DE3131548A1 - "leichtbaustoff sowie verfahren zu seiner herstellung" - Google Patents

"leichtbaustoff sowie verfahren zu seiner herstellung"

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DE3131548A1
DE3131548A1 DE19813131548 DE3131548A DE3131548A1 DE 3131548 A1 DE3131548 A1 DE 3131548A1 DE 19813131548 DE19813131548 DE 19813131548 DE 3131548 A DE3131548 A DE 3131548A DE 3131548 A1 DE3131548 A1 DE 3131548A1
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Otavi Minen AG
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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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Description

.; -PR.SOLF&ZAPF
g Europäischen Patertamf
European Patent Attorneys
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patertamf " ^1^1 ^/ Q
E Pt At ° 1^ · 3 H ö
I/p/2043 OTAVI MINEN AG, Hynspergstr. 24, 6000 Frankfurt/Main 18
Leichtbaustoff sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Leichtbaustoff, der" geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerüst aus einem Alkalisilikat, vorzugsweise aus Wasserglas,z.B.Natrium-, Kalium-, Lithium-Wasserglas oder Guanidinsilikat, ein teilorganisches Wasserglas, aufweist. Die Erfindiang betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Leichtbaustoffes.
Ein Leichtbaustoff, der geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerüst aus einem Alkalisilikat aufweist, ist aus der DE-AS 2 745 750 bekannt. Zur Verhinderung von Ausblühungen werden den Mörtelmischungen zur Herstellung des Baustoffes Zusatzstoffe wie Borat von Zink, Calcium oder Magnesium oder ein Gemisch davon sowie Calciumnitrat, Calciumphosphat, Calciumorthophosphat oder ein Gemisch davon zugesetzt. Neben Perlit kann der bekannte Leichtbaustoff auch Blähton, Schaumglas, Vermiculit oder Kieselgurschaum enthalten.
Zudem sind aus der DE-OS 28 13 473 Leichtbaustoffe mit gleichmäßiger Porosität bekannt, die aus einem Gemisch einer wässrigen Alkalisilikatlösung und Aluminium- und/
Sch!o8b(eiche 20. Pestfach 130219 · D-5600 WjppertaH Patentanwalt Dr.-Ing DipWng.A-SoIf
Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dpl.-lng.Chr. Zapf
Zugelasssne Vertreter beim Europäischen Patertamt** °* -· -* ·* *♦- ^ 1 *3 1 ET / ο
European Patent Attorneys ^ !O I O HO
-Z-
oder Siliciumpulver als porenbildendes Mittel sowie aktiven und ggf. inaktiven Stoffen in Gegenwart eines Expansionsreglers in Form eines Methylesters und/oder Propylenearbonats hergestellt werden. Als aktive Stoffe kommen Zement, Anhydrit oder gelöschter Kalk in Frage. Inaktive Stoffe können Kaoline, Tone, Bentonite, Kieselsäuren, Silicate, Gips, Tonerdens Carbonate und Flugaschen sein.
Aus der DE-AS 30 01 151 ist ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend leichten keramischen Erzeugnissen durch Verformen, Trocknen und Brennen einer keramischen Rohmasse aus Ton, Tonmineralien als Leichtzuschlagstoffe, Kunststoffteilchen und/oder Kunststoffhohlkörper, Wasserglas sowie ein Wasserglashärter bekannt, wobei die Leichtzuschlagstoffe das Wasserglas sowie der Wasserglashärter und die keramische Rohmasse getrennt in eine Form eingebracht werden, die Masse dann getrocknet und in üblicher Weise gebrannt wird. In diesem Fall wird die zusätzliche Porosität durch Ausbrennen von Kunststoffteilchen erzeugt . Beim Brennen der keramischen Masse werden aus den Kunststoffteilchen resultierende Gase freigesetzt, die bewältigt werden müssen.
