartikeln Partikel verstanden, die eine mittlere Teilchengröße im Bereich 1 bis < 1000 μηη aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Nanopartikeln Partikel verstanden, die eine mittlere Teilchengröße im Bereich von < 1000 nm aufweisen.
Beispiele geeigneter Materialien zur Herstellung solcher magnetischer und/oder magnetisierbarer Mikro- und/oder Nanopartikel sind - Eisen, Kobalt, Nickel sowie Legierungen des Eisens mit mindestens einem Metall, das aus der Gruppe, bestehend aus Ruthenium, Osmium, Kobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium Terbiumoxid, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybän, Wolfram, Mangan, Rhenium, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Germanium, Zinn, Blei, Antimon und Wismut, ausgewählt ist; Beispiele geeigneter Metallegierungen sind weichmagnetische Metalllegierungen wie Permalloy® auf der Basis von Nickel und Eisen, Nickel-Eisen- Zink-Legierungen oder Sendust auf der Basis von Aluminium, Silizium und Eisen; REi- yLay)Feioo-v-w-x-zCowMzBx, worin RE für ein Seltenerdmetall aus der Gruppe Cer, Praseodym, Neodym, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbiumoxid, Terbiumoxid, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium und M für ein Metall aus der Gruppe Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybän und Wolfram stehen und v = 5-15, w 5, x = 9-30, y = 0,05-0,5 und z = 0,1-5; die vorstehend genannten Metalle und Metallegierungen können noch mindestens ein weiteres Metall und/oder Nichtmetall, das oder die aus der Gruppe, bestehend aus Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Bor, Kohlenstoff, Silizium, Stickstoff, Phosphor, Arsen, Sauerstoff, Schwefel, Selen, Tellur, Fluor, Chlor, Brom und Jod, ausgewählt ist oder sind, in nichtstöchiometrischen Mengen enthalten. Ein besonders gut geeignetes Material dieser Art ist NdFeB; sowie
Metalloxide, Granate, Spinelle und Ferrite; Beispiele besonders gut geeigneter Materialien dieser Art sind Fe304, CoFe204, NiFe204, MnFe2C>4, SrFe204, BaFe204, CuFe204, Y3Fe5Oi2, Cr02, MnO, Mn304, Mn20, FeO, Fe203, NiO, Cr203, CoO, Co304, BaFei2Oig, (Bi, La,Tb)(Fe,Mn,DyPr)03, Ba3Co2Fe2404i, Y3Fe5Oi2, NiZnFe204, Cuo,2Mgo,4Zn0,4Fe204, Fe304(Cu,Ni,Zn)Fe20 , TbMn205, PbNii/33Nb2/3Ti03-CuNiZn, BaTi03-NiZnFe204, dotiertes BaTiOs, dotiertes SrTi03, (Ba,Sr)Ti03, Pb(Zr,Ti)03, SrBi2Ta209, PbNii/3Nb2/3Ti03-PbTio3, PbMgi/3Nb2/3Ti03-PbTi03, Lanthan-modifiziertes und Lanthan-Strontium-modifiziertes Pb(Zr,Ti)03, Pb(ZrxTii.x)03, worin x größer als oder gleich 1 , PbHf03, PbZr03, Pb(Zr,Ti)03, PbLa(Zr,Sn,Ti)03, PbNb(ZrSnTi)03l Pbi. xLax(ZryTii.y)(i.x)/403, worin x größer als oder gleich 1 und y größer als oder gleich 1, LuMn03, NaNb03, (K,Na)(Nb,Ta)03, KNb03, BaZr03, Nao,25Ko,25Bio,5Ti03, Ag(Ta,Nb)03 oder Nao,5Bi0,5Ti03-K0,5Bio,5Ti03-BaTi03.
Die magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel können die unterschiedlichsten Morphologien und geometrischen Formen aufweisen, so dass sie hervorragend den anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Dispersionen und der hieraus hergestellten porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien angepasst werden können.
So können sie kompakt sein sowie mindestens einen Hohlraum und/oder eine Kern-Schale- Struktur, wobei der Kern und die Schale aus unterschiedlichen Materialien aufgebaut sein können, aufweisen. Sie können auch unterschiedliche geometrische Formen wie Kugeln, Ellipsoide, Würfel, Quader, Pyramiden, Kegel, Zylinder, Rhomben, Dodekaeder, abgestumpfte Dodekaeder, Ikosaeder, abgestumpfte Ikosaeder, Hanteln, Tori, Plättchen oder Nadeln mit kreisförmigem, ovalen, elliptischen, quadratischen, dreieckigen, viereckigen, fünfeckigen, sechseckigen, siebeneckigen, achteckigen oder sternförmigen (drei-, vier-, fünf- oder mehrzackig) Umriss haben. Dabei können gegebenenfalls vorhandene Kanten und Ecken abgerundet sein. Es können sich auch zwei oder mehr Mikro- und/oder Nanopartikel unterschiedlicher Morphologie und/oder geometrischer Form zusammenlagern. Beispielsweise können kugelförmige Mikro- und/oder Nanopartikel spitze Auswüchse in Kegelform haben. Oder zwei oder drei zylinderförmige Mikro- und/oder Nanopartikel können sich derart zusammenlagern, dass sie ein T-förmiges oder Y-förmiges Teilchen bilden. Des Weiteren kann ihre Oberfläche Vertiefungen aufweisen, so dass die Mikro- und/oder Nanopartikel eine erdbeer-, himbeer- oder brombeerförmige Morphologie haben. Nicht zuletzt können die Hanteln, Tori, Nadeln oder Plättchen in mindestens einer Richtung des Raumes gebogen sein.
Der Durchmesser der magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel kann sehr breit variieren und kann daher hervorragend den anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Dispersionen und der hieraus hergestellten porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien angepasst werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser magnetischer und/oder magnetisierbarer Mikro- und/oder Nanopartikel, die keine Kugelform aufweisen, gleich der längsten, durch die jeweiligen Mikro- und/oder Nanopartikel gelegten Strecke.
Vorzugsweise liegt der Durchmesser bei 1 bis < 1000 nm, bevorzugt 1 ,5 bis 750 nm, besonders bevorzugt 2 bis 500 nm, ganz besonders bevorzugt 2,5 bis 100 nm und insbesondere 3 bis 50 nm. Desgleichen kann die mithilfe der Transmissionselektromikroskopie (TEM), Rasterelektronenmikroskopie (REM), Rastertransmissionselektromikroskopie (RTEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) oder Rastertunnelmikroskopie (TRM) gemessene mittlere Teilchengröße der magnetischen und/oder magnetisierbaren Nanopartikel sehr breit variieren und hervorragend den anderen Bestandteilen der erfindungsgemäß zu verwendenden, festen, magnetischen und/oder magnetisierbaren, polymeren Nanocompositen und ihrem jeweiligen Verwendungszweck angepasst werden.
Vorzugsweise liegt die mittlere Teilchengröße bei 1 bis < 1000 nm, bevorzugt 1 ,5 bis 750 nm, besonders bevorzugt 2 bis 500 nm, ganz besonders bevorzugt 2,5 bis 100 nm und insbesondere 3 bis 50 nm.
Der Durchmesser der magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikropartikel kann ebenfalls sehr breit variieren und kann daher hervorragend den anderen Bestandteilen der erfindungsgemäßen Dispersionen und der hieraus hergestellten erfindungsgemäßen, porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien angepasst werden.
Die magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel können eine monomodale, bimodale oder polymodale Teilchengrößenverteilung aufweisen. Vorzugsweise ist die Teilchengrößenverteilung monomodal. Die monomodale Teilchengrößenverteilung kann vergleichsweise breit sein. Dies bedeutet, dass der Anteil an besonders feinen und besonders groben Mikro- und/oder Nanopartikeln in einer Probe verhältnismäßig hoch ist. Vorzugsweise ist die monomodale Teilchengrößenverteilung vergleichsweise eng mit einem geringen Anteil an besonders feinen und besonders groben Mikro- und/oder Nanopartikeln in einer Probe, da hierdurch ein möglichst einheitliches Eigenschaftsprofil der Probe gewährleistet wird.
Die magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel können an diamagnetische, nicht magnetisierbare Mikro- und/oder Nanopartikel, vorzugsweise aber Nanopartikel, angelagert sein. Die magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel und die diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel können durch kovalente und/oder ionische Bindungen, Wasserstoffbrückenbindungen, elektrostatische Anziehung und/oder Van-der-Waalskräfte aneinandergebunden sein.
Es können aber auch die diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel als solche verwendet werden. Für Ihre Größe, Form und Teilchengrößenverteilung gilt das vorstehend Gesagte sinngemäß. Beispiele geeigneter Materialien, aus denen die diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel aufgebaut sein können, sind insbesondere - Oxide aus der Gruppe, bestehend aus Scandiumoxid, Yttriumoxid, Titandioxid, Zirconiumdioxid, Yttrium-stabilisiertes Zirconiumdioxid, Hafniumdioxid, Vanadiumoxid, Nioboxid, Tantaloxid, Manganoxid, Eisenoxid, Chromoxid, Molybdänoxid, Wolframoxid, Zinkoxid, Oxide der Lanthanide, bevorzugt Lanthanoxid und Ceroxid, insbesondere Ceroxid, Oxide der Actinide, Magnesiumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Bariumoxid, Aluminiumoxid, zinkdosiertes Aluminiumoxid, Galliumoxid,
Indiumoxid, Siliziumdioxid, Germaniumoxid, Zinnoxid, Antimonoxid, Bismutoxid, Zeolithe, Spinelle, Mischoxide aus mindestens zwei der genannten Oxide wie Antimon- Zinn-Oxid, Indium-Zinn-Oxid, Bariumtitanat, Bleititanat oder Bleizirkonattitanat; - Phosphate wie Hydroxylapatit oder Calciumphosphat;
- Polyoxymetallate (POM);
- Sulfide, Selenide und Telluride aus der Gruppe, bestehend aus Arsen-, Antimon-, Wismut-, Cadmium-, Zink-, Eisen-, Silber-, Blei- und Kupfersulfid, Cadmiumselenid,
Zinnselenid, Zinkselenid, Cadmiumtellurid und Bleitellurid;
- Nitride wie Bornitrid, Siliziumnitrid, Aluminiumnitrid, Galliumnitrid und Titannitrid; - Phosphide, Arsenide und Antimonide aus der Gruppe, bestehend aus Aluminiumphosphid Galliumphosphid, Indiumphosphid, Aluminiumarsenid, Galliumarsenid, Indiumarsenid, Aluminiumantimonid, Galliumantimonid, Indiumantimonid; - Zintl-Phasen wie Na4Sn9, Na4Pbg, Na2Pbio, Na3[Cu@Sn9], Na7[GegCuGeg] oder
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Kohlenstoffallotrope wie Fullerene, Graphen, Graphit, Diamant und funktionalisierte und nicht funktionalisierte Kohlenstoff-Nanoröhrchen, -Nanohörnchen und - Nanokonen; metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs);
- Carbide wie Borcarbid, Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Titancarbid oder Cadmiumcarbid;
- Boride wie Zirkonborid; sowie
- Silicide wie Molybdänsilicid. Die magnetischen und/oder magnetisierbaren und/oder diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel können „nackt" vorliegen. D.h., dass ihre Oberfläche nicht von einer Hülle umgeben ist und/oder nichtfunktionalisiert ist.
Vorzugsweise sind die magnetischen und/oder magnetisierbaren und/oder diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel von einer Hülle umgeben und/oder tragen mindestens eine funktionelle Gruppe. Dabei kann das Material der Hüllen die funktionellen Gruppen tragen oder aber die funktionellen Gruppen können direkt auf der Oberfläche der magnetisierbaren Nanopartikel vorliegen. Das Material der Hülle und/oder die funktionellen Gruppen werden so ausgewählt, dass sich die magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel besonders rasch und homogen in der polymeren Matrix der festen, magnetischen und/oder magnetisierbaren, polymeren Mikro- und/oder Nanopartikel verteilen und/oder die physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften der magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel in einer bestimmten gewünschten Weise modifizieren oder maskieren.
Die Hüllen und/oder die funktionellen Gruppen können über kovalente und/oder ionische Bindungen und/oder elektrostatische und/oder Van-der-Waalskräfte an die Oberfläche der magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel gebunden sein.
Die Bindung zwischen der Oberfläche der magnetischen und/oder magnetisierbaren Mikro- und/oder Nanopartikel und der Hülle und/oder der funktionellen Gruppen kann permanent oder reversibel, d.h. wieder lösbar, sein. Die Hüllen können von organischen, anorganischen und metallorganischen, polymeren, oligomeren und niedermolekularen Materialien oder von Kombinationen von mindestens zwei dieser Materialien aufgebaut sein. Im Folgenden werden Beispiele für geeignete funktionelle Gruppen und Materialien für die Hüllen der magnetischen und/oder magnetisierbaren und/oder diamagnetischen Mikro- und/oder Nanopartikel aufgeführt. Der Fachmann kann die für den jeweiligen Einzelfall besonders gut geeigneten funktionellen Gruppen und Materialien aufgrund der ihm bekannten Eigenschaftsprofile auswählen.
Es sei betont, dass die im Folgenden beschriebenen funktionellen Gruppen und Materialien nicht nur als Hüllen für die Nano- und/oder Mikropartikel dienen können, sondern sie können auch als solche als Additive verwendet werden Übliche und bekannte funktionelle Gruppen:
Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatome; Hydroxyl-, Thiol-, Ether-, Thioether-, Amino-, Peroxid-, Aldehyd-, Acetal-, Carboxyl-, Peroxycarboxyl-, Ester-, Amid-, Hydrazid- und Urethangruppen; Imid-, Hydrazon- und Hydroxim-, Amid- und Hydroxamsäuregruppen; Gruppen, die sich von Formamidin, Formamidoxim, Formamidrazon, Formhydrazidin, Formhydrazidoxim, Formamidrazon, Formoxamidin, Formhydroxamoxim und Formoxamidrazon ableiten; Nitril-, Isocyanat-, Thiocyanat-, Isothiocyanat-, Isonitril-, Lactid-, Lacton-, Lactam-, Oxim-, Nitroso-, Nitro-, Azo-, Azoxy-, Hydrazin-, Hydrazon-, Azin-, Carbodiimid-, Azid-, Azan-, Sulfen-, Sulfenamid-, Sulfonamid-, Thioaldehyd-, Thioketon-, Thioacetal-, Thiocarbonsäure-, Sulfonium-, Schwefelhalogenid, Sulfoxid-, Sulfon-, Sulfimin-, Sulfoximin-, Sulton-, Sultam-, Sulfon-, Silan-, Siloxan-, Phosphan-, Phosphinoxid-, Phosphonium-, Phosphorsäure-, Phosphorigsäure-, Phosphonsäure-, Phosphat-, Phosphinat- und Phosphonatgruppen.
