DE2353474C3 - Verfahren zur Herstellung von warmgehärteten Formteilen aus Zement - Google Patents

Description

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Gegenstand des Hauptpalentes 23 53 490 ist ein Verfahren zur Herstellung von warmgehärteten Formteilen aus Zement, dem anorganische Zuschlagstoffe zugesetzt sein können und einem Kondensationsharz, uobei der Zement mit einer wäßrigen oder wäßrigalkoholischen Lösung eines Aceton-Formaldehyd-Harzes angeteigt, in die Form gegossen unJ bei einer Temperatur zwischen 30 und 100 C gehärtet wird.

Wie in diesem Patent offenbart, kann man die Härtungszeiten des Zements ganz erheblich verkürzen, wenn man ihn mit einer wäßrigen oder wäßrig-alkoholischen Lösung eines Aceton-Formaldehyd-Harzes anteigt und erwärmt. Man erhält dann bereits nach sehr kurzer Härtungszeit Formteile mit Biegefestigkeiten, die gleich sind oder noch höher liegen als sie bei gleichgroßen Formteilen aus Zement ohne den AF-Harz-Zusat/ nach mindestens 10 mal so langer Härtung erreicht werden.

Die Formteile aus Zement, die auch anorganische Zusatzstoffe, wie Sand, Kies u. dgl., enthalten können, finden wegen ihrer hervorragenden Biegefestigkeit und ihrer großen Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen und Wiuerungseinflüssen auf dem Bausektor vielseitig Anwendung. Für bestimmte Einsatzzwecke sind sie jedoch zu schwer und fehlt ihnen die Eigenschaft der Nagelbarkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß Hauptpatent dahingehend weitet auszubilden, daß sich auch Formteile auf Basis von Zement erhalten lassen, die ein geringeres spezifisches Gewicht haben und nagelbar sind.

Die \ufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von warmgehärteten Formteilen aus Zement, dem auch anorganische Zuschlagstoffe eingemischt sein können und einem Kondensationsharz, *5 wobei der Zement mit einer wäßrigen oder wäßrigalkoholischen Lösung eines Aceton-Formaldehyd-Harzes angeteigt, und nach dem Eingießen in die Form bei einer Temperatur zwischen 30 und IUO C gehärtet wird, nach Hauptpatent (deutsche Patentschrift 23 53 490), das dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Zement vor dem Anteigen mit der Aceton-Formaldehyd-Harz-Lösung Holz in fein zerteilter Form eingearbeitet wird.

Aus H. S. Deppe »Zur Herstellung und Anwendung zementgebundener Spanplatten«; Holz-Zentralblatt (Stuttgart), Nr. 49, 50, ist bekannt geworden, daß man durch Kombination von Zement mit Holzspänen das spezifische Gewicht von Form'eilen aus Zement beträchtlich herabsetzen und ihnen besondere mechanische Eigenschaften, unter anderem auch eine begrenzte Nagelbarkeit, verleihen kann. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Formteile, ebenso wie Formteile aus Zement, zu langsam aushärten. Führte man die Härtung bei erhöhten Temperaturen durch, so zerfielen die gehärteten Platten nach der Herstellung. Versuche, die Härtung der Zement-Holzspan-Mischung durch Zusatz von für die Holzspanplatten-Herstellung gebräuchlichen Kunstharzen, wie Phenol- und Harnstoffharzen, zu beschleunigen, führten ebenfalls zu keinem Erfolg, gleichgültig, ob man die Härtung bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur durchführte.

Es ist nun überraschend gefunden worden, daß der erwünschte Effekt bei Zusatz von Aceton-Formaldehyd-Harz-Lösungen zu den Mischungen aus Zement und Holz in feinzerteilter Form eintritt. Dies war um so überraschender, als Aceton-Formaldehyd-Harz (nachstehend mit AF-Harz bezeichnet) allein Holzspäne nicht zu binden vermag.

