DE1117467B

DE1117467B - Process for the production of lightweight molded bodies

Info

Publication number: DE1117467B
Application number: DEH35225A
Authority: DE
Inventors: Dr Klaus-Dieter Wilke
Original assignee: Fritz Homann A G
Current assignee: Fritz Homann A G
Priority date: 1958-12-27
Filing date: 1958-12-27
Publication date: 1961-11-16

Description

Verfahren zur Herstellung von Leichtbauformkörpern Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der schwer- bis nichtentflammbaren Leichtbauformkörper aus Faserstoff mit Sorelzement unter Zusatz eines Stabilisators sowie in einem Verfahren zur Herstellung solcher, vorzugsweise plattenförmiger Leichtbauformkörper, bis zu sehr großen Abmessungen im ununterbrochenen Arbeitsgang.Process for the production of lightweight molded articles The invention lies in the field of flame-retardant to non-flammable lightweight molded bodies made of fibrous material with Sorel cement with the addition of a stabilizer and in a process for production such, preferably plate-shaped lightweight body, up to very large dimensions in uninterrupted work.

Es sind poröse Baustoffe aus Sorelzement und organischen oder anorganischen Füllstoffen bekannt, bei deren Herstellung ein schaumbildendes Mittel mit einer wäßrigen Magnesiumchloridlösung gemischt und danach dieser Schaummasse allmählich Kunstharz und/oder Bitumen zusammen mit Magnesiumoxyd und dem Füllstoff beigegeben werden. Aus diesen Baustoffen lassen sich auch Formkörper herstellen, die jedoch den Nachteil haben, daß sie ein ziemlich hohes Gewicht, aber nur eine geringe Biegefestigkeit aufweisen. Plattenartige Formkörper von großen Ab- messungen, die eine befriedigende Stabilität haben, lassen sich dagegen nach dem bekannten Verfahren nicht fertigen.Porous building materials made of Sorel cement and organic or inorganic fillers are known, during the production of which a foam-forming agent is mixed with an aqueous magnesium chloride solution and then synthetic resin and / or bitumen are gradually added to this foam mass together with magnesium oxide and the filler. Moldings can also be produced from these building materials, but they have the disadvantage that they are quite heavy but only have a low flexural strength. Plate-like moldings of large exhaust measurements that have a satisfactory stability can not be finished on the other hand by the known method.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von Leichtbauformkörpern darin, daß eine Faserstoffmasse, vorzugsweise aus Defibratorstoff, mit Sorelmörtel unter Zusatz eines Stabilisators zu einem ziehenden Teig mechanisch geschäumt, mit wenig Schaum- oder Treibmittel zusätzlich porös gemacht, im kontinuierlichen Arbeitsgang zu großflächigen, vorzugsweise sehr dünnen Körpern geformt und bei über 100° C getrocknet wird.The method according to the invention is used to achieve this object for the production of lightweight molded bodies in that a fiber mass, preferably made of defibrator material, with Sorel mortar with the addition of a stabilizer to form a pulling force Mechanically foamed dough, made porous with a little foam or leavening agent, in a continuous operation to large, preferably very thin bodies is shaped and dried at over 100 ° C.

Hierzu wird die Faserstoffmasse mit Magnesiumchxid bzw. Magnesiumsulfat und gebranntem angeteigt, so daß bei abgestimmtem Wasserzusatz ein streichfähiger, knetbarer Teig entsteht. Diesem werden je nach Verwendungszweck geringe Mengen Kunstharze, Stabilisatoren, Schaum- und Treibmittel, einzeln oder gemeinsam beigemischt. Es entsteht ein lockerer, schäumiger Brei, der wie ein Brotteig, also sämig zieht. Dieser sämige Teig, der etwa 45 bis 50 °/o Feststoff' enthält, wird zu dünnen Platten von wählbarer Dicke ausgebreitet, geformt und bei über 100° C getrocknet.For this purpose, the pulp mass is treated with magnesium oxide or magnesium sulfate and burnt dough, so that with the appropriate addition of water, a spreadable, Kneadable dough is created. Depending on the intended use, small amounts of synthetic resins, Stabilizers, foams and blowing agents, mixed in individually or together. It the result is a loose, frothy pulp that pulls like a bread dough, i.e. creamy. This creamy dough, which contains about 45 to 50% solids, becomes thin sheets of selectable thickness, spread out, shaped and dried at over 100 ° C.