Übliche und bekannte Additive:
Beispiele geeigneter rheologiesteuernder Additive sind die aus den Patentschriften WO 94/22968, EP 0 276 501 A 1 , EP 0 249 201 A 1 oder WO 97/12945 bekannten; vernetzte polymere Mikroteilchen, wie sie beispielsweise in der EP 0 008 127 A 1 offenbart sind; anorganische Schichtsilikate wie Aluminium-Magnesium-Silikate, Natrium-Magnesium- und Natrium-Magnesium-Fluor-Lithium-Schichtsilikate des Montmorillonit-Typs; Kieselsäuren wie Aerosile; oder synthetische Polymere mit ionischen und/oder assoziativ wirkenden Gruppen wie Pure Thix® von der Firma Byk Polyvinylalkohol, Poly(meth)acrylamid, Poly(meth)acrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Styrol-Maleinsäureanhydrid- oder Ethylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und ihre Derivate oder hydrophob modifizierte ethoxylierte Urethane oder Polyacrylate.
Beispiele geeigneter Vorstufen für organisch modifizierte Keramikmaterialien sind hydrolysierbare metallorganische Verbindungen insbesondere von Silizium und Aluminium.
Weitere Beispiele für Additive sind Farbstoffe, Buntpigmente, Weißpigmente, fluoreszierende Pigmente und phosphoreszierende Pigmente (Phosphore).
Beispiele für Polymere und Oligomere mit funktionellen Gruppen sind Poly(trimethylammoniumethylacrlylat), Polyacrylamid, Poly(D,L-lactid-co-ethylenglykol), Pluronic®, Tetronic®, Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Poly(alkylcyanoacrylat), Poly(milchsäure), Poly(epsilon-caprolacton), Polyethylenglykol (PEG), Poly(oxyethylen-co-propen)bisphosphonat, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Hyaluronsäure, Algininsäure, Pektinsäure, Poly(ethylenimin), Poly(vinylpyridin), Polyisobuten, Poly(styrolsulfonsäure), Poly(glycidylmethacrylat), Poly(methacryloyl- oxyethyltrimethylammoniumchlorid) (MATAC), Poly(L-lysin) und Poly(3- (trimethoxysilyl)propylmethacrylate-r-PEG-methylethermethacrylat), Proteine wie treptavidin, Trypsin, Albumin, Immunoglobulin, Oligo- und Polynucleotide wie DNA und RNA, Peptide wie Arginylglycylasparginsäure (RGD), AGKGTPSLETTP-Peptid (A54), HSYHSHSLLRMF-Peptid (C10) und Gluthathion, Enzyme wie Glucoseoxidase, Dendrimere wie Polypropylenimin- Tetrahexacontaamin-Dendrimer Generation 5 (PPI G5), Poly(amidoamine) (PAMAM) und Guanidin-Dendrimere, Phosphonsäure- und Dithiopyridin-funktionalisierte Polystyrole, funktonalisierte Polyethylenglykole (PEG: Polymerisationsgrad 4-10, insbesondere 5) wie PEG(5)-nitroDOPA, -nitrodopamin, -mimosin, -hydroxydopamin, -hydroxypyridine, - hydroxypyron und -carboxyl.
Beispiele für Biopolymere sind Proteoglycane, worin der Polysaccharidanteil den Proteinanteil überwiegt. Weitere Beispiele von Biopolymeren sind Globuline, Elastin, Nucloproteine, Histone, Keratin, Chromoproteine, Protamine, Fibrinogen, Phosphoproteine, Prolamine, Myosin, Lipoproteine und Hydrophobin. Speziell Hydrophobin kann mit Vorteil zur Hydrophobierung der Oberfläche des aus den erfindungsgemäßen Dispersionenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren II hergestellten porösen, mineralischen Bleichmaterials, insbesondere des Porenbetons, verwendet werden. Beispiele für Arzneimittel sind Zytostatika wie Cyclophosphamid, Trofosfamid, Ifosfamid, Chlorambucil, Melphalan, Carmustin, Lomustin, Semustin, Busulfan, Cisplatin, Carboplatin, Methotrexat, %-Fluoruracil: Cytarbin, Mercapturin, Thioguanin, Vinblastin, Vincristin, Etoposid, Dactinomycin, Daunarubicin, Doxorubicin, Bleomycin, Mitomycin, Mitoxantron, Diethylstilböstrol, Drostanolon, Testolacton, Tamoxifen, Aminogluthedimid, Buserelin, Goserelin, Leuprorelin, Triptorelin, Hydroxyharnstoff und Procarbacin.
Beispiele für Biozide sind
- Akarizide gegen Milben,
- Algizide gegen Algen,
- Bakterizide und Bakteriostatika gegen Bakterien und Bakterienfilme,
- Fungizide gegen Pilze,
- Insektizide gegen Insekten,
- mikrobiozide Ausrüstung gegen Keime,
- Molluskizide gegen Schnecken,
- Nematizide gegen Fadenwürmer und
- Viruzide gegen Viren.
Beispiele bekannter Biozide sind 10,10'-Oxybisphenoxoarsin (OBPA), Octylisothiazolinon (OIT), Dichlorctylisothiazolinon (DCOIT), Butylbenzisothiazolinon (BBIT), lodocarb (3-lod-2- propinylbutylcarbamat), Zink-Pyrithion (Zinksalz von Pyridin-2-thiol-1-oxid), Trichlosan (polychlorierte Phenoxyphenole), Silberionen und Silber, insbesondere in der Form von Silbernanopartikeln. Beispiele für Fungizide sind DMI-Fungizide, Qol-Fungizide, Dithiocarbamate, Kupfer und Schwefel, MBC-Fungizide Benzimidazole und Thiophanate, Chlornitrile, Dicarboimide, Phenylamide, Amine, AP-Fugizide, MBI-Fungizide und SDHI-Entkoppler.
Beispiele für Flammschutzmittel sind polybromierte Diphenylether (PentaBDE, OctaBDE, DecaBDE), TBBPA, HBCD, polybombierte Biphenyle (PBB), Chlorparaffine, Mirex, halogenierte Flammschutzmittel, Melamin, Harnstoff, TCEP (Tris(chlorethyl)phosphat), TCPP (Tris(chlorpropyl)phosphat), TDCPP (Tris(dichlorisopropyl)phosphate), TPP (Triphenylphosphat), TEHP (Tris-(2-ethylhexyl)phosphat), TKP (Trikresylphosphat), ITP („Isopropyliertes Triphenylphosphat") Mono-, Bis- und Tris(isopropylphenyl)phosphate unterschiedlichen Isopropylierungsggrades, RDP (Resorcinol-bis(diphenylphosphat)), BDP (Bisphenol-A-bis(diphenylphosphat)), Aluminiumhydroxid [AI(OH)3], Magnesiumhydroxid [Mg(OH)2, MDH, „Magnesiumdihydrat"], Ammoniumsulfat [(NH4)2S04] und -phosphat [(NH4)3P04], Roter Phosphor, Antimontrioxid (Sb203), Antimonpentoxid (Sb20s), Zinkborate, gelöschter Kalk [Ca(OH)2], Melaminphosphat und ungelöschter Kalk.
Beispiele für Polymere sind die üblichen und bekannten, thermoplastischen oder duroplastischen Polymeren.
Als thermoplastische Polymere kommen übliche und bekannte lineare und/oder verzweigte und/oder blockartig, kammartig und/oder statistisch aufgebaute Polyadditionsharze, Polykondensationsharze und/oder (Co)Polymerisate von ethylenisch ungesättigten Monomeren in Betracht.
Beispiele geeigneter (Co)Polymerisate sind (Meth)Acrylat(co)polymerisate und/oder Polystyrol, Polyvinylester, Polyvinylether, Polyvinylhalogenide, Polyvinylamide, Polyacrylnitrile Polyethylene, Polypropylene, Polybutylene, Polyisoprene und/oder deren Copolymerisate.
Beispiele geeigneter Polyadditionsharze oder Polykondensationsharze sind Polyester, Alkyde, Polylactone, Polycarbonate, Polyether, Proteine, Epoxidharz-Amin-Addukte, Polyurethane, Alkydharze Polysiloxane, Phenol-Formaldehyd-Harze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Cellulose, Polysulfide, Polyacetale, Polyethylenoxide, Polycaprolactame, Polylactone, Polylactide, Polyimide, und/ oder Polyharnstoffe.
Generell kommen auch ungereinigte, wiederaufbereitete Polymere in Betracht.
Bekanntermaßen werden die Duroplaste aus mehrfach funktionellen, niedermolekularen und/oder oligomeren Verbindungen durch thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung initiierte (Co)Polymerisation hergestellt. Als funktionelle niedermolekulare und/oder oligomere Verbindungen kommen Reaktivverdünner, Katalysatoren und Initiatoren in Betracht.
Die vorstehend aufgeführte Aufzählung von Thermoplasten und Duroplasten ist nicht abschließend, sondern soll insbesondere die Vielfalt der Möglichkeiten verdeutlichen. Weitere geeignete Polymere kann der Fachmann aufgrund seines allgemeinen Fachwissens ohne Weiteres auswählen.
Beispiele geeigneter mikro- und makroskaliger Füllstoffe sind Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titandioxid, Holzspäne, separierte und getrocknete Gülle, Kunststoffmatten, Kunststoffteile in jeglicher Form, Drähte, Nadeln und Flakes.
Beispiele für organische und anorganische Schaumstoffe sind Polystyrolschaum, Polyurethanschaum, Polypropylenschaum und Schaumglas.
Beispiele geeigneter Nano-, Mikro- und Makrofasern, die der Verstärkung dienen können, sind Samenfasern:
wie Baumwolle (CO), Kapok (KP), Pappelflaum, Akon, wie Bambusfaser, Brennnessel, Hanffaser (HA), Jute (JU), Kenaf, Leinen (LI), Hopfen, Ramie (RA) und Hanf,
Hartfasern:
wie Ananas, Caroä, Curaua, Henequen, Neuseeländer Flachs, Sisal (Sl) und Kokos (CC), Wollen und feine Tierhaare:
wie Wolle von Schafen (WO), Alpaka, Lama, Vikunja, Guanako, Angora (WA), Kanin, Kamelhaar (WK), Kaschmir (WS) und Mohair (WM), grobe Tierhaare:
wie Rinderhaar, Rosshaar und Ziegenhaar,
Seiden:
wie Maulbeerseide (SE), Tussahseide (ST) und Muschelseide, Mineralfasern:
wie Erionit, Attapulgit, Sepiolith und Wollastonit,
Cellulosische Fasern:
wie Viskose (CV), Modal (CMD), Lyocell (CLY), Cupro (CUP), Acetat (CA) und Triacetat (CTA),
Gummifasern: wie Gummi,
Pflanzeneiweißfasern:
wie Sojaproteinfaser, Zein und andere Prolamine,
Eiweißfasem:
Fasern auf der Basis von Casein, Albuminen, Kollagen, Glykoproteinen, Globuline, Elastin, Nucloproteinen, Histonen, Keratin, Chromoproteine, Protaminen, Fibrinogen, Phosphoproteinen, Prolaminen, Myosin, Lipoproteinen und Hydrophobin,
Fasern auf Basis Stärke bzw. Glukose:
wie Alginatfasern (ALG) und Chitosanfasern,
Polykondensationsfasem:
wie Polyesterfasern (PES), Polyamidfasern (PA), Polyimidfasern (PI), Polyamidimidfasern (PAI), Polyphenylensulfidfasern (PPS), Polyesterfasern (PE) und Nylonfasern,
Polvmerisationsfasern:
wie Polyacrylnitrilfasern (AN), Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, PMMA-Fasern und PVC-Fasern,
Polvadditionsfasern:
wie Polyurethan (PU), Anorganische Fasern und Sonstige Fasern:
wie Aramidfasern, Kevlafasern, Ligninfasern, Cellulosefasern, Faserverbundstoffe, Textilen, Textilfasern, Gewebefasern, Pyrolysefasern, Borfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, metallische Verstärkungsfasern wie Stahlfasern, Borfasern, Kieselsäurefasern, Glasfasern (GF), Basaltfasern, Kohlenstofffasern, Gewebefasern, Pyrolysefasern, Graphenfasern, Kohlenstoffnanoröhrchen, Kohlenstoffnanohörnchen und Kohlenstoffnanokonen.
Die vorstehend genannten Fasern können als Mischgewebe, vorgespannte Mischgewebe und/oder vorgespannte Mischgewebe mit Textilfäden verwendet werden. Sollten die vorstehend genannten Fasern von Natur aus brennbar sein, können sie mit den vorstehend beschriebenen Flammschutzmitteln ausgerüstet und/oder mineralisch ummantelt werden. Beispiele geeigneter Zementbeschleuniger oder Schnellbinder sind Aluminiumsulfat oder ähnliche lösliche Sulfate mehrwertiger Kationen in Kombination mit Calciumaluminat, Calciumsulfoaluminat, Calciumnitrat, Calciumammoniumnitrat und Gase wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid. Beispiele geeigneter Mittel zur Selbstheilung sind Calciumhydroxyd und Nano- und/oder Mikropartikel, die einen Kern aus Calciumhydroxyd und eine Schale aus Calciumcarbonat oder Glas aufweisen. Ein Mittel zur Selbstheilung auf der Basis von Bakterien wird von Hendrik Marius Jonkers, »Beton mit Selbstheilungskräften«, in Technology Review, November 2016, Seite 55, beschrieben.
Weitere geeigneter Additive sind übliche und bekannte Schichtsilikate. Die elementare Zusammensetzung und die Struktur der Schichtsilikat-Mikro- und/oder Nanopartikel können ebenfalls sehr weit variieren. Bekannt ist beispielsweise die Einteilung der Silikate in die folgenden Strukturen:
- Inselsilikate,
- Gruppensilikate,
- Ringsilikate,
- Ketten- und Bandsilikate,
- Übergangsstrukturen zwischen Ketten- und Schichtsilikaten,
- Schichtsilikate und
Gerüstsilikate.
Schichtsilikate sind Silikate, deren Silikationen aus Schichten eckenverknüpfter SiCv Tetraeder bestehen. Diese Schichten und/oder Doppelschichten sind untereinander nicht weiter verknüpft. Die technisch wichtigen und in Sedimentgestein verbreiteten Tonminerale sind ebenfalls Schichtsilikate. Der schichtartige Aufbau dieser Minerale bestimmt die Form und die Eigenschaften der Kristalle. Sie sind meist tafelig bis blättrig mit guter bis perfekter Spaltbarkeit parallel zu den Schichten. Die Zähligkeit der Ringe, aus denen sich die Silikatschichten zusammensetzen, bestimmt oft die Symmetrie und Form der Kristalle. Zwischen den Schichten können sich Wassermoleküle, große Kationen und/oder Lipide einlagern. Schichtsilikate sind oft quellfähig und mit ihrer Kationenaustauschkapazität wichtig für die Fruchtbarkeit von Böden.
In der nachstehenden Tabelle 1 sind die Schichtsilikate beispielhaft und nicht abschließend aufgelistet. Der Fachmann kann die für den jeweiligen Einzelfall besonders gut geeigneten Schichtsilikate ohne Weiteres benennen.