Ferner ist aus der DE-OS 29 48 778 ein thermischer Isolierstoff mit einem selbsttragenden anorganischen Isolierschaumstoff, insbesondere in Form von Platten, gebildet aus einem unter Einwirkung von Wärme aufgeschäumten organischen Grundstoff, bekannt, bei dem das Schaumgerüst im wesentlichen aus unter Wärmeeinwirkung aufgeschäumtem Wasserglas besteht. Ein solcher Isolierstoff weist nur eine sehr geringe Festigkeit auf. Aus diesem Grunde ist gemäß der Lehre der Druckschrift vorgesehen, das Schaumgerüst auf eine Metallfolie selbsthaftend auf-
SchtoSb!eiche 20, Postfach 130219 · D-5600 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing. DipHng. A. So»
Telefon (0202) 4450196/451226 ■ Telex: 8591273 soza PsäentsnwaH Dipl.-Ing. Chr. Zap!
IP%» SOLF & ZAFF
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt O IJ 1548
European Patent Attorneys
zuschäumen.
Aufgabe der Erfindung ist, einen Leichtbaustoff zu schaffen, der noch leichter ist als die bekannten Produkte.
Diese Aufgabe wird beim eingangs genannten Leichtbaustoff dadurch gelöst, daß in seiner Struktur Schaum-und/oder Blähporen im Bindemittelgerüst enthalten sind. Dadurch, daß man neben dem hochporösen Zuschlagstoff noch zusätzlieh in der Struktur ein Porengefüge einbringt, entsteht ein Leichtbaustoff, der ein sehr viel niedrigeres Raumgewicht besitzt und dadurch leichter ist als die bekannten Produkte. Daraus resultieren besondere Vorteile wie insbesondere höhere Wärmedämmung und gute Handhabbarkeit bei großen Formkörpern.
Vorzugsweise besitzt der neue Leichtbaustoff einen Porengehalt, der aus dem Porengefüge des Bindemittelgerüst sowie des Leichtzuschlagstoffes resultiert, von 95 bis 99 VoI.-% sowie Raumgewichte von 70 bis 180 kg/m und
2 Festigkeiten von 0,09 bis 0,27 N/mm .
Ein Bedürfnis zur Herstellung des neuen Leichtbaustoffes, der die Vorteile des geblähten anorganischen Zuschlag-Stoffes mit den Vorteilen der Schaum- und/oder Blähstruktur des anorganischen oder teilorganischen Bindemittelgerüsts vereinigt, bestand schon lange Zeit. Alle Versuche scheiterten jedoch dadurch, daß die Schaum- und/oder Blähstruktur nicht entwickelt werden konnte, wenn als Bindemittel Wasserglas oder als Zuschlagstoff bei den bekannten Produkten Perlit verwendet wurden.
In überraschender Weise gelingt das Schäumen und/oder Blähen einer Mörtelmischung, bestehend aus einem Alkali-
Schloebteicne^Postfach 130219·D-5600Wuppertal 1 Patentanwalt Dr-lng.Dpl.-lng.A.SoIf
Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt DipL-IngChn Zapf
ZugäasssreVi3*eier beim Europäischen Patentemi ν» I O I O 4 ö
European Patent Attorneys
silikat, vorzugsweise aus Wasserglas, mit zweckmäßigerweise 38° Be als Bindemittel und geblähtem Perlit als Zuschlagstoff sowie einem an sich bekannten Härter für das Alkalisilikat, wenn der Mischung ein handelsübliches anionisches Tensid mit grenzflächenaktiven Eigenschaften, vorzugsweise ein Gemisch aus Alkansulfonat und Hydroxyalkensulfonat (Hostapur OS von der Firma Hoechst) oder ein ©C-Olefinsulfonat gemäß DE-PS 20 56 255, zugesetzt wird. Derartige Produkte werden in der Regel als Schäummittel in Spülmitteln, Wasch- und Reinigungsmitteln, in Shampoos, Schaumbädern, Textilhilfsmitteln, Lederhilfsmitteln u.a. verwendet.
Sehr gut geeignet ist auch"Arkopon", ein Produkt der Firma Hoechst, ein Natrium-Oleyltaurid. Dieses Produkt wird seit langem als Luftporenbildner für hydraulisch gebundene Mörtel eingesetzt."