Als Ergebnis entsteht eine Leichtbauplatte, die bis zu wenigen Millimetern Dicke haben kann, von einer Rohwichte, die bis auf unter 0,3 g je Kubikzentimeter , einstellbar ist. Die Biegefestigkeit ist bei einer Rohwichte von 0,4 g je Kubikzentimeter beispielsweise 25 kg je Quadratzentimeter, das Gesamtporenvolumen etwa 87 °/o, davon rund 7 % intrazellular.The result is a lightweight board that can be up to a few millimeters thick, with a gross weight that can be adjusted to less than 0.3 g per cubic centimeter. With a gross weight of 0.4 g per cubic centimeter, the flexural strength is, for example, 25 kg per square centimeter, the total pore volume is about 87 %, of which about 7% is intracellular.

Die auf diese Weise hergestellten Platten schwinden ; weder, noch quellen sie unter Feuchtigkeitseinfluß. Sie behalten genau jede Form, in die sie gegossen bzw. ausgestrichen worden sind. Sie sind schwer- bis nichtentflammbar. Sie glühen nicht nach.The panels produced in this way shrink; neither nor they swell under the influence of moisture. They keep exactly whatever shape they are in have been poured or spread. They are flame-retardant to non-flammable. They don't glow afterwards.

Die nach der Erfindung gefertigten Platten ähneln in ihrem morphologischen Aufbau aus Fasern den bekannten Holzfaserdämmplatten. Auch in ihren Abmessungen, die bis zu mehreren Metern Länge und Breite und bis zu einer Dicke von wenigen Millimetern abwärts gehen können, ähneln sie diesen Holzfaserplatten. Sie können ebenso wie diese befördert und bautechnisch verwendet werden.The plates manufactured according to the invention are similar in their morphological properties Structure made of fibers the well-known wood fiber insulation panels. Also in their dimensions, that are up to several meters in length and width and up to a thickness of a few millimeters can go down, they resemble these fibreboard. You can as well as these are transported and used for construction purposes.

Zum Unterschied von den bekannten Holzfaserdämmplatten bestehen sie jedoch aus Fasern mit mineralisierter Oberfläche und mineralischer Bindung. Sie haben eine äußerst hohe Porosität, die die einer Holzfaserdämmplatte wesentlich übertrifft. Hauptsächlich aber wird nach dem neuen Verfahren eine mechanisch feste Platte geschaffen, der während der Herstellung eine beliebige Raumform und eine große Auswahl an Oberflächengestaltungen verliehen werden kann. Die von einer Oberfläche zur gegenüberliegenden reichende kapillare Porosität erreicht das Ausmaß von 80 °/o des Gesamtvolumens gegenüber rund 50 % üblicher Holzfaserdämmplatten. Diese für die Schalldämmung so wesentliche Durchlässigkeit bleibt nach der Erfindung auch durch angepaßte Oberflächenaufträge erhalten.In contrast to the known wood fiber insulation boards, however, they consist of fibers with a mineralized surface and mineral bond. They have an extremely high porosity, which significantly exceeds that of a wood fiber insulation board. Mainly, however, a mechanically strong plate is created according to the new process, which can be given any spatial shape and a large selection of surface designs during production. The capillary porosity reaching from one surface to the opposite reaches the extent of 80 % of the total volume compared to around 50% of conventional wood fiber insulation boards. This permeability, which is so essential for sound insulation, is also retained according to the invention by means of adapted surface applications.

Bei der Herstellung kann die Platte während ihrer Formung eine glatte bis sehr rauhe und unregelmäßige, auch zerklüftete Oberfläche erhalten, so wie dieses dem Wunsche der Besteller entspricht. Die Platten können mit beliebigen Profilen wie Rillen, Warzen oder auch mehr oder weniger regelmäßigen Narben versehen werden. Alle diese Formen lassen sich sehr genau herstellen, ohne das Porensystem zu beeinträchtigen. Sie bleiben bei der Trocknung erhalten.During manufacture, the plate can be smooth as it is formed to very rough and irregular, also fissured surfaces like this one to the Corresponds to the wishes of the customer. The plates can be used with any Profiles such as grooves, warts or more or less regular scars will. All of these shapes can be made very precisely without the pore system to affect. They are retained during the drying process.

