DE1901635A1 - Bauplatten - Google Patents

Description

DR.ING. F.'WTJESTHOFF 8 MÜNCHEN 9O

DIPL. ING. G. PULS - SCHWEIGERSTRASSE 3

DRÄt.PECHMANN nuro» 22 06 31 DR. ING. D. BEHRENS . TEtxanAMMADHEssxi

IT Mf)BCHIK

Ia-35

Beschreibung zu der Patentanmeldung

GRAIN PROCESSING CORPORATION Muscatine, Iowa 52761, U.S.A.

l#0© Oregon

"betreffend

Bauplatten

Bauplatten finden weite Anwendung, z.B. als schalldämraende Wandverkleidungen. Sie sollen aurier guten akustischen Eigenschaften auch dekorativ wirken. Zu diesem Zweck wurden bisher die dem Auge dargebotenen Flächen auf die verschiedenste Weise behandelt. Am häufigsten wurde diesen Flächen dem Aussehen von Travertin angepaßt, wodurch auch die Schalldämpfung verbessert wird. Derartige Bauplatten eignen sich nicht nur für die Schalldämpfung in Räumen, sondern auch als Wärmeisolierung, Barrieren für Feuerschutz, Wandplatten und dergleichen.

Zu ihrer Herstellung sind zwei Hauptverfahren mit einer großen Anzahl von Variationsmöglichkeiten üblich. Das eine Verfahren besteht im wesentlichen in einem Mischen von Mineralwolle mit einer dicken wässrigen Stärkepaste, Ausgießen oder Einstreichen des U-emisches in eine entsprechende Form und TrocKnen in einem Ofen. In der dicken Paste wurde bisher im allgemeinen eine vernetzte oder ■ formaldehydmodifizierte Stärke angewandt.

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Einer der Hauptvorteile dieser gegossenen Bauplatten liegt darin, daß sie leicht zur Erreichung der gewünschten dekorativen Wirkung behandelt werden können. So kann man z.B. eine Formwalze über die Oberfläche des nassen Farmkörpers vor dem Trocknen laufen lassen und damit eine unregelmäßige Oberfläche., die ein travertinartiges Aussehen hat, erzeugen. Es lassen sich noch die verschiedensten anderen Oberflächengestaltungen ohne Schwierigkeiten vornehmen, so daß sowohl der dekorative Effekt als auch die Schallsch!uck-Eigenschaften verbessert werden können.

Bei dem zweiten üblichen Verfahren zur Herstellung von Bauplatten erfolgt die Verarbeitung auf einer Fourdrinier- oder Zylindermaschine in der Art der Papierherstellung. Es wird hier ein dünner Schlamm verarbeitet, in dem Stärke als Bindemittel und Mineralfasern, gegebenenfalls mit einem Ausflockmittel, dispergiert sind und das Fasermaterial auf dem Langsieb oder dem Siebzylinder verfilzt wird. Der Hauptanteil des Wassers kann ablaufen, die feuchte Matte wird dann in der Wärme getrocknet. Die StärkeverKleisterung zur Entwicklung der Klebeeigenschaften erfolgt in situ, so daß man die verfilzte Matte oder eine entsprechende Bauplatte erhalten kann. Als Bindemittel für derartige Produkte hat man bisher im allgemeinen Tapiokastärke angewandt, die eine wünschenswert tiefe Verkleisterungstemperatur besitzt und nach Erreichen der Verkleisterungstemperatur schnell eine Zunahme der Viskosität zeigt. Dieser schnelle Viskositätsanstieg oder mit anderen Worten die Fähigkeit der Stärke, schnell abzubinden, ist bei derartigen Herstellungsverfahren wesentlich. Es zeigte sich jedoch, daß Tapiokastärke sehr ungleichmäßig in der Anlieferungsqualität ist und daher Schwierigkeiten hinsichtlich der Qualität, Gleichmäßigkeit und Kosten auftreten.

- 3 909836/0 9 00 3AD ORIGINAL

Erfindungsgemäß wird nun als Bindemittel für faserstoffhaltige Bauplatten Maleinsäure-modifizierte Stärke angewandt, wobei die Herstellung der Platten nach einem der oben beschriebenen bekannten Verfahren erfolgen kann. Die erfiildungsgemäß erhaltenen Platten zeigen ausgezeichnete Festigkeit und günstiges Verhalten hinsichtlich Durchsacken. Das Bindemittel besitzt riür eine geringe Neigung zu wandern. Die erfindungsgemäßen Platten enthalten im wesentlichen Mineralfasern und als'Bindemittel eine mit waleinsaureanhydrid modifizierte Stärke. Es können auch übliche Zusätze und Füllstoffe eingebracht werden.