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtbaustoffes erfolgt vorzugsweise aus folgenden Mörtelmischungen:
70 bis 85 Vol.-% Perlit (Raumgewicht von 20 bis 150 g/l, Körnung von 0 bis 6 mm) 23,0 bis 3,5 Vol.-% Wasserglas (38° Be)
23 ,0 bis 3 ,5
16 ,0 bis 6 ,5
ο, 45 bis O5 10
Vol.-% Wasser
Vol.-% Härter (K26 2,0 bis 0,15 VoI„_% Luftporenbildner (Arkopon)
Es hat sich in überraschender V/eise gezeigt, daß die zusätzliche Wassermenge die Verschäumung günstig beeinflußt .
Zur Härtung des Wasserglases kann auch ein anderer an
Sdn!c3b!eich320,Pos!fECh130219-D-5S0D\fti!ppsrta!1 Pafcntenwsfi Dt-lng.DipI.-lng.A.So»
Te'.sfon (0202) 4450S5/45122S · Telsx: 8591273 soza Peisntenwslt Dipl.-Ing. Chr. Zapf
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2ugelassene\fet1reter beim Europäischen Patentamt " "* v- " " "*·" "·* 3131548
European Patent Attorneys
- 8T -
■8-
sich bekannter Härter verwendet werden. In Frage kommt auch CO2-GaS oder ein CC^-abspaltender Stoff bzw. zweckmäßigerweise auch die Einwirkung von Wärme, die ggf. den Schäumprozess fördert.
5
In den angegebenen Mörtelmischungen bilden die Luftporenbildner im Bindemittel ohne weiteres ein stabiles Porengefüge aus, das auch nach der Erhärtung des Baustoffes noch vorhanden ist. Die Wirkung der Luftporenbildner kann durch schonendes Rühren noch erhöht werden, wodurch eine höhere Ausbeute an Luftporen erzielt werden kann.
Die Reaktion der Luftporenbildner war nicht zu erwarten, weil die Alkalisilikate der Schaumbildung dieser Produkte normalerweise entgegenwirken. Zur Herstellung geschäumter, Wasserglas, jedoch keine geblähten Zuschlagstoffe enthaltender Leichtbaustoffe ist daher vorgeschlagen worden, Aluminium- und/oder Siliciumpulver zu verwenden. Insoweit wird eine in eine völlig andere Richtung weisende Lehre erteilt, nämlich gasentwickelnde Stoffe zu verwenden. Demgegenüber war überraschend, daß die Kombination Perlit/anionisches Tensid die schaumdämpfende Wirkung des Alkali Silikats praktisch aufhebt. Der Grund für dieses ungewöhnliche Verhalten ist nicht bekannt.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Herstellung des erfindungsgemäßen Leichtbaustoffes.
Beispiel 1
30
Es wurde ein Gemisch aus folgenden Produkten hergestellt:
Schloßbleiche 20. Postfach 130219 ■D-5600\Mjppertal1 Patentanwalt Dr-lng.DipL-lng-A.Solf
Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dipl.-lng.Chr. Zapf
Zugelassene Vertreter beim Europaischen Patentarn!" "" "* >J I O IuHO
European Patent Attorneys
Perlit (O bis 1 mm, etwa 50 g/l Sehütt.gewicht) 1 , Γ. 1
Natronwasserglas 38 Be 0,09 Kf,
Wasser O,^o kg
Härter (K2SiF6) 0,0057 kg
Luftporenbildner (Arkopon) 0,003 kg
Das Gemisch wurde schonend etwa 2 bis 3 Minuten gerührt, wobei der Schaum entstand. Anschließend wurde die Masse in Ruhe gelassen, so daß sie in etwa 20 Minuten verfestigt war. Die Ausbeute betrug 1,7 1 und das Raumge-
3
wicht 70 kg/m . Der Feststoff kann gebrochen werden und in Granulatform als Füllmaterial verwendet v/erden.
Beispiel 2
15
Es wurde folgendes Gemisch hergestellt und wie in Beispiel 1 verarbeitet, wobei jedoch die Mörtelmasse vor der Verfestigung in eine quaderförmige Form gegeben wurde.