Tabelle 1 : Summenformeln von geeigneten Schichtsilikaten a>
Nr. Typ Summenformel
1 Martinit (Na,Ca)i iCa4(Si,S,B)i4B204oF2-4(H20)
2 Apophyllit-(NaF) NaCa4Si802oF-8H20
3 Apophyllit-(KF) (K,Na)Ca4Si802o(F,OH)-8H20
4 Apophyllit-(KOH) KCa4Si802o(OH,F)-8H20
5 Cuprorivait CaCuSi4Oio
6 Wessel sit (Sr,Ba)Cu[Si4Oio]
7 Effenbergerit BaCu[Si4Oio]
8 Gillespit BaFe2+Si4Oi0
9 Sanbornit BaSi205
10 Bigcreekit BaSi205-4H20
11 Davanit K2TiSi60i5
12 Dalyit K2ZrSi60i5
13 Fenaksit KNaFe2+Si4Oio
14 Manaksit KNaMn2+[Si4Oio]
15 Ershovit K3Na4(Fe,Mn,Ti)2[Si802o(OH)4]-4H20
16 Paraershovit Na3K3Fe3+ 2Si8O20(OH)4-4H2O
17 Natrosilit Na2Si205
18 Kanemit NaSi205-3H20
19 Revdit Nai6Sii6027(OH)26-28H20
20 Latiumit (Ca,K)4(Si,AI)50ii(S04,C03)
21 Tuscanit K(Ca,Na)6(Si,AI)io022(S04,C03,(OH)2) H20
22 Carletonit KNa4Ca4Si80i8(C03)4(OH,F) H20
23 Pyrophyllit AI2Si4Oio(OH)2
24 Ferripyrophyllit Fe3+Si205(OH)
25 Macaulayit (Fe3+,AI)24Si4043(OH)2
Figure imgf000033_0001
Minnesotait Fe2+3Si4Oio(OH)2
Willemseit (Ni,Mg)3Si40io(OH)2
Pimelit Ni3Si40io(OH)2-4H20
Kegelit Pb4AI2Si40io(S04)(C03)2(OH)4
Aluminoseladonit K(Mg,Fe2+)AI[(OH)2|Si4Oio]
Ferroaluminoseladonit K(Fe2+,Mg)(AI,Fe3+)[(OH)2|Si4O10]
Seladonit K(Mg,Fe2+)(Fe3+,AI)Si40io(OH)2
Chromseladonit KMgCr[(OH)2|Si4Oi0]
Ferroseladonit K(Fe2+,Mg)(Fe3+,AI)[(OH)2|Si40io]
Paragonit NaAI2(Si3AI)Oio(OH)2
Boromuskovit KAI2(Si3B)Oio(OH,F)2
Muskovit KAI2(Si3AI)O10(OH,F)2
Chromphyllit K(Cr,AI)2[(OH,F)2|AISi3O10]
Roscoelith K(V,AI,Mg)2AISi3Oio(OH)2
Ganterit (Ba,Na,K)(AI,Mg)2[(OH,F)2|(AI,Si)Si2Oio]
Tobelith (NH4,K)AI2(Si3AI)Oio(OH)2
Nanpingit CsAI2(Si,AI)40io(OH,F)2
Polylithionit KLi2AISi4Oio(F,OH)2
Tainiolith KLiMg2Si4Oi0F2
Norrishit KLiMn3+ 2Si40i2
Shirokshinit KNaMg2[F2|Si40io]
Montdorit KMn0 5 2+Fei 52+Mg0.5[F2|Si40io]
Trilithionit KLii 5AI1 5[F2|AISi3Oio]
Masutomilith K(Li,AI,Mn2+)3(Si,AI)40io(F,OH)2
Aspidolith-1M NaMg3(AISi3)Oi0(OH)2
Fluorophlogopit KMg3(AISi3)O10F2
Phlogopit Mg3(Si3AI)Oio(F,OH)2
Tetraferriphlogopit KMg3[(F,OH)2|(AI,Fe3+)Si3Oio]
Hendricksit K(Zn,Mn)3Si3AIO10(OH)2
Shirozulith K(Mn2+,Mg)3[(OH)2|AISi3Oio]
Fluorannit KFe3 2+[(F,OH)2|AISi3Oio]
Annit KFe2+ 3(Si3AI)Oio(OH,F)2
Tetraferriannit KFe2+ 3(Si3Fe3+)O10(OH)2
Ephesit NaLiAI2(AI2Si2)Oio(OH)2
Preiswerkit Na g2AI3Si2Oi0(OH)2
Eastonit KMg2AI[(OH)2|AI2Si20io] Siderophyllit KFe2 2+AI(Al2Si2)O10(F,OH)2
Anandit (Ba,K)(Fe2+,Mg)3(Si,AI,Fe)4Oio(S,OH)2
Bityit CaüAl2(AIBeSi2)O10(OH)2
Oxykinoshitalith (Ba,K)(Mg,Fe2+,Ti4+)3(Si,AI)40io02
Kinoshitalith (Ba,K)(Mg,Mn,AI)3Si2AI2Oio(OH)2
Ferrokinoshitalith Ba(Fe2+,Mg)3[(OH, F)2|AI2Si2Oio]
Margarit CaAI2(AI2Si2)01o(OH)2
Chernykhit BaV2(Si2AI2)O10(OH)2
Clintonit Ca(Mg,AI)3(AI3Si)Oio(OH)2
Wonesit (Na,K,)(Mg,Fe,AI)6(Si,AI)802o(OH,F)4
Brammallit (Na, H3O)(AI,Mg,Fe)2(Si,AI)4O10[(OH)2,H2O]
lllit (K, H3O)Al2(Si3AI)O10(H2O,OH)2
Glaukonit (K,Na)(Fe3\AI,Mg)2(Si,AI)40io(OH)2
Agrellit NaCa2Si4OioF
Glagolevit NaMg6[(OH,0)8|AISi3Oio]■ H20
Erlianit Fe2+4Fe3+2Si6Oi5(OH)8
Bannisterit (Ca,K,Na)(Mn2+,Fe2+,Mg,Zn)io(Si,AI)i6038(OH)8- nH20
Bariumbannisterit (K, H30)(Ba,Ca)(Mn2+,Fe2+,Mg)2i(Si,AI)3208o(0,OH)i6-4-12
H20
Lennilenapeit K6-7(Mg,Mn,Fe2+,Fe3+,Zn)48(Si,AI)72(0,OH)216- 16H20
Stilpnomelan K(Fe2+,Mg,Fe3+,AI)8(Si,AI)i2(0,OH)27-2H20
Franklinphilit (K,Na)i-x(Mn2+,Mg,Zn,Fe3+)8(Si,AI)i2(0,OH)36 nH20
Parsettensit (K,Na,Ca)7.5(Mn,Mg)49Si720i68(OH)5o nH20
Middendorfit K3Na2Mn5Sii2(0,OH)36-2H20
Eggletonit (Na,K,Ca)2(Mn,Fe)8(Si,AI)i2029(OH)7 H H20
Ganophyllit (K,Na)xMn2+ 6(Si,AI)io024(OH)4 nH20 {x = 1-2}{n = 7-1 1}
Tamait (Ca,K,Ba,Na)3-4Mn2+24[(OH)i2|{(Si,AI)4(0,OH)io} io]-21 H20
Ekmanit (Fe2+,Mg,Mn,Fe3+)3(Si,AI)40io(OH)2-2H20
Lunijianlait Li0.7AI6.2(Si7AI02o)(OH,0)io
Saliotit Nao.5Lio.5Al3[(OH)5|AISi3Oio]
Kulkeit Nao.35Mg8AI(AISi7)02o(OH)10
Aliettit Ca0.2Mg6(Si,AI)802o(OH)4-4H20
Rectorit (Na,Ca)AI4(Si,AI)802o(OH)4-2H20
Tarasovit (Na,K, H30,Ca)2AI4[(OH)2|(Si,AI)40io]2 H20
Tosudit Nao.5(AI,Mg)e(Si,AI)eOie(OH)i2-5H20
Corrensit (Ca,Na, )(Mg,Fe,AI)9(Si,AI)802o(OH)i0 nH20 98 Brinrobertsit (Na,K,Ca)o.3(AI,Fe,Mg)4(Si,AI)802o(OH)4-3.5H20
99 Montmorillonit (NaICa)o.3(AIIMg)2Si4Oio(OH)2 nH20
100 Beidellit (Na,Cao.5)o 3AI2(Si,AI)40io(OH)2-4H20
101 Nontronit Nao.3Fe2 3+(Si,AI)40io(OH)2-4H20
102 Volkonskoit Cao.3(Cr3+,Mg,Fe3+)2(Si,AI)40io(OH)2-4H20
103 Swinefordit (Ca,Na)o.3(AI,Li,Mg)2(Si,AI)40io(OH,F)2-2H20
104 Yakhontovit (Ca,Na,K)o.3(CuFe2+Mg)2Si40io(OH)2-3H20
105 Hectorit Nao 3(Mg,Li)3Si40io(F,OH)2
106 Saponit (Ca|2,Na)o.3(Mg,Fe2+)3(Si,AI)4Oio(OH)2-4H20
107 Ferrosaponit Cao.3(Fe2+,Mg,Fe3+)3[(OH)2|(Si,AI)Si3010]-4H20
108 Spadait MgSi02(OH)2 H20
109 Stevensit (Ca|2)o.3Mg3Si40io(OH)2
110 Sauconit Nao.3Zn3(Si,AI)40io(OH)2-4H20
111 Zinksilit Zn3Si401o(OH)2-4H20
112 Vermiculit Mg0.7(Mg,Fe,AI)6(Si,AI)802o(OH)4-8H20
113 Rilandit (Cr^A eSiOn -öl-bO
114 Donbassit AI2 3[(OH)8|AISi3O10]
115 Sudoit Mg2AI3(Si3AI)Oio(OH)8
116 Klinochlor (Mg,Fe2+)5AI(Si3AI)O10(OH)8
117 Chamosit (Fe2+,Mg,Fe3+)5AI(Si3AI)O10(OH,O)8
118 Orthochamosit (Fe2+,Mg,Fe3+)5AI(Si3AI)Oio(OH,0)8
119 Baileychlor (Zn,Fe2+,AI,Mg)6(Si,AI)4Oi0(OH)8
120 Pennantit Mn2+5AI(Si3AI)O10(OH)8
121 Nimit (Ni,Mg,Fe2+)5AI(Si3AI)Oio(OH)8
122 Gonyerit Mn2+ 5Fe3+(Si3Fe3+Oio)(OH)8
123 Cookeit LiAI4(Si3AI)O10(OH)8
124 Borocookeit Lii-i.5Al4-3.5[(OH,F)8|(B,AI)Si3Oio]
125 Manandonit Li2AI4[(Si2AIB)Oio](OH)8
126 Franklinfurnaceit Ca2(Fe3+AI)Mn3+Mn32+Zn2Si2O10(OH)8
127 Kämmererit(Var.v. Mg5(AI,Cr)2Si3O10(OH)8
Klinochlor)
128 Niksergievit (Ba, Ca)2AI3[(OH)6|C03|(Si, AI)4Oio] 0.2 H20
129 Surit Pb2Ca(AI,Mg)2(Si,AI)4O10(OH)2(CO3,OH)3 0.5 H20
130 Ferrisurit (Pb,Ca)2.3(Fe3+,AI)2[(OH,F)2.5-3|(C03)i 5-2|Si4Oio] 0.5 H20
131 Kaolinit AI2Si205(OH)4
132 Dickit AI2Si205(OH)4 133 Halloysit-7Ä AI2Si205(OH)4
134 Sturtit Fe3+(Mn2+,Ca,Mg)Si4Oio(OH)3- 10 H20
135 Allophan Al203-(Si02)l 3-2-(H20)2 5-3
136 Imogolith AI2Si03(OH)4
137 Odinit (Fe3+,Mg,AI,Fe2+,Ti,Mn)2.4(Sii.8Alo.2)05(OH)4
138 Hisingerit Fe23+Si205(OH)4-2H20
139 Neotokit (Mn,Fe2+)SiCv H20
140 Chrysotil Mg3Si205(OH)4
141 Klinochrysotil Mg3Si205(OH)4
142 Maufit (Mg,Ni)AI4Si30i3-4H20
143 Orthochrysotil Mg3Si205(OH)4
144 Parachrysotil Mg3Si205(OH)4
145 Antigorit (Mg,Fe2+)3Si205(OH)4
146 Lizardit Mg3Si205(OH)4
147 Karyopilit Mn2+ 3Si205(OH)4
148 Greenalith (Fe +,Fe3+)2-3Si205(OH)4
149 Berthierin (Fe2+,Fe3+,AI)3(Si,AI)205(OH)4
150 Fraipontit (Zn,AI)3(Si,AI)205(OH)4
151 Zinalsit Zn7Al4(Si04)6(OH)2-9H20
152 Dozyit Mg7(AI,Fe3+,Cr)2[(OH)i2|AI2Si40i5]
153 Amesit Mg2AI(SiAI)05(OH)4
154 Kellyit (Mn2+,Mg,AI)3(Si,AI)205(OH)4
155 Cronstedtit Fe2 2+Fe3+(SiFe3+)05(OH)4
156 Karpinskit (Mg,Ni)2Si205(OH)2
157 Nepouit (Ni,Mg)3Si205(OH)4
158 Pecorait Ni3Si205(OH)4
159 Brindleyit (Ni,Mg,Fe2+)2AI(SiAI)05(OH)4
160 Carlosturanit (Mg,Fe2+,Ti)2i(Si,AI)i2028(OH)34 H20
161 Pyrosmalith-(Fe) (Fe2+,Mn)8Si6015(CI,OH)io
162 Pyrosmalith-(Mn) (Mn,Fe2+)8Si6Oi5(OH,CI)io
163 Brokenhillit (Mn,Fe)8Si6Oi5(OH,CI)io
164 Nelenit (Mn,Fe2+)i6Si12As3+ 3036(OH)i7
165 Schallerit (Mn2+,Fe2+)i6Si12As3+ 3036(OH)i7
166 Friedelit Mn2+8Si6Oi5(OH,CI)10
167 Mcgillit Mn2+ 8Si6Oi5(OH)8Cl2
168 Bementit Mn7Si6Oi5(OH)8 169 Varennesit Na8(Mn,Fe3+,Ti)2[(OH,CI)2|(Si205)5]- 12H20
170 Naujakasit Na6(Fe2+,Mn)Al4Si8026
171 Manganonaujakasit Na6(Mn2+,Fe2+)Al4[Si8026]
172 Spodiophyllit (Na,K)4(Mg,Fe2+)3(Fe3+,AI)2(Si8024)
173 Sazhinit-(Ce) Na2CeSi6Oi4(OH) nH20
174 Sazhinit-(La) Na3La[Si60i5]-2H20
175 Burckhardtit Pb2(Fe3+Te6+)[AISi308]06
176 Tuperssuatsiait Na2(Fe3+,Mn2+)3Si8O20(OH)2-4H2O
177 Palygorskit (Mg,AI)2Si4Oi0(OH)-4H2O
178 Yofortierit Mn2+ 5Si802o(OH)2-7H20
179 Sepiolith Mg4Si60i5(OH)2-6H20
180 Falcondoit (Ni,Mg)4Si60i5(OH)2-6H20
181 Loughlinit Na2Mg3Si60i6-8H20
182 Kalifersit (K,Na)5Fe73+[(OH)3|Siio025]2- 12H20
183 Minehillit (K, Na)2-3Ca28(Zn4AI4Si4o)Oi 12(OH)i6
184 Truscottit (Ca,Mn)14Si24058(OH)8-2H20
185 Orlymanit Ca4Mn3 2+Si802o(OH)6-2H20
186 Fedorit (Na,K)2-3(Ca,Na)7[Si408(F,CI,OH)2|(Si40io)3]-3.5H20
187 Reyerit (Na,K)4Cai4Si22AI2058(OH)8-6H20
188 Gyrolith NaCa16Si23AI06o(OH)8- 14H20
189 Tungusit Cai4Fe9 2+[(OH)22|(Si4O10)6]
190 Zeophyllit Ca4Si308(OH,F)4-2H20
191 Armstrongit CaZr(Si60i5)- 3 H20
192 Jagoit Pbi8Fe3+4[Si4(Si,Fe3+)6][Pb4Sii6(Si,Fe)4]082Cl6
193 Hyttsjöit Pbi8Ba2Ca5Mn22+Fe23+[CI|(Sii5O45)2]-6H20
194 Maricopait Ca2Pb7(Si36,Ali2)(0,OH)99 n(H20,OH)
195 Cavansit Ca(VO)Si4Oio-4H20
196 Pentagonit Ca(VO)Si4Oio-4H20
197 Weeksit (K,Ba)2[(U02)2|Si50i3]-4H20
198 Coutinhoit Th0.5(UO2)2Si5Oi3-3H2O
199 Haiweeit Ca[(U02)2|Si50i2(OH)2]-6H20
200 Metahaiweeit Ca(U02)2Si60i5 nH20
201 Monteregianit-(Y) KNa2YSi8019-5H20
202 Mountainit KNa2Ca2[Si8Oi9(OH)]-6H20
203 Rhodesit KHCa2Si8Oi9-5H20
204 Delhayelith K7Na3Ca5Al2Sii4038F4Cl2 205 Hydrodelhayelith KCa2AISi7Oi7(OH)2-6H20
206 Macdonaldit BaCa4Sii6036(OH)2- 10H2O
Cymrit Ba(Si,AI)4(0,OH)8 H20
Kampfit Bai2(SiiiAI5)03i(C03)8CI5
209 Lourenswalsit (K,Ba)2(Ti,MgICa1Fe)4(Si,AI,Fe)eOi4(OH)i2
210 Tienshanit (Na,K)9-io(Ca,Y)2Ba6(Mn2+,Fe2+,Ti4+,Zn)6(Ti,Nb)
[(0,F,OH)n|B204|Si6015]6
21 1 Wickenburgit Pb3CaAI[Si10O27]-3H2O
Silhydrit Si306 H20
Magadiit Na2Sii4029H H20
Strätlingit Ca2AI[(OH)6AISi02(OH)4]-2.5 H20
215 Vertumnit Ca4AUSi406(OH)24- 3H20
216 Zussmanit K(Fe2+,Mg,Mn)i3(Si,AI)i8042(OH)i4
217 Coombsit K(Mn2+,Fe2+,Mg)13[(OH)7|(Si,AI)303|Si60i8]2 a) vgl. Mineralienatlas, Mineralklasse Vlll/H - Schichtsilikate (Phyllosilikate), Strunz 8
Systematik Ganz besonders bevorzugt wird Bentonit aus der Gruppe der Montmorillonite ((Na,Ca)o.3(AI,Mg)2Si4Oio(OH)2 nH20). Bentonit ist eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien und enthält als wichtigsten Bestandteil Montmorillonit. Natrium-Bentonit zum Beispiel, nimmt Wasser auf, es kann um eine Vielzahl seines eigenen Trockengewichtes aufnehmen. Des Weiteren kann Caicium-Bentonit Fette und/oder Öle aufnehmen. In der Natur kommt ebenfalls eine Art von Bentonit vor, welche von Natur aus Erdöl enthält.