Die Maleinsäureanhydrid-modifizierte Stärke erhält man z.B. nach einem Verfahren, wie es aus der US-Patentschrift 2 461 139 bekannt ist. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen darin, den pH-Wert der wässrigen Stärkeaufschlämmung zwischen etwa 7 und 11 durch Zusatz einer Lauge bei heftigem Rühren zu halten. Bei der schnellen Bewegung des Systems wird eine bestimmte Menge an Maleinsäureanhydrid in kleinen Portionen zugesetzt und gleichzeitig Lauge in einer Menge eingebracht, "die zur AUfrechterhaltung des gewünschten pH-wertes erforderlich ist. Der Anteil an Maleinsäureanhydrid hängt von der gewünschten Modifikation ab und kann im Hinblick auf die angestrebten Eigenschaften der stärke eingestellt werden. Aus folgender Tabelle 1 gehen die Abbindeeigenschaften von Maisstärke bei unterschiedlich weitgehender Modifizierung durch Maleinsäureanhydrid hervor.

folgt Tabelle 1

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	- 4	-	1	720	94	gleich	nach 30 min
	Tabelle		910	9^,5	710	540
Maleinsäure anhydrid		1115	92	910	910
Mol-Verh.		1310	89 ■	. 1110	1170
(Vergleich)		1575	83	1200	1110
0,002		2250	74	1185	640
0,006		2780	68,5	1150	710
0,01	Verklei st erungs- spitzen-tfisk. Koch-Viskosität t>. temp. 0G bei 0G 95 G	2840	65,5	1120	725 ·
0,02		35*K>	60	1090	770
0,04	72		1190	770
0,06	71-2
0,08	71-2
0,10	71-2
68
64,5
50
40

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Bei dem Maleinsäureanhydrid-Mol-Verhältnis handelt es sich um das Verhältnis der Mole Säureanhydrid zu Stärke. Die Spitzen-Viskosität wird in einem "Brabender Amylograph" ermittelt und gestattet die Bewertung der Stärke durch kontinuierliche Ablesung und Aufzeichnung der Scherbeständigkeit des Stärkeschlamms im Laufe des Erwärmens unter relativ gleichmäßigen Bedingungen. Um die in Tabelle 1 angegebenen Zwecke zu erreichen, wird die Temperatur der Aufschlämmung allmählich mit konstanter Geschwindigkeit bis 95°C erhöht und bei dieser Temperatur 30 min gehalten. Die Temperatur, bei der eine "Viskosität" erstmals festgestellt wird, wird als Verkleisterungstemperatur bezeichnet. Sie entspricht etwa der Temperatur, bei der die einzelnen Stärkekörner erstmals zu quellen beginnen .und ihre Doppelbrechung unter. polarisiertem Licht verlieren. Mit steigender Temperatur der Masse über die Verkleisterungstemperatur steigt die Viskosität an bis zum Spitzenwert; von der Spitzen-Viskosität fällt sie im allgemeinen ab. Dies bezeichnet man häufig als Eindicken oder Anteigen. Die Spitzen-Viskosität und die Temperatur, bei der diese· auftritt, läßt sich aus den Brabender-Kurven entnehmen. Diese Werte sind in Tabelle 1 aufgetragen. Die in Tabelle 1 ebenfalls angegebenen Koch-Viskositäten beziehen sich auf das Verhalten der wasse nach Erreichen von 95 C und einer fiastzeit von 30 min bei dieser Temperatur.

Die Bedeutung dieser Ergebnisse können am besten an der Hauptmethode zur Herstellung von Faserplatten und einer speziellen nethode zur Anwendung dieser als schalldämpfende Deckenverkleidung gezeigt werden. Handelt-es sich um ein Gießverfahren, so benötigt man ein dickes Gemisch, was wie ein Mörtel verteilt werden kann.. Die dickere Paste der Maleinsäure-modifizierten Stärke und deren leichtere Einstellung gegenüber unmodifizierter

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Stärke macht diese ganz besonders -für die Gießtechnik geeignet.