20
Perlit (0 bis 1 mm, etwa 50 g/l Schüttgewicht)! , 5 1 Natronwasserglas (38° Be) 0,?81 kg
Wasser . 0,126 kg
Härter (K2SiF6) 0,019 kg
^5 Luftporenbildner (Arkopon) 0,03 kg
Die Ausbeute betrug 1,1 1, das Rnumgewicht 1 und die Festigkeit 0,22 K/mm'"" .
Beispiel 3
Zur Erhöhung der Ausbeute wurde folgendes Gemisch erstellt und wie gemäß Beispiel 2 verarbeitet:
Sch!o8b!eicne 20, Pestfach 130219 ■ D-5600 Wuppertal 1 Palentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf
Telefon (0202) 445096/451226 ■ Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dipl.-Ing Chr. Zapf
Zugelassene \feftreter beim Europäischen Patentamt
European Patent Attorneys
Perlit (0 bis 1 mm, etwa 50 g/l Schüttgewicht) 1,5 1
TJalroriwasserglas (38° Be) 0,225 kg
Wasser 0,161 kg
Härter (K2SiF6) 0,019 kg
Luftporenbildner (Arkopon) 0,005 kg
3 Die Ausbeute betrug 1,34 1, das Raumgewicht 120 kg/m und die Festigkeit 0,15 N/mm .
Beispiel 4
Zum Vergleich wurde ein Gemisch ohne Tensid aus folgenden Stoffen hergestellt:
Perlit (0 bis 1 mm, etwa 50 g/l.Schüttgewicht) 1,5 1
Natronwasserglas (38° Be) 0,293 kg
Wasser 0,183 kg
Härter (K2SiFg) 0,025 kg
3 Die Ausbeute betrug 0,47 1, das Raumgewicht 300 kg/m
und die Festigkeit 0,25 N/mm . . -
Die Beispiele 1 bis 3 verdeutlichen, daß z. T. Formkörper mit guter Festigkeit herstellbar sind. Die Masse kann aber auch nach dem Mischen in Hohlräume verfüllt werden und dort in situ erstarren und eine ausgezeichnete Wärmeisolation bilden. Zudem kann auch aus der verfestigten Masse gemäß Beispiel 1 ein Granulat hergestellt werden, das als wärmedämmendes Füllmaterial verwendbar ist.
Der Zuschlagstoff kann erfindungsgemäß teilweise durch andere hochporöse Zuschlagstoffe wie z. B. Vermiculit, Blähton, Schaumglas , Leichtbims und Pumicite oder dergleichen ersetzt werden.
ScMoBWeiche 20. Postfach 130219 •D-5600\Mjppertal1 Patentanwalt Dt-lng.Dpl.-lng.A.SoIf
Tetefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dipl.-lng.Chc Zapf
Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentem!
European Patent Attorneys
Die Menge richtet sich dabei nach der Wirksamkeit do:· verbleibenden Restanteils des Perlits, der ja für da:- Schäumen und/oder Blähen verantwortlich ist.
Andere an sich bekannte Zuschlagstoffe wie Bentonit, Kaolin, Reisschalenasche oder dergleichen sind ebenfalls verwendbar, wobei auch in diesem Fall gewährleistet bleiben muß, daß ausreichend Perlit zur Initiierung des Schäumens und/oder Blähens vorhanden ist.
Bei der Herstellung der Mischung kann der Zeitpunkt d«■::.·· Schäumens und/oder Blähens dadurch vorbestimmt werden, daß die Komponenten Wasserglas und Tensid getrennt zur Mischung gegeben werden. Man kann daher Vormischungen mit einem Reaktionspartner herstellen und den anderen Reaktionspartner zusetzen, wenn das Schäumen und/oder Blähen beginnen soll. Man kann aber auch zwei oder mehr Vormischungen herstellen, wobei die eine Vormischung den einen und die andere Vormischung den anderen Reaktionspartner enthält.