Die vorstehend beschriebenen Schichtsilikat-Mikro- und/oder -Nanopartikel sind funktionalisiert, nicht funktionalisiert, aggregiert, nicht aggregiert, agglomeriert, nicht agglomeriert, geträgert und/oder nicht geträgert. Beispielsweise können sie funktionalisiert, agglomeriert und geträgert sein. Sie können aber auch nicht funktionalisiert und aggregiert sein. Für die Funktionalisierung können die vorstehend beschriebenen funktionellen Gruppen und Materialien verwendet werden.
Weitere geeignete Additive sind Polyoxometallate (POM), die den erfindungsgemäßen Dispersionen und den hieraus hergestellten erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, biozide und Sauerstoff aktivierende Eigenschaften verleihen. Die POM können mithilfe üblicher und bekannter nasschemischer Verfahren hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, die POM in Wasser aufzulösen und die resultierende Lösung gegen einen warmen Luftstrom zu sprühen. Außerdem ist es möglich, die Lösung im Vakuum einzudampfen, wobei sie mit IR-Strahlung bestrahlt wird.
Liegen die POM als Mikro- und/oder -Nanopartikel vor, können sie sind funktionalisiert, nicht funktionalisiert, aggregiert, nicht aggregiert, agglomeriert, nicht agglomeriert, geträgert und/oder nicht geträgert sein. Beispielsweise können sie funktionalisiert, agglomeriert und geträgert sein. Sie können aber auch nicht und aggregiert sein. Für die Funktionalisierung können die vorstehend beschriebenen funktionellen Gruppen und Materialien verwendet werden.
Die elementare Zusammensetzung und die Struktur der POM können sehr breit variieren. Bekannt ist beispielsweise die Einteilung der POM in die folgenden Strukturen: das Lindquist-Hexamolybdatanion, Μθεθΐθ2",
das Decavanadatanion, V10O286",
das Paratungstatanion B, H2W12O4210",
- Mo36-Polymolybdate, Μθ36θιι2(Η20)8-,
die Strandberg-Struktur, HP2M05O234",
die Keggin-Struktur, ΧΜΐ2θ4οπ",
die Dawson-Struktur, X2Mi8062n",
die Anderson-Struktur, XM6024n",
- die Allman-Waugh-Struktur, Xi2Mi8032n",
die Weakley-Yamase- Struktur, XMi0O36n", und
die Dexter-Silverton-Struktur, XMi2042n".
Die Hochzahl n ist hier eine ganze Zahl von 3 bis 20 bezeichnet die Wertigkeit eines Anions, die in Abhängigkeit von den Variablen X und M variiert.
Als ein weiteres Ordnungsprinzip für POM können die Formeln I bis XIII dienen:
Figure imgf000040_0001
Figure imgf000041_0001
(SiWn039)8 (V) ,
(HSiW9034)! (VI) ,
Figure imgf000041_0002
- (TM)4(PW9034)t- (VIII)
(TM)4(P2Wi5056)2t- (IX) ,
(NaPsWaoOno)14- (X) ,
(TM)3(PW9034)2 12- (XI) und
Figure imgf000041_0003
In den Formeln I bis XII steht TM für ein zweiwertiges oder dreiwertiges Übergangsmetallion wie Mn2+, Fe2+, Fe3+, Co2+, Co3+, Ni2+, Cu2+ und Zn2+. Die Hochzahl t ist eine ganze Zahl und bezeichnet die Wertigkeit eines Anions, die in Abhängigkeit von der Wertigkeit der Variable TM variiert.
Des Weiteren kommen POM der allgemeinen Formel XIII in Betracht:
(AxGayNbaO )z- (XIII). In der Formel XIII steht die Variable A für Phosphor, Silicium oder Germanium und der Index x steht für 0 oder für eine ganze Zahl von 1 bis 40. Der Index y steht für eine ganze Zahl von 1 bis 10, der Index a steht für eine ganze Zahl von 1 bis 8 und der Index b ist eine ganze Zahl von 15 bis 150. Die Hochzahl z variiert in Abhängigkeit von der Natur und dem Oxidationsgrad der Variable A. Es kommen auch die Aquakomplexe und die aktiven Fragmente der POM XIII in Betracht.
Wenn der Index x gleich 0 ist, ist y bevorzugt gleich 6-a, wobei der Index a gleich einer ganzen Zahl von 1 bis 5 ist und der Index b gleich 19 ist. Wenn die Variable A gleich Silicium oder Germanium ist, ist der Index x gleich 2, der Index y gleich 18, der Index a gleich 6 und der Index b gleich 77.
Wenn die Variable A gleich P ist, ist der Index x gleich 2 oder 4, der Index y gleich 12, 15, 17 oder 30, der Index a gleich 1 , 3 oder 6 und der Index b gleich 62 oder 123. Vorzugsweise werden die Anionen I bis XIII in der Form von Salzen mit Kationen, die für die Reinigung und Körperpflege und die pharmazeutische Anwendung zugelassen sind, angewandt. Beispiele geeigneter Kationen sind
H+, Na\ K+ und NH4 +,
Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-(Ci-C2o-alkylammonium) wie Pentadecyldimethyl- ferrocenylmethylammonium, Undecyldimethylferrocenylmethylammonium, Hexadecyltrimethylammonium, Octadecyltrimethylammonium, Didodecyl- dimethylammonium, Ditetradecyldimethylammonium, Dihexadecyl- dimethylammonium, Dioctadecyldimethylammonium, Dioctadecylviologen, Trioctadecylmethylammonium und Tetrabutylammonium,
Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-(Ci-C2o-alkanolammonium) wie Ethanolammonium Diethanolammonium und Triethanolammonium,
Monokationen natürlich vorkommender Aminosäuren wie Histidinium (HISH+), Argininium (ARGH+) oder Lysinium (LYSH+) oder Oligo- oder Polypeptide mit einem oder mehreren protonierten basischen Aminosäurerest(en). [Vgl. US 6,020,369, Spalte 3, Zeile 6, bis Spalte 4, Zeile 29)
Konkrete Beispiele geeigneter POM gehen aus der Tabelle 2 hervor.
Tabelle 2: Summenformeln von geeigneten POMa)
Nr. Summenformel Strukturfamilie
Figure imgf000042_0001
3 (NH4)i7Na[NaSb9W2i086] Anorganisches Kryptat
Figure imgf000042_0002
7 alpha-(NH4)6P2Wi8062 Wells-Dawson-Struktur
8 KioCu4(H20)2(PW9034)2.20H20 »
9 KioCo4(H20)2(PW903 )2.20H20
Figure imgf000042_0003
Na7PWiiO39.20H2O + 2 C6H5P(0)(OH)2
[(n-Butyl)4N]4H3PWii039
Figure imgf000043_0001
[(n-Butyl)4N]3PMoWn039
a-[(n-Butyl)4N]4Mo8026
[(n-Butyl)4N]2W60i9
[(n-Butyl)4N]2Mo6Oi9
a-(NH4)nH(4-n)SiWi204o
a-(NH4)nH(5-n)BWl2O40
Figure imgf000043_0002
(NH4)i4[NaP5W3oOiio] P reyss le r-Str u ktu r
Figure imgf000043_0003
(HISH+)nH(5-n)BWl2O40
(LYSH+)nH(5-n)BWi204o
(ARGH+)nH(5-n)BWi2O40
(HISH+)nH(4-n)SiWi2O40
(LYSH+)nH(4-n)SiWi204o
(ARGH+)nH(4-n)SiWi2O40
Ki2[EuP5W30Ono].22H2Ob>
Figure imgf000043_0004
Ki2Ni3(ll)(PW9034)2.nH20
(NH4)ioCo4(ll)(PW9034)2.nH20
Ki2Pd3(ll)(PW9034)2.nH20
Nai2P2Wi5056.18H20 Lacunare (defekte) Struktur Nai6Cu4(H20)2(P2W15056)2.nH20
Nai6Zn4(H20)2(P2Wi5056)2.nH20
Nai6C04(H20)2(P2W15056)2.nH20
Nai6Ni4(H20)2(P2Wi5056)2.nH20 Wells-Dawson-Sandwich-Struktur Nai6Mn4(H20)2(P2Wi5056)2.nH20 Nai6Fe4(H20)2(P2Wi5056)2.nH20
K1oZn4(H20)2(PW9034)2.20H20 Keggin-Sandwich-Struktur KioNi4(H20)2(PW9034)2.nH20
Figure imgf000044_0001
KioFe4(H20)2(PW9034)2.nH20
Figure imgf000044_0002
Ki2(CoH20)3(PW9034)2.nH20
Κΐ2Ζη3(ΡΝ9θ34)2.15Η20
Κΐ2Μη3(Ρ 9θ34)2.15Η20
Ki2Fe3(PW9034)2.25H20
(ARGH+)io(NH4)7Na[NaSb9W2i086]
(ARGH+)5HWii039.17H20
Figure imgf000044_0003
[LYSH+]nNa7-nPTi2Wio04o
[ARGH+]nNa7.nPTi2Wio04o
[n-Butyl4N+]3H3Vio028
Figure imgf000044_0004
[(CH3)4N+]4SiWii039- Organisch modifizierte Struktur
Figure imgf000044_0005
[(CH3)4N+]4PWii039-(SiCH2CH2CH2CN)
[(CH3)4N+]4PW11039-(SiCH2CH2CH2CI)
[(CH3)4N+]4PWii039-(SiCH2=CH2)