Das Ausgangsmaterial der erfindungsgemäßen Platte ist Faserstoff, der vorzugsweise nach dem Defibrator-oder ähnlichen Verfahren erzeugte Holzfasern enthält, die teilweise durch mineralische oder organisch synthetische Fasern, z. B. Glaswolle oder Stapelfasern, ersetzt werden können. Der Wassergehalt der Holzfasern, soweit er tropfbar flüssig ist, wird beim Kneten ohne weiteres durch den Zusatz des Magnesiumchlorids und des gebrannten Magnesits aufgenommen. Diese beiden mineralischen Bestandteile werden, wie bei Sorelzement, etwa im Verhältnis 1 : 4 zugesetzt. Durch die Knetung und Schäumung überziehen die Sorelzementteilchen vollständig die Faseroberfläche. Sie reichen für deren gleichmäßigen Überzug aus, obwohl die freie Oberfläche der im Defibrator erzeugten Holzfasern um einige Zehnerpotenzen größer als die Oberfläche der bisher für Bauplatten aus zementgebundenen Holzspänen oder Holzwolle verwendeten Stoffe. Daher wird bei Verwendung von etwa 15 bis 20 % Fasermasse die ganze mineralische Zementmasse auf der Oberfläche der Fasern und an deren Knotenstellen gebildet und verteilt. Mithin sind freie Nester von Mineralkörpern oder größere freie Zementabbindungen praktisch nicht zu beobachten. Dieses bedeutet, daß durch die Einknetung und Schäumung des Sorelzementes die Festigkeit des Faserstoffes sich trotz ihrer hohen Porosität erhöht, statt - wie bei Holzwolleleichtbauplatten - gegenüber der Biegefestigkeit der reinen, ungebundenen Holzplatte abzusinken. Zum Vergleich mit solchen Holzwolleleichtbauplatten tritt eine merkliche Verbesserung der relativen Festigkeit, gemessen am Porenraum, dadurch ein, daß die Knetung und Teigbildung nach dem neuen Verfahren ein wesentlicher Schritt ist, während Holzwolle oder -späne wegen ihrer mechanischen Festigkeit kaum knetbar sind. Hinzu kommt, daß durch den nahezu völligen Überzug der Fasern die mechanischen Schadstellen der Fasern abgedeckt werden. Dieses bedeutet eine Steigerung der mechanischen Festigkeit der Fasern.The starting material of the board according to the invention is fibrous material, which preferably contains wood fibers produced by the defibrator or similar method, some of which are replaced by mineral or organic synthetic fibers, e.g. B. glass wool or staple fibers can be replaced. The water content of the wood fibers, insofar as it is dripping liquid, is easily absorbed during kneading by adding the magnesium chloride and the burnt magnesite. As with Sorel cement, these two mineral components are added in a ratio of about 1: 4. By kneading and foaming, the Sorel cement particles completely cover the fiber surface. They are sufficient for their uniform coating, although the free surface of the wood fibers produced in the defibrator is several powers of ten larger than the surface of the materials previously used for building panels made of cement-bound wood chips or wood wool. Therefore, when using about 15 to 20 % fiber mass, the entire mineral cement mass is formed and distributed on the surface of the fibers and at their nodes. As a result, free nests of mineral bodies or larger free cement sets are practically not to be observed. This means that the kneading and foaming of the Sorel cement increases the strength of the fibrous material despite its high porosity, instead of decreasing - as in the case of wood wool lightweight building boards - compared to the flexural strength of the pure, unbound wood board. In comparison with such lightweight wood wool panels, there is a noticeable improvement in the relative strength, measured in terms of the pore space, in that kneading and dough formation is an essential step in the new process, while wood wool or wood shavings are hardly kneadable due to their mechanical strength. In addition, the mechanical damaged areas of the fibers are covered by the almost complete coating of the fibers. This means an increase in the mechanical strength of the fibers.

Es muß angenommen werden, daß die Zeitdauer für die Abbindung und Erhärtung des Zementes infolge der außerordentlich kleinen Teilchen und großen Oberflächen gegenüber dem Bekannten sehr erheblich abgekürzt wird. Doch spielt dieser Mineralisierungsvorgang nur eine untergeordnete Rolle mit Rücksicht darauf, daß der Zusatz einer geringen Menge eines Kunstharzes und/oder Stabilisators zusätzlich eine vorzügliche Verfestigung der Masse bedeutet und wahrscheinlich in erster Linie für das auffällige Ziehen des Teiges verantwortlich ist.It must be assumed that the time for setting and Hardening of the cement due to the extremely small particles and large surfaces is abbreviated very considerably compared to the known. But this mineralization process plays only a subordinate role with regard to the fact that the addition of a minor Amount of a synthetic resin and / or stabilizer additionally an excellent solidification the crowd means and probably primarily for the conspicuous pulling of the dough is responsible.