Anhand der Zeichnung wird die Struktur des erfindungpgemäßen Leichtbaustoffes näher erläutert. 25
Der als Leichtbauplatte 1 angedeutete erfindungsgemäße Leichtbaustoff weist in seiner Struktur Perlitkörner 2 in dichter Schüttung auf, wobei die Perlitkörner durch das Bindemittelgerüst 3 miteinander verbunden sind.
im wesentlichen/
Daraus resultiert/die Festigkeit des Leichtbaustof fet:.
In der Struktur sind ferner Poren 4 vorhanden, die aus dem Blähprozeß resultieren und deren Porenwandungen von der Bindemittelgerüstsubstanz gebildet werden. Diese Ausgestaltung der Struktur wird in der Zeichnung durch das schematische Bild der Lupe 5 verdeutlicht.
SchloßWeiche 20, Postfach 130219 · D-5600 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing A. SoIf
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Claims (11)

  1. Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt
    Professional Representatives before the European Patent Office
    l/p/2043 QTAVI MINEN AG, Hynspergstr. 24, 6000 Frankfurt/Main 18
    Ansprüche:
    Ij. Leichtbaustoff, der geblähten Perlit als Zuschlagstoff und ein Bindemittelgerüst aus einem Alkali silikat oder einem Guanidinsilikat aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in seiner Struktur Schaum-und/oder Blähporen im Bindemittelgerüst enthalten sind.
  2. 2. Leichtbaustoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet; daß der Porengehalt,der aus dem Porengefüge des Bindemittelgerüsts resultiert, von 95 bis SS VoI„-% beträgt.
  3. 3. Leichtbaustoff nach Anspruch 1 und/oder 2, gekennzeichnet durch Raumgewichte von 70 bis 180 kg/m3.
  4. ο Leichtbaustoff nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Festigkeiten von 0,OS bis 0,2 7 N/mm2.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung insbesondere eines Leichtbaustoffes nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mörtelmischungen folgender
    Sch!o3b!3ich3 20, Postfach 130219 · D-5S00 Wuppertal 1 Patentanwalt Dr.-Ing Dipl -Ing. A- Soll
    Tslsfcn (0202) 4450SS/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dipl.-lng.Chr. Zapf
    SOLF & ZAPF
    Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patenta'rnt "* "" "" "" w"~ O I O I
    Professional Representatives before the European Patent Office
    Zusammensetzung verwendet werden:
    70 bis 85 Vol.-% Perlit (Raumgewicht von 20
    bis 150 g/l, Körnung von 0 bis mm)
    23,0 bis 3,5 Vol.-56 Wasserglas (38° Be) 16,0 bis 6,5 Vol. -"/ο Wasser 0,45 bis °>10 Vol.-% Härter (KoSiFc)
    C. D
    p'° bis °>15 Vol._% Luftporenbildner (Arkopon)
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Mörtelmischungen Perlit teilweise durch Vermiculit und/oder Blähton und/ oder Schaumglas oder dergleichen ersetzt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtelmischung Bentonit und/oder Kaolin und/oder Reisschalenasche zugesetzt werden.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche
    5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung des Porenbildners die Mörtelmischung leicht gerührt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten Wasserglas und Tensid getrennt zur Mischung gegeben werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Vormischungen mit einem Reaktionspartner hergestellt und der andere Reaktionspartner zu-3_5 gesetzt wird, wenn das Schäumen und/oder das Blähen
    SchfoBWeiche 20.Postfach 130219■ D-5600Wuppertati Patentanwalt Dr.-lng.Dipl.-lng. A. SoIf
    Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza Patentanwalt Dpf.-lng.Chr Zapf
    Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt Professional Representatives before the European Patent Office
    beginnen soll.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch S und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Vormischungen hergestellt werden, wobei die eine Vormischung den einen und die andere Vormischung den anderen Reaktionspartner enthält.
    Schloßbleiche 20. Postfach 130219 ■ D-5600 Wuppertal 1 Telefon (0202) 445096/451226 · Telex: 8591273 soza
    Patentanwalt Dr.-Ing. Dipl.-Ing. A. SoIf Patentanwalt Dipl.-Ing. Chr. Zapf
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