Cs4[SiW11039-(SiCH2CH2C(0)OCH3)2]4
Cs4[SiW11039-(SiCH2CH2CH2CN)]4
Cs4[SiW11039-(SiCH2CH2CH2CI)2]4
Cs4[SiW11039-(SiCH2=CH2)]4
[(CH3)4N+]4SiWii039-0-(SiCH2CH2CH2CI)2
[(CH3)4N+]4SiWii039-0(SiCH2CH2CH2CN)2
[(CH3)4N+]4SiW1i039-0(SiCH2=CH2)2
[(CH3)4N+]4SiWi i039-0[SiC(CH3)]2
[(CH3)4N+]4SiWi 1039-0[SiCH2CH(CH3)]2
[(CH3)4N+]4SiWii039-
Figure imgf000044_0006
81 KsMnOOPWuC g.nHzO Mit Übergangsmetallen substituierte
Struktur
82 K8Mn(ll)P2Wi706i.nH20
83 K6Mn(ll)SiWii039.nH20
84 5PWii039[Si(CH3)2].nH20
85 K3PW1104i(PC6H5)2.nH20
86 Na3PWii04i(PC6H5)2.nH20
87 K5PTiWn04o
88 CssPTiWuOsg
89 K6SiWii039[Si(CH3)2].nH20
90 KSiWn039[Si(C6H5)(tert.-C4H9)].nH20
Figure imgf000045_0001
92 K/SiWgNbsCUo.nhfeO
93 Cs7SiW9Nb304o.nH20
94 Cs8Si2Wi8Nb6077.nH20
95 [(CH3)3NH+]7SiW9Nb3O40.nH2O Substituierte Keggin-Struktur
96 (CN3H6)7SiW9Nb3O40.nH2O
97 (CN3H6)8Si2Wi8Nb6077.nH20
Figure imgf000045_0002
99 Rb8Si2Wi8Nb6077.nH20
100 K8Si2Wi8Nb6077.nH20
Figure imgf000045_0003
102 (C5H5N)7HSi2Wi8Nb6077.nH20
103 (C5H5N)7SiW9Nb3O40.nH2O
104 (ARGH+)8SiWi8Nb6077.18H20
105 (LYSH+)7KSiW 8Nb6077.18H20
106 (HISH+)6K2SiWi8Nb6077.18H20
107 [(CH3)4N+]4SiWii039-0(SiCH2CH3)2
108 [(CH3)4N+]4SiWii039-0(SiCH3)2
109 [(CH3)4N+]4SiWi1039-0(SiCi6H33)2
110 Li9P2V3(CH3)3Wi2062
Figure imgf000045_0004
116 NamHePeWieOyg
117 a-K5(Nb02)SiWii039
Figure imgf000046_0001
119 [(CH3)3NH+)5NbSiWii04o
120 [(CH3)3NH+]5TaSiWii04o
121 K6Nb3PW904o Peroxo-Kegg i n-Stru ktur
122 [(CH3)3NH+]5(Nb02)SiWn039
123 [(CH3)3NH+]5(Ta02)SiWii039
Figure imgf000046_0002
126 [(CH3)3NH+]7(Nb02)3SiW9037
Figure imgf000046_0003
130 KiNbPWuO«
131 [(CH3)3NH+] NbPWii04o
132 K5NbSiWii04o
133 K5TaSiWn04o
134 K7NbP2Wi7062 Wells-Dawson-Struktur
Figure imgf000046_0004
141 H2[(CH3)4N+]4(C2H5Si)2CoWi iO40 »
142 H2[(CH3)4N+]4(iso-C4H9Si)2CoWi ^ O40
Figure imgf000046_0005
145 Ki2(Nb02)6P2Wi2056 Well-Dawson-Peroxostruktur
146 Ki2Nb6P2Wi2062 Wells-Dawson-Struktur ff.
Figure imgf000046_0006
148 K6Fe(lll)Nb3P2Wi5062
149 K7Zn(ll)Nb3P2Wi5062
150 (NH4)6(a-P2W18062).nH20
151 Κΐ2[Η2Ρ2 ΐ2θ4β].24Η2θ 152 K2Na15H5.PtM0eO24l.8H2O
153 K8[a2-P2Wi7Mo062].nH20
154 KHP2V3W15O62.34H2O
155 6[P2W12 b6062].24H20
Figure imgf000047_0001
157 (Guanidinium)8H[PVi40e2].3H20
158 K8H[PV14062]
159 Na7[MnVi3038].18H20
160 Ke[BWii039Ga(OH)2].13H20
Figure imgf000047_0002
162 [(CH3)4N7Na7K+]4[Nb2W40i9]
163 [(CH3)4N+]9[P2W15Nb3062]
164 [(CH3)4N+]i5[HP4W3oNb6Oi23].16H2O
Figure imgf000047_0003
166 [(CH3)4N+/Na7K+]5[Nb3W30i9].6H20
167 K5[CpTiSiWii039].12H20
169 b2-Ke[SiWii039].14H20
170 a-K8[SiWio036].12H20
171 Cs7Na2[PWio037].8H20
172 CS6[P2W5023].7,5H20
173 g-Cs7[PWio036].7H20
174 K5[SiNbWn04o].7H20
175 K4[PNbWn04o].12H20
176 a6[Nb4W2Oi9].13H20
Figure imgf000047_0004
180 K4[V2W40i9].3,5H20
181 Na5tV3W30i9]. 2H20
182 Ke[PV3W904o].14H20
183 Na9[A-b-GeW9034].8H20
184 Naio[A-a-GeW9034].9H20
185 K7[BV2Wio04o].6H20
186 Na5[CH3Sn(NbeOi9)].10H2O
187 Na8[ (P(m-S03CeH5)3)3CI].3H20
188 [(CH3)3NH+]io(H)[Si (H)3WieOee].10H2O
189 K7[A-a-GeNb3W904o].18H20
190 K7[A-b-SiNb3W904o].20H20 191 [(CH3)3NH+]9[A-a-HGe2Nb6W18078
192 K7(H)[A-a-Ge2NbeWie077].18H20
193 K8[A-b-Si2Nb6Wi8077]
194 [(CH3)3NH+]8[A-B-Si2Nb6Wi8077] a) vgl. US 6,020,369, TABLE 1 , Spalten 3 bis 10; b) Tierui Zhang, Shaoquin Liu, Dirk G. Kurth und Charl F. J. Faul, »Organized Nanostructured Complexes of Polyoxometalates and Surfactants that Exhibit
Photoluminescence and Electrochromism, Advanced Functional Materials, 2009, 19, Seiten 642 bis 652; n Zahl, insbesondere ganze Zahl, von 1 bis 50.
Weitere Beispiele geeigneter POM sind aus dem amerikanischen Patent US 7,097,858 B2, Spalte 14, Zeile 56, bis Spalte 17, Zeile 19, sowie aus TABLE 8a, Spalte 22, Zeile 41 , bis Spalte 23, Zeile 28, Verbindungen Nummer 1-53, und TABLE 8b, Spalte 23, Zeile 30, bis Spalte 25, Zeile 34, Verbindungen Nummer 1 bis 150, bekannt.
Ganz besonders bevorzugt werden H4[Si(W3Oio)4]. H20 (CAS-Nr. 12027-43-9) und H3[P(W3Oio)4].xH20 (CAS-Nr. 12501-23-4) und oder ihre Salze verwendet.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen können des Weiteren Lecithine enthalten.
Außerdem können sie übliche und bekannte Superabsorber aus der Gruppe, bestehend aus
Copolymerisaten der Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit Alkaliacrylat und/oder Alkalimethacrylat,
Copolymerisaten auf Basis von Stärke und Acrylaten und/oder Methacrylaten und
Copolymerisaten auf Basis von Polyacrylamiden und Alkaliacrylaten und/oder Alkalimethacrylaten, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Dispersionen Cellulosenanofasern (CNF), mikrofibrilläre Cellulose (MFC), nanokristalline Cellulose (CNC), bakterielle Nanocellulose (BNC) und/oder mikrokristalline Cellulose (MCC), vorzugsweise in einer Menge von, jeweils bezogen auf die Trockenmasse einer gegebenen Dispersion, 0,001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% und insbesondere 0,1 Gew.- % bis 1 Gew.-% enthalten.
Die Nanocellulose tragen zur Stabilisierung der erfindungsgemäßen Dispersionen bei. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen Kohlepartikel, vorzugsweise einer mittleren Teilchengröße 10 nm bis 1000 μιτι, die mit Zement und/oder Wasserglas gesumpft sind.
Vorzugsweise werden die Kohlepartikel aus der Gruppe, bestehend aus Biokohlen, pyrogenem Kohlenstoff, Pflanzenkohlen, Holzkohlen, Siebrückständen von Holzkohlen, Holzaschen, Aktivkohlen, Steinkohlen, Tierkohlen, Tierabfallkohlen, pyrogenem Kohlenstoff unterschiedlichen Pyrolysegrades, funktionalisierten Kohlen, vorbehandelten Kohlen, gewaschenen Kohlen und extrahierten Kohlen, ausgewählt. Insbesondere wird Biokohle und/oder pyrogener Kohlenstoff verwendet. Diese Materialien sind üblich und bekannt und gehen beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2015 010 041 A1 , Absätze [0055] bis [0064], hervor.
Das Sumpfen oder Mauken sind übliche und bekannte Verfahren und werden beispielsweise in Salman, Scholze, Keramik, 7. Auflage, Springer, 2006, Seite 539 ff., Fritz Ullmann, Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 17, Urban & Schwarzenberg, Wilhelm Foerst, Seite 468, oder H. G. Hirschberg, Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau Chemie, Technik, Wirtschaftlichkeit, Springer, 2013, Seite 623, beschrieben.
Vorzugsweise können die erfindungsgemäßen Dispersionen die gesumpften oder gemaukten Kohlepartikel in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis <50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge eines gegebenen Leichtbaumaterials, enthalten.
Durch die Kohlepartikel können flüchtige organische Verbindungen (VOC), toxische Stoffe, Schwermetalle und unangenehm riechende Verbindungen absorbiert werden und beispielsweise aus Produktionshallen, Tanks, Transportgefäßen, Pumpen und anderen Anlagen zur Handhabung entfernt werden, was ein ganz wesentlicher Vorteil der betreffenden erfindungsgemäßen Dispersionen ist.
In gleicher weise können Holzspäne, Lignin und/oder Polysaccharide mit Zementen und/oder Wasserglas gesumpft oder gemaukt werden.
Ansonsten werden die vorstehend beschriebenen Additive in üblichen und bekannten, wirksamen Mengen verwendet, sofern nichts Andres angegeben wird. Die vorstehend beschriebenen Additive können einzelnen oder als Gemisch aus mindestens zwei Additiven verpackt und als Handelsprodukte separat vertrieben werden. Dabei sind die verpackten Mengen an Additiven jeweils auf die Mengen an Zementschaum oder Porenbeton, den man herstellen will, abgestimmt. Zu diesem Zweck können Tabellen und Datenblätter erstellt werden, aus denen die jeweiligen Mengen vorgehen.
Die erfindungsgemäßen Dispersionen werden vorzugsweise im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien hergestellt. Dazu werden zumindest - mindestens eine Sorte Zement und/oder mindestens eine Sorte eines Zinkphosphatzements oder eine Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- mindestens einTensid,
- 0,01 bis <10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der erfindungsgemäßen Dispersion, mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und
Wasser einer Härte >3,2 mmol/l in einem Mischaggregat bei Atmosphärendruck an der Luft vorzugsweise bei einer Temperatur von 10 °C bis 80 °C, bevorzugt 15 °C bis 70 °C und insbesondere 20 °C bis 60 °C miteinander vermischt. Anschließend wird die resultierende erfindungsgemäße Dispersion aufgeschäumt und der Schaum wird in Formen, Hohlräume, Spalten und/oder Risse gegossen und/oder gepumpt und/oder auf einer Oberfläche aufgetragen und/oder aufgesprüht und/oder durch 3- D-Druck zu Formteilen aufgebaut und anschließend an der Luft bei Atmosphärendruck, bei Unterdruck, durch Gefriertrocknung und/oder mit Mikrowellen vorzugsweise während 1 Minute bis 168 Stunden (7 Tage) getrocknet. Danach ist das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial bereits begehbar.
Dabei ist es von Vorteil die Trocknung bei 10 °C bis 130 °C, bevorzugt 15 °C bis 120 °C und insbesondere 20 °C bis 100 °C durchzuführen, wobei der Schaum abbindet und das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial entsteht. Die Formen, Hohlräume, Spalten und Risse können unterschiedliche Größen und/oder Strukturen haben und/oder ihre Wände können aus verschiedenen Materialien bestehen. Des Weiteren können die Materialien warm, kalt, gefroren und/oder beheizbar sein. Nach einer Standzeit von 3 Tagen bis 4 Wochen können die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien versiegelt werden, ohne dass eine Schimmelbildung durch Restfeuchte eintritt. Beispiele geeigneter Versiegelungen sind Beschichtungen mit Kunststoffen, Lacken oder Folien. Das Vermischen und das Schäumen kann in demselben Mischaggregat oder verschiedenen Mischaggregaten durchgeführt werden. Bei Vermischen und Schäumen resultieren im Allgemeinen Luft- und/oder Gasblasen eines Durchmessers von 1 nm bis 10 mm. Die Größenverteilung der Blasen kann stark variieren und monomodal, bimodal oder polymodal sein und kann daher hervorragend dem jeweiligen Verwendungszweck des erfindungsgemäßen Leichtbaumaterials angepasst werden. In der Regel werden durch Vermischen und Schäumen mit hoher Geschwindigkeit der Mischaggregate und/oder durch eine lange Mischdauer Schäume mit geringen mittleren Durchmessern von <1000 μηι erzeugt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Verfahrens werden die Bestandteile der erfindungsgemäßen Dispersionen während 1 Stunde bis 10 Stunden, vorzugsweise während 1 ,5 Stunden bis 7 Stunden und insbesondere während 1 ,5 Stunden bis 5 Stunden unter leichtem Rühren miteinander vermischt. Anschließend werden die resultierenden erfindungsgemäßen Dispersionen vorzugsweise während 5 Minuten bis 60 Minuten, insbesondere während 10 Minuten bis 50 Minuten und insbesondere während 20 Minuten bis 40 Minuten unter intensivem Rühren der erfindungsgemäßen Dispersionen an der Luft bei Atmosphärendruck aufgeschäumt. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Flüssigzement oder eine Mischung M ohne Tensid und/oder dem Homoglykan zum Ort der Verwendung transportiert und dort mit mindestens einem Tensid und/oder Homoglykan versetzt und unter intensivem Rühren aufgeschäumt.
Die Mischungsverhältnisse der Bestandteile der erfindungsgemäßen Dispersionen können in vorteilhafter Weise variiert werden, um erfindungsgemäße Leichtbaumaterialien, insbesondere der Porenbeton, mit unterschiedlichen vorteilhaften anwendungstechnischen Eigenschaftsprofilen herzustellen.
Vorzugsweise wird als das mindestens eine Additiv mindestens ein Superverflüssiger verwendet, weil dadurch erhebliche Mengen an Wasser eingespart werden können und die resultierenden erfindungsgemäßen aufgeschäumten Dispersionen dennoch lange fließfähig, pumpbar, gießfähig und sprühfähig bleiben.
Vorzugsweise werden Mischaggregate verwendet, die bei Atmosphärendruck eine besonders intensive Durchmischung der Bestandteile gestatten. Beispiele geeigneter Mischaggregate sind statische Mischer, Inline-Dissolver, Homogenisierungsdüsen, Ultraturrax, Schnellrührer, Mühlen, Kneter, Haken, Schneebesen und/oder Ultraschall. Die Mischaggregate können in geeigneter weise miteinander kombiniert werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
Ebenso können die Mischgeschwindigkeiten in vorteilhafter Weise variiert werden, um auf diesem Weg die anwendungstechnischen Eigenschaftsprofile der hergestellten erfindungsgemäßen porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, insbesondere des Porenbetons, in gewünschter Weise einzustellen. Dabei lassen sich mithilfe der Rührdauer, der Rührgeschwindigkeit und/oder der Gasmenge und/oder der Bläschengröße die Dichte und Festigkeit der porösen, mineralischen Leichtbaumaterialien variieren.
Des Weiteren können vor und/oder während des Aufschäumens
- Gase wie Kohlendioxid, Luft oder Stickstoff eingeblasen und/oder - leicht verdampfende, inerte, nicht toxische Flüssigkeiten wie Butan oder Pentan und/oder - feste Treibmittelzusammensetzungen, die einen Kohlendioxidträger, ausgewählt unter Carbonaten, Hydrogencarbonaten und Carbamaten der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, des Aluminiums, der Übergangsmetalle und/oder des Ammoniums, sowie wenigstens einen Säureträger wie Natriumaluminiumsulfat enthalten (vgl. DE 10
2009 028 562 A1 ), und/oder Nitrozellulose und/oder Schwarzpulver und/oder
- Porenbildner wie Tall- und Balsamharze, Ligninsulfonate und Salze von Carboxylverbindungen hinzugegeben werden.
Des Weiteren können Polymere, wie beispielsweise PLA (Polylactid), eingearbeitet werden. Wird beispielsweise während der Herstellung und/oder des Aufschäumens der erfindungsgemäßen Dispersionen Milchsäure hinzugegeben, entsteht erfindungsgemäßes Leichtbaumaterial mit PLA. Die Einbringung von Milchsäure kann jederzeit erfolgen. Sie kann während des Mischens hinzugegeben werden und/oder sie wird in die Form gesprüht, in der das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial aushärtet, und/oder es wird auf die Oberfläche des erfindungsgemäßen Leichtbaumaterials aufgetragen. Den erfindungsgemäßen Dispersionen können auch vor, während und/oder nach der Weiterverarbeitung Katalysatoren hinzugefügt werden, die die Prozesse beschleunigen.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße poröse, offenzellige oder geschlossenzellige, hydrophile oder hydrophobe, mineralische Leichtbaumaterialien, enthalten, bezogen auf das jeweilige gegebene Leichtbaumaterial, - 50 Gew.-% bis 99,989 Gew.-%, bevorzugt 60 Gew.-% bis 99,989 Gew.-% und insbesondere 70 Gew.-% bis 99,989 Gew.-% an mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements oder eine Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur
Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Tensids,
- 0,01 Gew.-% bis <10 Gew.-% mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis.