Auch wenig zugesetztes Schaummittel, z. B. Alkali-Alkylnaphthalinsulfat, das ohne Druck einfach durch Einrühren einverleibt wird, übt in dem neuen Verfahren eine eigenartige Wirkung aus. Der erzeugte Schaum genügt durchaus, die elastischen Fasern auseinanderzudrücken. Wird anschließend der zur Platte oder in anderen Formstücken ausgestrichene Teig bei über 100° C getrocknet, so platzen oder vergehen die Blasen des Schaumes unter Hinterlassung eines entsprechend kapillar zusammenhängenden Hohlraumes in der erstarrten Masse. Ähnliche vorteilhafte Wirkungen treten nach, aber auch bereits bei alleiniger Einführung von Eindickern auf, wie z. B. Kunstharzen und Stabilisatoren.Also little added foaming agent, e.g. B. Alkali-Alkylnaphthalinsulfat, which is incorporated simply by stirring in without pressure, is used in the new process a strange effect. The foam produced is quite sufficient, the elastic To push the fibers apart. Then it becomes a plate or in other fittings If spread dough is dried at over 100 ° C, the bubbles will burst or disappear of the foam, leaving a corresponding capillary interconnected cavity in the frozen mass. Similar beneficial effects appear after, but also even with the sole introduction of thickeners, such as. B. Resins and Stabilizers.

Die neuen Formkörper können, wenn nötig, oberflächlich geschliffen werden. Sie sind mit üblichen Werkzeugen spanabhebend zu bearbeiten und nagelbar. Schrauben halten in ihnen fest.The new moldings can, if necessary, ground on the surface will. They can be machined with conventional tools and nailed. Screws hold tight in them.

Beispiel Defibratorstoff mit 16 % Wassergehalt wird mit Magnesiumchlorid und gebranntem Magnesit im Verhältnis 1 : 4 zu einem Teig geknetet, dem dann 4 bis 5 °/o flüssiges Harnstoffharz, bezogen auf das Gewicht von Defibratorstoff, Magnesiumchlorid und gebranntem Magnesit, zugesetzt werden, bis der Teig zieht. Dann werden etwa 2 Gewichtsprozent eines Schaummittels gleichförmig eingerührt, bis der Gesamtteig schäumig ist. Dieser Teig wird in dünne, großflächige Formstücke ausgebreitet und zur Härtung und Trocknung auf rund 120° C erwärmt. Diese erstarren nach einer Wärmeeinwirkung von wenigen Minuten zu einer gebrauchsfertigen Leichtbauplatte einer Rohwichte von etwa 0,3 bis 0,4 g je Kubikzentimeter, die ohne Schrumpfung austrocknet, 870/0 Porenraum und eine äußerst hohe, gleichmäßig verteilte Feinkapillarität besitzt sowie eine auch im Großbetrieb vorzügliche Formbeständigkeit. Die Platte schwindet nicht mehr, sie quillt auch nicht, sie behält auch unter Feuchtigkeitseinfluß die ursprüngliche Form bei. Sie ist schwerbis nichtentflammbar.Example Defibrator material with 16 % water content is kneaded with magnesium chloride and burnt magnesite in a ratio of 1: 4 to form a dough, to which 4 to 5% liquid urea resin, based on the weight of defibrator material, magnesium chloride and burnt magnesite, is added until the Dough pulls. About 2 percent by weight of a foaming agent is then stirred in uniformly until the total dough is foamy. This dough is spread out into thin, large shaped pieces and heated to around 120 ° C to harden and dry. After exposure to heat for a few minutes, these solidify to form a ready-to-use lightweight board with a gross weight of around 0.3 to 0.4 g per cubic centimeter, which dries out without shrinkage, has 870/0 pore space and an extremely high, evenly distributed fine capillarity, as well as in large-scale operations excellent dimensional stability. The board no longer shrinks, nor does it swell, it retains its original shape even under the influence of moisture. It is difficult to non-flammable.