Die Holzteilchen können in Form von Spänen, Fasern, Mehi od. dgl. eingesetzt werden, und zwar werden vorzugsweise auf 100 Gewichtsteile Zement 20 bis 200 Gewichtsteile fein zerteiltes Holz, abhängig von den Eigenschaften, die die Formteile aufweisen sollen, eingesetzt. Als AF-Harze können die Harze, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind, also vorzugsweise alkalisch kondensierte Harze eines Aceton-Formaldehyd-Molverhältnisses von 1:1,5 bis 5 eingesetzt werden. Zweckmäßigerweise werden sie als 30 bis 90gewichtsprozentige wäßrige Lösungen, vorzugsweise als 40 bis 60gewichtsprozentige Lösungen zugesetzt, und zwar in Mengen von 20 bis i00 Gewichtsteilen oder darüber, pro 100 Gewichtsteile Zement je nach dem Holzanteil und den gewünschten Eigenschaften.

Es ist auch möglich, wäßrig-alkoholische AF-Harz-Lösungen zu benutzen; wäßrige Lösungen werden jedoch bevorzugt. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, Wasser in Mengen von I bis 50 Gewichtsteilen, bezogen auf Zement, zusätzlich zu dem Wassergehalt der AF-Harz-Lösung zuzugeben.

Wie bei dem Verfahren gemäß Hauptpatent wird die Härtung bei Temperaturen /wischen 30 bis 100 C und bei Normaldruck oder erhöhtem Druck bis zu 150 kp/cm² durchgeführt.

Der Zement-Holzvormischung können auch anorganische Zuschlagstoffe eingearbeitet werden. Vorzugsweise wird man Asbestfasern einsetzen, weil sie die durch das fein zerteilte Holz verliehenen Eigenschaften nicht abträglich beeinflussen.

Die Erfindung wird durch die nun folgenden Beispiele noch näher erläutert.

Beispiel I

Es wurde eine Zement-Holzspanplatte aus 60 Gewichtsteilen Zement und 40 Gewichtsteilen Holzspänen

(mit 1% Restfeuchte) bei einem Zusatz von 24 Gewichtsteilen einer 56%igen wäßrigen Aceton-Formaldehyd-Harzlösung, 10 min bei 90 C gehärtet und dann 65 min bei 50 bis 90 C (d. h.ohne weitere Wärmezufuhr) nachgehärtet. Dabei entstand eine ketonharzmodifizierte Zement-Holzspan-Platte mit den folgenden Eigenschaften:

Biegefestigkeit 158 kp/cm*

Querzugfestigkeit V_Ä0 8,3 kp/cm²

Querzugfestigkeit V₁₀₀ 3,1 kp/cm²

Quellung nach 2 h 2 5°/

Quellung nach 24 h..'.'.'.'....... 6*1'"/

Läßt man eine solche Platte noch 14 Tage bei 20 C altern, so hat die Platte nach der Alterung eine Quer-Zugfestigkeit V₂₀ von 5,8 kp/cm² und eine Querzugfestigkeit V₁₀₀ von 3,9 kp/cm².

Versucht man vergleichsweise, aus einer Zementmischung von 60 Gewichtsteilen Zement und 40 Gewichtsteilen Holzspänen (mit 2% Restfeuchte) und 24 Gewichtsteilen Wasser (entsprechend einem übliehen Wasser-Zement Fkator von 0,4) zu einer Platte durchzuhärten, indem man wie beim obigen Beispiel 10 min bei 90 C härtet und 65 min bei 50 bis 90 C nachhärtet, so kommt es zu keiner Abbindung. Eine solche ohne Aceton-Formaldehyd-Harz hergestellte Platte zerfüllt nach der Herstellung.

^BeisP'^{el 2}

Es wurde eine Zement-Holzspan-Piatte aus 60 Gewichtsteilen Zement und 40 Gewichtsteilen Holzspänen (eine Restfeuchte von 2%) durch einen Zusatz von 24 Gewichtsteilen einer wäßrigen, 37%igen Aceton-Formaldeh>dharz-Lösung gefertigt. Die Aushärtebedingungen waren 10 min bei 90 C und dann 65 min bei 50 bis 90 C, d. h. ohne weitere Wärmezufuhr. Der Bindemittelfaktor betrug 0,4.