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien können mindestens eines der vorstehend näher beschriebenen Additive, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen, modifizierten natürlichen Polysacchariden, sonstigen natürlichen Polysacchariden, Zuckern, Superverflüssigern, Mitteln zur Wasserreduzierung, rheologiesteuernden Additiven, Nano-, Mikro- und Makrofasern, Nano- und Mikropartikeln, Lignin, gemahlenem Bambus, hydrolysiertem Bambus, mineralisch ummantelten Holzspänen, Schichtsilikaten, Lehm, Ton, Aerogelen, Mikrosilica, Silicagelen Superabsorbern, Polyoxymetallaten, Bioziden, Pharmazeutika, Farbstoffen, Buntpigmenten, Weißpigmenten, fluoreszierenden Pigmenten und phosphoreszierenden Pigmenten (Phosphore) Polyoxometallaten, synthetischen Polymeren, Milchsäure und Polylactiden, Biopolymeren, Metallen, Kohlenstoffallotropen organischen und anorganischen Säuren und Basen, Oxiden, oxidischen Katalysatoren, Normensand, organischen und anorganischen Salzen, organischen und anorganischen Schaumstoffen, Flammschutzmitteln, Flamm verzögerern Zeolithen, Vorstufen für organisch modifizierte Keramikmaterialien, aufbereiteten Keramikmaterialien, dendritischen Polymeren, flüssigkristallinen Polymeren, Schäumungsmitteln, Luftporenbildnern, mikro- und makroskaligen Füllstoffen, Kieselguren, Flugaschen, Wasserglas, gemahlenem Glas, Schaumglas, Bimsstein, Tuff, Lavaschaum, Perlit, Vermicullit, Latentwärmespeichern, Kaffeesatz, Radikalen wie TEMPO, Radikalinitiatoren wie Peroxiden, C-C-Starter und Azoverbindungen, Schnellbindern, Schnellzement, Zementbeschleunigern, gemahlenem Porenbeton, gemahlenen porösen Geopolymeren und Mittel zur Selbstheilung, enthalten.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Additiv in einem erfindungsgemäßen Leichtbaumaterial in einer üblichen bekannten, wirksamen Menge enthalten. Bevorzugt ist das mindestens eine Additiv, bezogen auf die Gesamtmenge eines erfindungsgemäßen Leichtbaumaterials, in einer Menge von 0,01 bis < 50 Gew.-% enthalten.
Bei den besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien
- ist die mindestens eine Sorte Zement Portlandzement,
- ist der mindestens eine Zinkphosphatzement aus Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calciumfluorid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid und Orthophosphorsäure herstellbar, - ist oder sind das mindestens eine Silikat und/oder das das mindestens eine Alumosilikat aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Alumosilikaten, Wasserglas, Kaolinit, Metakaolin, Hüttensandmehl, Mikrosilica, Trassmehl, Ölschiefer, Flugasche, Holzofenschlacke, aluminiumhaltiger Silikatstaub, Puzzolane, Basalt, Tone, Mergel, Andesiten, Diatomeenerde, Kieselgur, Zeolithen, Ziegelmehl und
Schmelzkammersand, ausgewählt,
- ist der mindestens eine alkalische Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Natrium- Wasserglas, Kalium-Wasserglas, Lithium-Wasserglas, Natriumhydroxid, Natronlauge, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Alkalisulfat, Natriummetasilikat und Kalkmilch, ausgewählt und
- ist der mindestens eine saure Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Fruchtsäuren und Huminsäuren, ausgewählt,
- ist das mindestens eine Geopolymer, aus der Gruppe, bestehend aus einem ein Poly(siloxanat) (Si:AI = 1 :0), einem Poly(sialat) (Si:AI = 1), einem Poly(sialat-siloxonat) (Si:AI = 2), einem Poly(calciumsialat) (Si:AI = 1 , 2, 3), einem Poly(sialat-multisiloxonat)
(1<Si:AI<5), einem Poly(siloxonat) (Si:AI>5), einem Geopolymer auf der Basis von Flugasche, einem Geopolymer auf der Basis von Eisensialat, einem Geopolymer auf der Basis von Aluminiumsphosphat und einem organisch-mineralischen Geopolymer, ausgewählt und
- ist das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Amphotensiden, Biosurfactants, Bolaform-Tensiden, Cotensiden, Eiweißtensiden, Fluortensiden, Gemini-Tensiden, Aniontensiden, Kationtensiden, nicht-ionischen Tensiden, Perfluortensiden, Polymertensiden, Silicium-Tensiden und Triton-Tensiden, ausgewählt.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien Cellulosenanofasern (CNF), mikrofibrilläre Cellulose (MFC), nanokristalline Cellulose (CNC), bakterielle Nanocellulose (BNC) und/oder mikrokristalline Cellulose (MCC), vorzugsweise in einer Menge von, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge eines gegebenen Leichtbaumaterials, 0,001 Gew.-% bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,01 Gew.-% bis 2,5 Gew.-% und insbesondere 0,1 Gew.-% bis 1 Gew.-%.
Die Nanocellulose-Materialien bewirken eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, dass sie in den erfindungsgemäßen Dispersionen einerseits zur guten Dispergierung beitragen und in den erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien dazu beitragen, die Schaumstrukturen zu stabilisieren. Außerdem unterdrücken sie wirksam das Ausblühen von Materialien.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthalten die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien Kohlepartikel, vorzugsweise einer mittleren Teilchengröße 10 nm bis 1000 μηι, die mit Zement und/oder Wasserglas gesumpft sind.
Vorzugsweise werden die Kohlepartikel aus der Gruppe, bestehend aus Biokohlen, pyrogenem Kohlenstoff, Pflanzenkohlen, Holzkohlen, Siebrückständen von Holzkohlen, Holzaschen, Aktivkohlen, Steinkohlen, Tierkohlen, Tierabfallkohlen, pyrogenem Kohlenstoff unterschiedlichen Pyrolysegrades, funktionalisierten Kohlen, vorbehandelten Kohlen, gewaschenen Kohlen und extrahierten Kohlen, ausgewählt. Insbesondere wird Biokohle und/oder pyrogener Kohlenstoff verwendet. Diese Materialien sind üblich und bekannt und gehen beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102015010041 A1 , Absätze [0055] bis [0064], hervor.
Das Sumpfen oder Mauken sind übliche und bekannte Verfahren und werden beispielsweise in Salman, Scholze, Keramik, 7. Auflage, Springer, 2006, Seite 539 ff., Fritz Ullmann, Enzyklopädie der technischen Chemie, Band 17, Urban & Schwarzenberg, Wilhelm Foerst, Seite 468, oder H. G. Hirschberg, Handbuch Verfahrenstechnik und Anlagenbau Chemie, Technik, Wirtschaftlichkeit, Springer, 2013, Seite 623, beschrieben.
Vorzugsweise können die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien die gesumpften oder gemaukten Kohlepartikel in einer Menge von 0,1 Gew.-% bis <50 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge eines gegebenen Leichtbaumaterials, enthalten.
In gleicher weise können Holzspäne, Lignin und/oder Polysaccharide mit Zementen und/oder Wasserglas gesumpft oder gemaukt sein. Durch die Kohlepartikel können flüchtige organische Verbindungen (VOC), toxische Stoffe und unangenehm riechende Verbindungen absorbiert werden und beispielsweise aus der Wohnraumluft entfernt werden, was ein ganz wesentlicher Vorteil der betreffenden erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien ist. Das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial zeichnet sich durch eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit und einen hohen Dämmwert W/mK wie Styropor aus, benötigt aber nicht wie dieses Flammschutzmittel, weil es nicht brennbar ist, und es kann problemlos entsorgt werden. Seine Dichte ist sehr gering, insbesondere <0,5 kg/Kubikdezimeter.
Um nach dem Trocknen die gewünschte Form zu erhalten, kann das erfindungsgemäße Leichtbaumaterial nach Belieben bearbeitet werden, es kann beispielsweise geschliffen, gesägt, gemeißelt und/oder mit Schrauben, Nägeln und/oder anderen Befestigungsmethoden modifiziert werden. Es kann auch mit Luft- und/oder Wasserstrahlen bearbeitet werden.
Die resultierenden erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere der Porenbeton, können die verschiedensten Oberflächenstrukturen aufweisen. Sie können rau und/oder glatt sein, eine Strukturseite und/oder mehrere Strukturseiten aufweisen. Des Weiteren können sie regelmäßig und/oder unregelmäßig sein. Sie können mit Punkten, Linien, Wellen, Kreisen und/oder mit und/oder in jeder denkbaren Form strukturiert sein. Außerdem können sie eine geschlossene„Haut" haben, das heißt, dass sie an der Oberfläche keine Poren aufweisen, sondern abgebunden sind. Dabei kann eine glatte Oberfläche in einfacher Weise durch Putzen erzeugt werden, was ein wesentlicher Vorteil ist.
Die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere der Porenbeton, können verarbeitet, laminiert, kaschiert, imprägniert, beschichtet und/oder mit den oben beschriebenen Nanopartikeln und/oder mit anderen Materialien wie beispielsweise Funktionalisierungen, Additiven und/oder Füllstoffen besprüht sein. Des Weiteren könne sie mit Vermittlern belegt werden, wie beispielsweise Hölzer, Kork, gebrannte Tone, Teere und/oder Bitumen. Außerdem können sie durch Hydrophobierungsmittel wie Hydrophobin oder Siloxane wasserabweisend und/oder wasserdicht gemacht werden.
Des Weiteren können sie farblich und/oder nicht farblich, strukturiert und/oder nicht strukturiert, dicht und/oder semipermeabel und/oder permeabel, hydrophob und/oder hydrophil, super- /ultrahydrophil und/oder super-/ultrahydrophob sein. Die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere der Porenbeton, können außerordentlich breit angewendet werden. Die folgende Aufstellung gibt einen Überblick über beispielhafte Anwendungen. Die Aufstellung beinhaltet keinerlei Einschränkungen. So können sie zur Bekämpfung von Schimmel, Algen und Bakterien innerhalb und außerhalb von Gebäuden, Brücken, Wegen und Straßen, als Schimmel und Bakterien abtötende Formteile und Bauteile aller Art, Estriche, Fußböden, Dämmstoffe, Vergussmassen, Ersatz für Schaumstoff aus Polyurethanen, expandierten Polystyrol (EPS) und extrudiertem Polystyrol- Hartschaum (XPS), Fundamente, Unterwasserbauten, Schaumeinblasungen für Hohlschichten, isolierende Ausgleichsmassen, Aufbau für Fußbodenheizungen, Aufbau für Flachdächer, Verputzungen für innen und/oder außen, Block- und/oder als Flüssigmaterial, Steine und/oder Formsteine, tragende und/oder nicht tragende Elemente, Rigipsersatz, Trittschallschutz, Brandschutz, Strahlenschutz, Innenausbau, Verkleidungen, Wände, Decken, bewehrte Deckenplatten, Wandkacheln, Dachplatten, Stürze, U-Schalen, Rollladenkästen, Dekoelemente, Wärmeisolatoren, Isoliermassen für Wände mit aufgeschraubtem Verschlag Isolierungen für Grills, Grillaufbauten als solchen, Türfüllungen für Brandschutztüren, Sandwichbauweisen und Einkapselungen, Hohlkörper Nivelliermassen, Füllmasse, Unterfütterungen und Unterfüllungen, Systeme nach dem„Lego-Prinzip" , Bauteile, die bei langjähriger Bewitterung nicht vergrünen, und Wände, die gegen elektromagnetische Strahlung und/oder Magnetfelder isolieren, als Rohmaterialien zur Herstellung von neuen Zementen gemäß dem „Cradle to Cradle'-Prinzip, zur Vermeidung von Kältebrücken und Kältenasen sowie zur Herstellung von Kompositmaterialien verwendet werden.
In besonders bevorzugten Ausführungsformen können die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien, insbesondere Porenbeton, in der Form von Bausteinen, Löcher und/oder Rillen aufweisen, um Material und Gewicht zu sparen. Die Bausteine können Vertiefungen und/oder Löcher haben und auf der anderen Seite erhabene Teile, die auch aus einem anderen Material wie zum Beispiel Kunststoff bestehen können, aufweisen, so dass man die Bausteine wie Legobausteine besonders haftfest miteinander verbunden übereinander stapeln kann.
Es können auch Hohlformen aus gebranntem Ton, gebranntem Lehm und/oder Naturstein und/oder Kunststein verwendet werden, die mit dem aus dem erfindungsgemäßen Vorprodukt hergestellten Zementschaum gefüllt werden. Nach dem Aushärten zu dem Porenbeton können diese Kompositmaterialien als Baumaterialien verwendet werden.
Insbesondere können die erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien zur Herstellung weiterer Kompositmaterialien verwendet werden. Die Kompositmaterialien umfassen
- mindestens eine Schicht und/oder mindestens einen Kern aus mindestens einem erfindungsgemäßen Leichtbaumaterial und - mindestens eine Schicht und/oder mindestens eine Beschichtung, enthaltend oder bestehend aus Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus nicht verstärkten und glasfaserverstärkten, kohlefaserverstärkten, metallfaserverstärkten, textilfaserverstärkten, naturfaserverstärkten und strohfaserverstärkten sowie mit Kunststoffmatten, Metallmatten, Glasmatten, Textilmatten und Naturfasermatten, Nanopartikeln und Nanofasern verstärkten, nassen Lehmen, getrockneten Lehmen, gebrannten Lehmen, nassen Tonen, getrockneten Tonen, gebrannten Tonen, Teeren,
Bitumen, Naturasphalten, Mineralwachsen, Erdwachsen, Montanwachsen, Lacken, thermoplastischen und duroplastischen Polymeren, Papieren, Pappmaterialien, Kartons, Gipskarton, Rigips, Hölzern, Kork, Metallblechen, Glasplatten, Gipsplatten und Schichten aus niedrigschmelzenden Gläsern sowie Kompositen aus mindestens zwei dieser Materialien.
Um die Haftung der Schichten und/oder der Beschichtungen auf den Schichten oder Kernen aus mindestens einem erfindungsgemäßen Leichtbaumaterial zu verbessern, kann letzteres eine strukturierte Oberfläche, die beispielsweise Rillen, Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist, haben.
Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Leichtbaumaterialien ist ihre vorzügliche Tapezierbarkeit. Beispiele und Vergleichsversuche
Beispiel 1
Die Herstellung von Porenbeton und von Estrich
Mit einem Ultraturrax wurden 200 g gemahlener Porenbeton, 800 g Portlandzement, 1 g Natriumlaurylsulfat und 1 g Maisstärke in 1 I Wasser eines Härtegrades von 4,25 mmol/l während 3 Stunden unter leichtem Rühren miteinander vermischt. Anschließend wurde die resultierende wässrige, gießfähige, schäumbare und abbindbare Dispersion während 30 Minuten in einem 5 I-Becherglas aufgeschäumt. Der gebildete Zementschaum wurde in eine viereckige, längliche, offene Form eines freien Volumens von 4 Liter gefüllt und darin während 12 Stunden bei Raumtemperatur getrocknet. Anschließend wurde der gebildete Block während 3 Stunden bei 80 °C in einem Ofen getrocknet. Der gebildete Porenbeton-Block wurde der Form entnommen, und es wurden seine anwendungstechnischen Eigenschaften bestimmt. So wies er eine angenehme, gleichmäßige, leicht graue Farbe und eine hohe mechanische Festigkeit auf. Bei Hautkontakt wirkte er warm und glatt und nicht kratzend. Wesentlich ist aber, dass er eine Dichte von 0,3 kg/1 aufwies, so dass er schwimmfähig war. Dabei wies der Porenbeton-Block eine vorteilhaft hohe Elastizität und Härte auf. Dabei war es Der Porenbeton-Block konnte ohne größere Staubentwicklung leicht zersägt werden. Es war ein wesentlicher Vorteil, dass der entstehende Staub nicht toxisch war und insbesondere kein feinteiliges Aluminium enthielt. Der Porenbeton-Block war mit Vorteil als Leichtbaumaterial, insbesondere als Isoliermaterial zu verwenden. Speziell konnte er zur Isolierung von Wärme, Kälte und Strom genutzt werden. Im Bedarfsfall konnte er problemlos entsorgt werden.
Es wurde es wurde eine weitere Charge des wässrigen, gießfähigen und abbindbaren Zementschaums nach der vorstehend angegebenen Vorschrift hergestellt. Der Zementschaum wurde auf die Oberfläche eines Zimmerbodens aus Beton ausgegossen. Dabei erwies er sich als selbstnivellierend, sodass er nach dem 3-tägigen Trocknen an der Luft einen gleichmäßig glatten, porösen, 3 cm dicken, vorzüglich wärmeisolierenden, begehbaren Dämmestrich bildete, der nach einer Standzeit von 3 Wochen mit einer Polymerversiegelung beschichtet wurde werden konnte, ohne dass eine Schimmelbildung durch Restfeuchte auftrat.
Um die hervorragenden isolierenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Porenbetons anschaulich zu demonstrieren, wurde ein Porenbeton-Block eine Höhe von 20 cm, eine Länge von 30 cm und eine Breite von 15 cm mittig ausgehöhlt, sodass eine Vertiefung resultierte, wobei die 4 vertikalen Seitenwände eine Dicke von jeweils 2,5 cm und der Boden eine Dicke von 3 cm aufwiesen. Die Vertiefung wurde mit Brennspiritus gefüllt und entzündet. Trotz der sich im Inneren der Vertiefung entwickelnden hohen Temperaturen konnten die Seitenwände problemlos mit bloßen Händen angefasst werden, sodass der Porenbeton-Block mit dem brennenden Brennspiritus ohne Probleme per Hand an andere Stellen getragen werden konnte.
Beispiel 2 Die Herstellung einer wässrigen, gießfähigen, schäumbaren und abbindbaren Dispersion und ihre Verwendung
Mit einem Ultraturrax wurden 200 g gemahlener Porenbeton, 800 g Portlandzement sowie 1 g Natriumlaurylsulfat, 2,5 g Polycarboxylether gemäß Beispiel 5, Seite 10, Absatz [0069], von DE 10 2007 045 230 A1 und 1 ,5 g Maisstärke in 1 I Wasser eines Härtegrades von 4,25 mmol/l während 3 Stunden in einem 5 I-Becherglas unter leichtem Rühren vermischt. Anschließend wurde die resultierende wässrige, gießfähige, schäumbare und abbindbare Dispersion während 30 Minuten unter intensivem Rühren aufgeschäumt. Der resultierende wässrige, gießfähige und abbindbare Zementschaum wurde während 4 Stunden stehen gelassen und war danach noch immer fließfähig, gießfähig und sprühfähig. Seine besonderen Vorteile zeigten sich bei seiner Verwendung als Türfüllung, zum Beispiel für Brandschutztüren, für Mauereinblasungen, für Mauereinspritzungen, insbesondere zu Zwecken des Brandschutzes, oder als Estrichmaterial.
Beispiel 3
Die Herstellung einer wässrigen, gießfähigen, schäumbaren und abbindbaren Dispersionen und ihre Verwendung
Es wurde Flüssigzement, der kein Tensid und keine Stärke enthielt, mit einem Zementlaster zum Ort seiner Verwendung transportiert. Dort wurde dem Flüssigzement, bezogen auf seine Trockenmasse, 0,5 Gew.-% technisches Natriumlaurylsulfat und 0,5 Gew.-% Maisstärke zugesetzt. Das Tensid, die Maisstärke und der Flüssigzement wurden in dem Zementmischer während 2 Stunden miteinander vermischt. Anschließend wurde die resultierende wässrige, gießfähige, schäumbare und abbindbare Dispersion in ein Mischaggregat gepumpt, worin sie unter intensivem Rühren aufgeschäumt wurde. Der resultierende wässrige, gießfähige, pumpbare und abbindbare Zementschaum wurde hinter die abnehmbaren Verschalungen vor vertikalen Zimmerwänden gepumpt. Die Spalten zwischen den Verschalungen und den Zimmerwänden waren 1 cm breit. Die resultierenden Schichten aus Zementschaum wurden während 6 Tagen bei Raumtemperatur getrocknet. Danach wurden die Verschalungen abgenommen. Die resultierenden geschlossenzelligen Zementschaumschichten wiesen eine Dicke von 1 cm auf und waren nicht brennbar und thermisch isolierend. Dabei wiesen sie aber sehr gute Dampfdiffusionseigenschaften auf, sodass sich selbst nach langer Standzeit kein Schimmel bildete. Überraschend war, dass die Schicht aus ausgehärtetem Zementschaum direkt tapeziert werden konnte.
Beispiel 4 Die Herstellung von Kompositmaterialien, insbesondere von Kompositbaumaterialien Der selbstnivellierende Zementschaum des Beispiels 2 wurde, wie dort beschrieben, hergestellt und in flache offene Formen aus gebranntem Ton mit jeweils einer quadratischen, 1 m2 messenden und 3cm tiefen Vertiefung gegossen und darin getrocknet. Die freien Oberflächen der resultierenden Porenbetonplatten wurden mit einer glatten Schicht aus ungebranntem Ton beschichtet. Anschließend wurden die Kompositbaumaterialien gebrannt. Die Kompositbaumaterialien wurden den Tonformen entnommen. Sie wiesen glatte Tonoberflächen auf, die sehr gut mit Bitumen beschichtet werden konnten. Die Bitumenschichten hafteten sehr gut auf den Tonoberflächen, so dass die plattenförmigen Kompositbaumaterialien hervorragend zum Abdecken von Flachdächern geeignet waren.
Der selbstnivellierende Zementschaum des Beispiels 2 wurde, wie dort beschrieben, hergestellt und in flache offene Formen aus gebranntem Ton mit jeweils einer quadratischen, 1 m2 messenden und 3cm tiefen Vertiefung gegossen und darin getrocknet. Die freien Oberflächen der resultierenden Porenbetonplatten wurden mit 0,5 cm dicken, nassen Lehmschichten bedeckt. In die Lehmschichten wurden Naturfasermatten eine Dicke von 0,2 cm vollflächig eingelegt. Anschließend wurden die Naturfasermatten mit einer weiteren 0,5 cm dicken nassen Lehmschichten bedeckt. Die so armierten nassen Lehmschichten wurden an der Luft langsam getrocknet. Anschließend wurden sie aus den Tonformen genommen. Die resultierenden Kompositbaumaterialien waren hervorragend als Wandbedeckungen für Zimmer geeignet. Durch ihre Fähigkeit Wasser aufzunehmen und abzugeben konnten sie die Bildung von Schimmel wirksam verhindern. Durch ihre Diffusionseigenschaften und ihre Fähigkeit, Noxen zu absorbieren, trugen sie wesentlich zu einem gesunden Raumklima bei, sodass insbesondere Allergiker und Asthmatiker in diesen Zimmern beschwerdefrei waren. Beispiel 5 und Vergleichsversuche 1 und 2
Die Herstellung wässrigen, gießfähigen, schäumbaren, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen Mit einem Ultraturrax wurden 200 g gemahlener Porenbeton, 800 g Portlandzement sowie 1 g Natriumlaurylsulfat, 2,5 g Polycarboxylether gemäß Beispiel 5, Seite 10, Absatz [0069], von DE 10 2007 045 230 A1 und 1 ,5 g Maisstärke in 1 I Wasser eines Härtegrades von 4,25 mmol/l während 3 Stunden in einem 5 I-Becherglas unter leichtem Rühren vermischt. Zum Vergleich wurde der Versuch mit vollentsalztem Wasser wiederholt (Vergleichsversuch 1 ). Der Vergleichsversuch 1 wurde wiederholt mit dem Unterschied, dass dem vollentsalzten Wasser 4 mmol/l Magnesiumionen zugesetzt wurden (Vergleichsversuch 2). Anschließend wurden die resultierenden wässrigen, gießfähigen, schäumbaren, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen während 30 Minuten unter intensivem Rühren aufgeschäumt. Die resultierenden wässrigen, gießfähigen und abbindbaren Zementschäume wurde während 4 Stunden stehen gelassen und waren danach noch immer fließfähig, gießfähig und sprühfähig. Sie wurden nach der Standzeit in durchsichtige, 250 ml fassende Kunststoffbecher gegossen und währen 3 Tagen an der Luft bei Raumtemperatur ausgehärtet.
Während alle Proben mit dem Zementschaum gemäß Beispiel 5 Porenbetonblöcke mit einer glatten, horizontalen Oberfläche bildeten, wiesen die mit dem Zementschaum gemäß dem Vergleichsversuch 1 hergestellten Porenbetonblöcke eine mit Rissen behaftete, muldenförmige Oberfläche auf. Somit war weiches Wasser für die Herstellung poröser, mineralischer Leichtbaumaterialien völlig ungeeignet.
Die Dispersion des Vergleichsversuches 2 bildete beim Aufschäumen keinen stabilen Schaum. Sie war daher für die Herstellung poröser, mineralischer Leichtbaumaterialien völlig ungeeignet.
Beispiel 6
Die Bewitterung von Porenbeton-Blöcken gemäß Beispiel 1
Es wurden 5 Porenbeton-Blöcke mit den Abmessungen Höhe: 40 cm, Länge: 50 cm und Breite: 30 cm nach der Vorschrift des Beispiels 1 hergestellt. Die Porenbeton-Blöcke wurden an einer exponierten Stelle während zweier Jahren bewittert. Selbst nach dieser langen Zeit zeigten sie keine Vergrünungen, d.h. keinen Bewuchs mit Moos, Algen oder Flechten.
Beispiel 7
Die Herstellung von Porenbeton und Estrich Beispiel 1 wurde wiederholt, nur dass anstelle von 800 g Portlandzement eine Mischung aus 400 g fein gemahlenem Poly(siloxanat) (Si:AI = 1 :0)und 400 g Portlandzement verwendet wurde. Es wurden die gleichen vorteilhaften Eigenschaften, wie bei Beispiel 1 beschrieben, erzielt.
Beispiel 8
Die Herstellung von kohlenstoffhaltigem Porenbeton und seine Verwendung zur Entgiftung von Raumluft
In einem Mischer wurden 2 kg gemahlener Porenbeton, 8 kg Portlandzement, 10 g Natriumlaurylsulfat, 10 g Maisstärke und 100 g pyrogener Kohlenstoff einer mittleren Teilchengröße von 100 m in 10 I Wasser eines Härtegrades von 4,5 mmol/l während 5 Stunden unter leichtem rühren miteinander vermischt. Anschließend wurde die resultierende wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersion in einem schnelllaufenden Mischer aufgeschäumt, wobei Luft durchgeblasen wurde. Die geschäumte Dispersion wurde auf die Betonböden eines Gebäudes ausgegossen, wobei sie selbstnivellierende Schichten einer Dicke von 2 cm bildete. Die Schichten wurden während 5 Tagen bei Raumtemperatur getrocknet und bildeten einen geschlossenzelligen 3 cm dicken, vorzüglich wärmeisolierenden und bereits begehbaren Dämmestrich, der bereits begehbar war. Durch Messungen der Raumluft und Untersuchungen des Dämmestrichs konnte nachgewiesen werden, dass der Dämmestrich Noxen, insbesondere Stickoxide und VOC, aus der Raumluft und dem Beton aufnahm. Durch die im pyrogenem Kohlenstoff vorhandenen Bakterien wurden diese Noxen zu unschädlichen Produkten abgebaut. Insgesamt wurde durch den Dämmestrich die Raumluft auf Dauer nachhaltig verbessert. Beispiel 9
Die Herstellung von polyoxometallat- und kohlenstoffhaltigem Porenbeton und seine Verwendung zur Entgiftung von Laborluft in einem Chemielabor In einem Mischer wurden 2 kg gemahlener Porenbeton, 8 kg Portlandzement, 10 g Natriumlaurylsulfat, 10 g Maisstärke, 100 g pyrogener Kohlenstoff einer mittleren Teilchengröße von 100 m und 50 g H4[Si(W3Oio)4] ■ xH20 (CAS-Nr. 12027-43-9) in 10 I Wasser eines Härtegrades von 4,5 mmol/l während 5 Stunden unter leichtem Rühren miteinander vermischt. Anschließend wurde die resultierende wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersion in einem schnelllaufenden Mischer aufgeschäumt, wobei Luft durchgeblasen wurde. Die geschäumte Dispersion wurde auf die Betonböden eines Gebäudes ausgegossen, wobei sie selbstnivellierende Schichten einer Dicke von 3 cm bildete. Die Schichten wurden während 5 Tagen bei Raumtemperatur getrocknet und bildeten einen geschlossenzelligen 3 cm dicken, vorzüglich wärmeisolierenden und bereits begehbaren Dämmestrich, der bereits begehbar war. Durch Messungen der Raumluft und Untersuchungen des Dämmestrichs konnte nachgewiesen werden, dass der Dämmestrich Noxen, insbesondere Stickoxide und VOC, aus der Raumluft und dem Beton aufnahm. Durch die im pyrogenem Kohlenstoff vorhandenen Bakterien wurden diese Noxen zu unschädlichen Produkten abgebaut. Durch das Polyoxometallat wurde der oxidative Abbau der Noxen beschleunigt und die bakterizide Wirkung des Dämmestrichs bei verstärkt. Insgesamt wurde durch den Dämmestrich die Laborluft auf Dauer nachhaltig entgiftet und verbessert.

Claims

Patentansprüche
1. Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen, enthaltend
- mindestens eine Sorte Zement und/oder mindestens eine Sorte eines Zinkphosphatzements oder eine Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- mindestens ein Tensid,
- 0,01 bis <10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der Dispersion, mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und
- Wasser einer Härte >3,2 mmol/l.
2. Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sorte Zement Portlandzement ist,
- der mindestens eine Zinkphosphatzement aus Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calciumfluorid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid und Orthophosphorsäure herstellbar ist
- das mindestens eine Silikat und/oder das das mindestens eine Alumosilikat aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Alumosilikaten, Wasserglas, Kaolinit, Metakaolin, Hüttensandmehl, Mikrosilica, Trassmehl, Ölschiefer, Flugasche, Holzofenschlacke, aluminiumhaltiger Silikatstaub, Puzzolane, Basalt, Tone, Mergel, Andesiten, Diatomeenerde, Kieselgur, Zeolithen, Ziegelmehl und Schmelzkammersand, ausgewählt ist oder sind,
- der mindestens eine alkalische Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-Wasserglas, Kalium-Wasserglas, Lithium-Wasserglas, Natriumhydroxid, Natronlauge, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Alkalisulfat, Natriummetasilikat und Kalkmilch, ausgewählt ist und
- der mindestens eine saure Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Fruchtsäuren und Huminsäuren, ausgewählt ist und
- das mindestens eine Geopolymer, aus der Gruppe, bestehend aus einem ein Poly(siloxanat) (Si:AI = 1 :0), einem Poly(sialat) (Si:AI = 1), einem Poly(sialat- siloxonat) (Si:AI = 2), einem Poly(calciumsialat) (Si:AI = 1 , 2, 3), einem Poly(sialat-multisiloxonat) (1<Si:AI<5, einem Poly (siloxonat) (Si:AI>5), einem Geopolymer auf der Basis von Flugasche, einem Geopolymer auf der Basis von Eisensialat, einem Geopolymer auf der Basis von Aluminiumsphosphat und einem organisch-mineralischen Geopolymer, ausgewählt ist.
Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Amphotensiden, Biosurfactants, Bolaform-Tensiden, Cotensiden, Eiweißtensiden, Fluortensiden, Gemini-Tensiden, Aniontensiden, Kationtensiden, nicht-ionischen Tensiden, Perfluortensiden, Polymertensiden, Silicium-Tensiden und Triton-Tensiden, ausgewählt ist.
Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Decyl-, Undecyl-, Dodecyl- (Lauryl-), Tridecyl- , Tetradecyl-, Pentadecyl-, Hexadecyl-, Heptadecyl-, Octadecyl-, Nonadecyl- und Eicosanylsulfat, -ethersulfat, -phosphat, phosphonat-, -sulfonat- und sulfoacetat und ihren Salzen, Estern, Amiden, Halogeniden und Anhydriden, ausgewählt ist.
Wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersionen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sorte von natürlichen Homoglykanen Maisstärke ist.
Wässrige, gießfähige, schäumbaren, pumpbare und abbindbare Dispersionen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionen mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen, modifizierten natürlichen Polysacchariden, sonstigen natürlichen Polysacchariden, Casein, Quark, Topfen, Schotten, Sauermilchquark, Labquark, Buttermilchquark, Kefirknollen, Milchsäure, Polylactiden, Gluten, Hydrophobinen, Siloxanen, Superverflüssigern, Mitteln zur Wasserreduzierung, rheologiesteuernden Additiven, Nano-, Mikro- und Makrofasern, Nano- und Mikropartikeln, Radikalen, Radikalinitiatoren, gemahlenem Bambus, hydrolysiertem Bambus, mineralisch ummantelten Holzspänen, Ligninen und Polysacchariden, Schichtsilikaten, Lehm, Ton, Kalk Aerogelen, ummantelten Hydrogelen, organisch modifizierten Aerogelen, Mikrosilica, Silicagelen Superabsorbern, Polyoxymetallaten, Bioziden, Pharmazeutika, Farbstoffen, Buntpigmenten, Weißpigmenten, fluoreszierenden Pigmenten und phosphoreszierenden Pigmenten (Phosphore) Polyoxometallaten, synthetischen Polymeren, Biopolymeren, Metallen, Kohlenstoffallotropen, mit Zement und/oder Wasserglas eingesumpften Kohlen, organischen und anorganischen Säuren und Basen, Oxiden, oxidischen Katalysatoren, Normensand, organischen und anorganischen Salzen, organischen und anorganischen Schaumstoffen, Flammschutzmitteln, Flammverzögerern, Zeolithen, Vorstufen für organisch modifizierte Keramikmaterialien, aufbereiteten Keramikmaterialien, dendritischen Polymeren, flüssigkristallinen Polymeren, Schäumungsmitteln, Luftporenbildnern, mikro- und makroskaligen Füllstoffen, Kieselguren, Flugaschen, Wasserglas, gemahlenem Glas, Schaumglas, Bimsstein, Tuff, Lavaschaum, Perlit, Vermicullit, Latentwärmespeichern, Kaffeesatz, Radikalen, Radikalinitiatoren, Schnellbindern, Schnellzement, Zementbeschleunigern, gemahlenem Porenbeton, gemahlenen, porösen Geopolymeren und Mittel zur Selbstheilung, enthalten.
Verwendung der wässrigen, gießfähigen, geschäumten, pumpbaren und abbindbaren Dispersionen für die Herstellung von porösen offenzelligen oder geschlossenzelligen hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, als Putzmassen, als Gussmassen oder als 3-D-Druckmaterialien.
Verfahren zur Herstellung von porösen offenzelligen oder geschlossenzelligen hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass man
(I) mindestens eine wässrige, gießfähige, schäumbare, pumpbare und abbindbare Dispersion gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 durch Vermischen von zumindest
- mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements oder einer Mischung M aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) =
1000-0,1 ,
- mindestens einem Tensid,
- 0,01 bis <10 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der Dispersion, mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis, und
- Wasser einer Härte >3,2 mmol/1 in einem Mischaggregat bei Atmosphärendruck herstellt,
(II) die resultierende mindestens eine Dispersion aufschäumt und in Formen, Hohlräume, Spalten und/oder Risse gießt und/oder pumpt und/oder auf einer Oberfläche aufträgt und/oder aufsprüht und/oder durch 3-D-Druck zu
Formteilen aufbaut,
(III) an der Luft trocknen lässt, sodass die aufgeschäumte Dispersion abbindet und das poröse, mineralische Leichtbaumaterialien entsteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die aufgeschäumte Dispersion bei 10 °C bis 130 °C bei Atmosphärendruck, bei Unterdruck, durch Gefrierttrocknung und/oder mit Mikrowellen trocknet. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass man die aufgeschäumte Dispersion während 1 Minute bis 168 Stunden trocknet.
1 1. Poröse, offenzellige oder geschlossenzellige, hydrophile oder hydrophobe, mineralische Leichtbaumaterialien, enthaltend, bezogen auf ein gegebenes Leichtbaumaterial, - 50 Gew.-% bis 99,989 Gew.-% mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements oder einer Mischung (M) aus (i) mindestens einer Sorte Zement und/oder mindestens einer Sorte eines Zinkphosphatzements und (ii) mindestens einem Silikat und/oder mindestens einem Alumosilikat jeweils mit mindestens einem alkalischen oder sauren Aktivator zur Herstellung eines Geopolymeren und/oder mindestens einem Geopolymer im Gewichtsverhältnis (i):(ii) = 1000-0,1 ,
- 0,001 Gew.-% bis 3 Gew.-% mindestens eines Tensids und
- 0,01 Gew.-% bis <10 Gew.-% mindestens einer Sorte von modifizierten und/oder nicht modifizierten natürlichen Homoglykanen, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Kartoffelstärke, Reisstärke, Maisstärke und Weizenstärke und aus gekochten und/oder rohen, zerkleinerten Stücken von Getreiden, Kartoffeln und Reis.
12. Poröse, offenzellige oder geschlossenzellige, hydrophile oder hydrophobe, mineralische Leichtbaumaterialien nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens ein Additiv, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen, modifizierten natürlichen Polysacchariden, sonstigen natürlichen Polysacchariden, Casein, Quark, Topfen, Schotten, Sauermilchquark, Labquark, Buttermilchquark, Kefirknollen, Milchsäure, Polylactiden, Gluten, Hydrophobinen, Siloxanen, Superverflüssigern, Mitteln zur Wasserreduzierung, rheologiesteuernden Additiven, Nano-, Mikro- und Makrofasern, Nano- und Mikropartikeln, Radikalen, Radikalinitiatoren, gemahlenem Bambus, hydrolysiertem Bambus, mineralisch ummantelten Holzspänen, Ligninen und Polysacchariden, Schichtsilikaten, Lehm, Ton, Kalk Aerogelen, ummantelten Hydrogelen, organisch modifizierten Aerogelen, Mikrosilica, Silicagelen Superabsorbern, Polyoxymetallaten, Bioziden, Pharmazeutika, Farbstoffen, Buntpigmenten, Weißpigmenten, fluoreszierenden Pigmenten und phosphoreszierenden Pigmenten (Phosphore) Polyoxometallaten, synthetischen Polymeren, Biopolymeren, Metallen, Kohlenstoffallotropen, mit Zement und/oder Wasserglas eingesumpften Kohlen, organischen und anorganischen Säuren und Basen, Oxiden, oxidischen Katalysatoren, Normensand, organischen und anorganischen Salzen, organischen und anorganischen Schaumstoffen, Flammschutzmitteln, Flammverzögerern, Zeolithen, Vorstufen für organisch modifizierte Keramikmaterialien, aufbereiteten Keramikmaterialien, dendritischen Polymeren, flüssigkristallinen Polymeren, Schäumungsmitteln, Luftporenbildnern, mikro- und makroskaligen Füllstoffen, Kieselguren, Flugaschen, Wasserglas, gemahlenem Glas, Schaumglas, Bimsstein, Tuff, Lavaschaum, Perlit, Vermicullit, Latentwärmespeichern, Kaffeesatz, Radikalen, Radikalinitiatoren, Schnellbindern, Schnellzement, Zementbeschleunigern, gemahlenem Porenbeton, gemahlenen, porösen Geopolymeren und Mittel zur Selbstheilung, enthalten.
Poröse, offenzellige oder geschlossenzellige, hydrophile oder hydrophobe, mineralische Leichtbaumaterialien nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sorte Zement Portlandzement ist,
der mindestens eine Zinkphosphatzement aus Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calciumfluorid, Siliziumdioxid und Aluminiumoxid und Orthophosphorsäure herstellbar ist,
das mindestens eine Silikat und/oder das das mindestens eine Alumosilikat aus der Gruppe, bestehend aus natürlichen Alumosilikaten, Wasserglas, Kaolinit, Metakaolin, Hüttensandmehl, Mikrosilica, Trassmehl, Ölschiefer, Flugasche, Holzofenschlacke, aluminiumhaltiger Silikatstaub, Puzzolane, Basalt, Tone, Mergel, Andesiten, Diatomeenerde, Kieselgur, Zeolithen, Ziegelmehl und Schmelzkammersand, ausgewählt ist oder sind,
der mindestens eine alkalische Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Natrium-Wasserglas, Kalium-Wasserglas, Lithium-Wasserglas,
Natriumhydroxid, Natronlauge, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Alkalisulfat, Natriummetasilikat und Kalkmilch, ausgewählt ist und)
der mindestens eine saure Aktivator aus der Gruppe, bestehend aus Phosphorsäure, Fruchtsäuren und Huminsäuren, ausgewählt wird,
das mindestens eine Geopolymer, aus der Gruppe, bestehend aus einem ein Poly(siloxanat) (Si:AI = 1 :0), einem Poly(sialat) (Si:AI = 1), einem Poly(sialat- siloxonat) (Si:AI = 2), einem Poly(calciumsialat) (Si:AI = 1 , 2, 3), einem Poly(sialat-multisiloxonat) (1<Si:AI<5, einem Poly (siloxonat) (Si:AI>5), einem Geopolymer auf der Basis von Flugasche, einem Geopolymer auf der Basis von Eisensialat, einem Geopolymer auf der Basis von Aluminiumsphosphat und einem organisch-mineralischen Geopolymer, ausgewählt ist und
das mindestens eine Tensid aus der Gruppe, bestehend aus Amphotensiden, Biosurfactants, Bolaform-Tensiden, Cotensiden, Eiweißtensiden, Fluortensiden, Gemini-Tensiden, Aniontensiden, Kationtensiden, nicht- ionischen Tensiden, Perfluortensiden, Polymertensiden, Silicium-Tensiden und Triton-Tensiden, ausgewählt ist.
Verwendung der nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellten oder porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien und/oder der porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Bekämpfung von Schimmel, Algen und Bakterien innerhalb und außerhalb von Gebäuden, Brücken, Wegen und Straßen, als Schimmel und Bakterien abtötende Formteile und Bauteile aller Art, Estriche, Fußböden, Dämmstoffe, Vergussmassen, Ersatz für Schaumstoff aus Polyurethanen, expandierten Polystyrol (EPS) und extrudiertem Polystyrol- Hartschaum (XPS), Fundamente, Unterwasserbauten, Schaumeinblasungen für Hohlschichten, isolierende Ausgleichsmassen, Aufbau für Fußbodenheizungen, Aufbau für Flachdächer, Verputzungen für innen und/oder außen, Block- und/oder als Flüssigmaterial, Steine und/oder Formsteine, tragende und/oder nicht tragende Elemente, Rigipsersatz, Trittschallschutz, Brandschutz, Strahlenschutz, Innenausbau, Verkleidungen, Wände, Decken, bewehrte Deckenplatten, Wandkacheln, Dachplatten, Stürze, U-Schalen, Rollladenkästen, Dekoelemente, Wärmeisolatoren, Isoliermassen für Wände mit aufgeschraubtem Verschlag, Isolierungen für Grills, Grillaufbauten als solchen, Türfüllungen für Brandschutztüren, Sandwichbauweisen und Einkapselungen, Hohlkörper Nivelliermassen, Füllmasse, Unterfütterungen und Unterfüllungen, Systeme nach dem„Lego-Prinzip" , Bauteile, die bei langjähriger Bewitterung nicht vergrünen, und Wände, die gegen elektromagnetische Strahlung und/oder Magnetfelder isolieren, als Rohmaterialien zur Herstellung von neuen Zementen gemäß dem „Cradle to Cradle"-Prinzip, zur Vermeidung von Kältebrücken und Kältenasen sowie zur Herstellung von Kompositmaterialien.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Formsteine Nut und Feder und/oder Spundungen sowie Grifftaschen aufweisen und/oder hydrophobiert und/oder durch Putzen geglättet sind.
Kompositmaterialien, umfassend
- mindestens eine Schicht und/oder mindestens einen Kern aus mindestens einem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 hergestellten porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophoben oder hydrophilen mineralischen Leichtbaumaterialien und/oder mindestens einen der porösen, offenzelligen oder geschlossenzelligen, hydrophilen oder hydrophoben, mineralischen Leichtbaumaterialien gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 und mindestens eine Schicht und/oder mindestens eine Beschichtung, enthaltend oder bestehend aus Materialien, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus unverstärkten und glasfaserverstärkten, kohlefaserverstärkten, metallfaserverstärkten, textilfaserverstärkten, naturfaserverstärkten und strohfaserverstärkten sowie mit Kunststoff matten, Metallmatten, Glasmatten, Textilmatten und Naturfasermatten, Nanopartikeln und Nanofasern verstärkten, nassen Lehmen, getrockneten Lehmen, gebrannten Lehmen, nassen Tonen, getrockneten Tonen, gebrannten Tonen, Teeren, Bitumen, Naturasphalten, Mineralwachsen, Erdwachsen, Montanwachsen, Lacken, thermoplastischen und duroplastischen Polymeren, Papieren, Pappmaterialien, Kartons, Gipskarton, Rigips, Hölzern, Kork, Metallblechen, Glasplatten, Gipsplatten und Schichten aus niedrigschmelzenden Gläsern sowie Kompositen aus mindestens zwei dieser Materialien.
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