Der entscheidende Unterschied des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens gegenüber dem bisher Bekannten ist darin zu sehen, daß nach der Erfindung nach der mechanischen Schäumung und vor der Trocknung noch Schaum oder Treibmittel zugesetzt werden, was bewirkt, daß die Platte erheblich leichter wird. Demgegenüber sollen nach dem bekannten Verfahren alle Schaummittel vor der Mischung zugesetzt werden, wodurch der Schaum schnell wieder erheblich zusammenfällt. Auch sollen nach dem bekannten Verfahren Kunstharz, Bitumen, Magnesiumoxyd und das Füllmittel erst nach Herstellung der Schaummasse beigegeben werden, wodurch wiederum der Schaum zerstört wird.The decisive difference in the manufacturing process according to the invention compared to the previously known is to be seen in the fact that according to the invention according to the mechanical foaming and foam or blowing agent added before drying which causes the plate to be considerably lighter. In contrast, should all foaming agents are added prior to mixing using the known method, whereby the foam quickly collapses again considerably. Also should after known processes synthetic resin, bitumen, magnesium oxide and the filler only after Production of the foam mass are added, which in turn destroys the foam will.

Vergleichsversuche haben jedoch gezeigt, daß leichte Platten nur dann herzustellen sind, wenn die Schäumung sehr lange nachwirkt.Comparative tests have shown, however, that lightweight panels can only be used are to be produced when the foaming continues to have an effect for a very long time.

Vergleichsversuche nach dem Rezept des Beispiels ergaben bei etwa gleichen Festkörperanteilen Werte von 0,49 kg je Liter bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und 0,98 kg je Liter nach dem bekannten Verfahren. Die gleichen Relationen kommen auch in den Rohdichten der fertigen und getrockneten Platten zum Ausdruck. Während die Rohdichte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 0,39 g je Kubikzentimeter betrug, lag diese nach bekannten Verfahren bei 0,64 g je Kubikzentimeter. Trotz der wesentlich niedrigeren Rohdichte der Platten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigten sie sich aber in ihrer mechanischen Festigkeit gegenüber denen nach bekannten Verfahren hergestellten stark überlegen. Es wurden bei gleicher Dicke bei Platten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 25,4 kg je Quadratzentimeter und nach bekannten Verfahren von 19,6 kg je Quadratzentimeter Biegefestigkeiten gefunden.Comparative tests based on the recipe of the example resulted in about equal solids content values of 0.49 kg per liter in the case of the one according to the invention Method and 0.98 kg per liter according to the known method. The same relations are also reflected in the density of the finished and dried panels. While the bulk density according to the method according to the invention is 0.39 g per cubic centimeter according to known methods, this was 0.64 g per cubic centimeter. Despite the significantly lower bulk density of the panels according to the method according to the invention but they showed themselves in their mechanical strength compared to those according to known Process manufactured strongly superior. There were plates with the same thickness according to the method according to the invention 25.4 kg per square centimeter and according to known Method of 19.6 kg per square centimeter of flexural strengths found.

Bezieht man die Biegefestigkeiten auf das zu ihrer Erreichung nötige Holzgemisch, so ergibt sich, daß diese bei Verwendung von Defibratorstoff um mehr als 100 °/Q gegenüber Holzwolle gesteigert werden. Das neue Verfahren erlaubt ferner die Plattendicke auf 15 mm und weniger zu senken, was für Holzwolle oder -späne kaum möglich wäre.If one relates the flexural strengths to what is necessary to achieve them Wood mixture, it turns out that this is more if defibrator material is used than 100 ° / Q can be increased compared to wood wool. That new procedures also allows the board thickness to be reduced to 15 mm and less, which is the case for wood wool or chips would hardly be possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of lightweight molded bodies made of fiber with Sorel cement mortar with the addition of a stabilizer, preferably of a synthetic resin, characterized in that a fibrous mass, such as defibrator material, with Sorel cement mortar with the addition of a stabilizer, to a pulling dough mechanically foamed, made additionally porous with a little foam or blowing agent, in a continuous operation to large, preferably very thin bodies is shaped and dried at over 100 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fiber mass consists partially of organic-synthetic fibers. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 238 329, 899 470; German Auslegeschrift No. 1025 778; French Patent Specification No. 1,044,057. "Wood, foam and gas concrete" by E. Kaiser, 1949, p.30.