Hier die Eigenschaften der Platte:

Dichte 1,160 g/cm³

Biegefestigkeit 78 kp/cm²

Querzugfestigkeit V₂₀ 2,1 kp/cm²

Querzugfestigkeit V₁₀₀ 0,8 kp/cm²

Quellung in % nach 2 h 3,6%

Quellung in "„ nach 24 h 5,4%

Nach einer weiteren Lagerung von 21 Tagen betrug die Querzugfestigkeit V₂₀ 3,4 kp/cm² und die Querzugfestigkeit V₁₀₀ 1,4 kp/cm.

Beispiel 3

Es wurde eine Zement-Holzspan-Platte ebenfalls aus 60 Gewichtsteilen Zement und 40 Gewichtsteilen Holzspänen gefertigt, wobei bei einem Beleimungsfaktor von 0,4 mit 37 Gewichtsprozent der KetonharJösung gearbeitet wurden und die Späne nicht vorgetrocknet ^wurden< ^sondern **■ ^einer natürlichen Feuchte von ¹⁰ « fassen ^^urden· Zusätzlich wurde auf die Spane ^{noch 10} Gewichtsprozent Wasser aufgedust. Die Werte

^{dieser Platte lassen einen Ver}8^{leich mit der im Bei}"

^sP^{iel 2} ge^fert'g^ten Holzspan-Zemem-Platte zu. Die

Aushärtungsbedingungen waren wie bei Beispiel 1.
_{Die Eigenschaften waren folgende}:

Dichte 1,137 g/cm³

Biegefestigkeit 64 kp/cm²

Querzugfesligkeit V₂₀ 1.4 kp/cm²

Querzugfestigkeit V₁₀₀ 2,1 kp cnr

ao Quellung nach 2 h 4,4",,

Quellung nach 24 h 5"„

Auffallig ist der Anstieg des Querzugs V₁₀₀ um mehr als 1 kp cm².

*5 Beispiel eines Aceton-Formaldehyd-Harzes, das für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet ist, wird wie nachstehend beschrieben, hergestellt.

In einem 120 I-Edelstahlrührwerk werden 42,1 kg 37 "„iges Formalin und 15,15 kg Aceton technisch-rein

vermischt. Nach Aufheizen auf 60 C in etwa 5 min läßt man innerhalb von 30 min 270 cm¹ 50"„ige Natronlauge zulaufen.

Es erfolgt eine exotherme Reaktion, wobei die Temperatur des Rührwerksinhalts auf 80 C ansteigt.

Nach einer Kondensationszeit von 2 h bei 80 C wird abgekühlt, und bei einer Sumpftemperaiur von etwa 40 bis 45 C werden etwa 23 I bei Wasserstrahlvakuum abgetrieben. Die Endviskosität beträgt 40 bis ⁴⁵ «? ^{im 6 mm} »· N-Becher 20 C. Die Destinations-

zeit dauert etwa 1 h.

Es resultiert eine Ausbeute von 26 Kg Harz bei einem Stoffgehalt von etwa 76",,.

Weitere Daten

Viskosität 20 C/4 mm 200 bis 220see

Gelzeit bei 100 C über 5 h

Plattentest bei i 30 C über I h

pH-Wert ^{etvva 7}<^w

NaOH negativ

Freies Formalin etwa 3' „

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von warmgehärteten Formteilen aus Zement, dem auch anorganische Zuschlagstoffe eingemischt sein können, und einem Kondensationsharz, wobei der Zement mit einer wäßrigen oder wäßrig-alkoholischen Lösung eines Aceton-Formaldehyd-Harzes angeteigt und nach dein Eingießen in die Form bei einer Temperatur zwischen 30 und 100 C gehärtet wird, nach Hauptpatent deutsche Patentschrift 23 53 490, dadurch gekennzeichnet, daßdemZement vor dem Anteigen mit dem Aceton-Formaldehyd-Harz Holz in fein zerteilter Form eingearbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf 100 GewichtsteiJe Zement 20 bis 200 Gewichtsteile fein zerteiltes Holz eingesetzt werden. ^ao

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur wäßrigen Aceton-Formaldehyd-Harz-Lösung 1 bis 50 Gewichtsteile Wasser, bezogen auf Zement, zugesetzt werden. ^a5