Die tiefere Verkleisterungsteraperatur* und das schnellere Ansteigen der Viskosität ergeben sich durch eine verbesserte Wasseraufnahme der modifizierten stärke gegenüber üblicher Maisstärke, nachdem ja die Wasseraufnahme zum Quellen der Stärkekörner führt. Es ist wesentlich, daß das Bindemittel bei der Herstellung der Gußkörper Wasser festhält, da bei diesem Verfahren die Masse relativ stabil bleiben muß, um das Gießen und Formen zu ermöglichen. In dieser Hinsicht ist z.E. Tapiokastarke vollständig ungeeignet, da sie zu dünn ist und während des Gießens bereits Wasser abscheidet. Andererseits besitzt Maleinsäure-modifizierte Stärke die Fähigkeit, Wasser gut zurückzuhalten. Die Kombination dieser wesentlichen Eigenschaft mit anderen Eigenschaften macht sie als hervorragendes Bindemittel für gegossene Paserkörper besonders geeignet.

Aus Tabelle 1 kann auch entnommen werden, daß Stärke, die bei einem Mol-Verhältnis von bis zu 0,025 wol Maleinsäureanhydrid hergestellt worden ist, sich ganz besonders für die Gießtechnik eignet.

Für die Verarbeitung auf der Langsiebmaschine sind die von einem Bindemittel geforderten Eigenschaften ganz andere als sie bei Gießverfahren wünschenswert sind. Die Hauptanforderung liegt darin, daß eine niedere Verkleisterungstemperatur benötigt wird und daß bei Erreichen der Verkleisterungstemperatur ein schneller Anstieg der Viskosität stattfindet. Besonders diese letzte Eigenschaft führt zu bester Abbindung auf Langsiebmaschinen.

BAO ORfOlNAL 909836/0900

ν * ■

Aus Tabelle 1 geht auch hervor, daß Stärken mit einem Maleinsäureanhydridanteil von 0,025 WoI und darüber besonders geeignet sind für die Verarbeitung auf Langsiebmaschinen.

Ohne Rücksicht auf die jeweils angewandte Verarbeitungsweise bestehen noch außer dem Kostenpunkt zwei Faktoren, die die Verwendbarkeit .eines Bindemittels beeinflussen. Das'sind die Bindewirksamkeit, d.h. die Bruchfestigkeit der fertigen Bauplatten bei gegebenem Bindemittelanteil, und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Durchsacken, das ist die Fähigkeit der Bauplatte, einer Deformation unter der Einwirkung der Schwerkraft in warmer, feuchter Atmosphäre zu widerstehen. Aus folgenden Tabellen 2 sind Werte zu entnehmen, aus denen sich ergibt, daß i-ialeinsäure-modifizierte Stärke in diesen wesentlichen Eigenschaften zumindest so gut wenn nicht besser ist als bisher akzeptable Produkte und wesentlich besser ist als unraodifizierte Maisstärke.

In allen Fällen war das Fasermaterial Mineralwolle. Die Herstellung der Bauplatten geschah auf übliche Weise (auf einer Langsiebmaschine nach "TAPPI Standard TlOOl m-60). Gußkörper in einer Größe von 30,5 cm im Quadrat bei einer Stärke von 1,9 cm oder Platten auf der Langsiebmaschine 20,2 cm 0 Stärke 1,9 cm wurden hergestellt. Die Prüfung wurde nach ASTM 367-57 mit geringen Awandlungen vorgenommen.

Tabelle 2

Stärke % Stärke" -ß> Ton· Bruchmodul Durchsacken

bez.. auf bez. auf kg/cm nach 2k h Feststoff-Feststoff- mm

geh. geh.

rtalein-modifizierte friais-
-stärke 8 16 17,61 1,09

unmodifizierte

Maisstärke 8 16 12,19 3,02

Formalä ehyd-mo-

difizierte Stärke 8 16 13,03 1,60

1 "5 R / Π" Q 11 f ι -

Fortsetzung Tabelle 2

Stärke ⁱ % Stärke % Ton Bruchmodul Durchsacken

bez. auf bez. auf kg/cm nach 24 h

Jfest stoff- F'estatoff- mm

geha.lt . gehalt

Malein-modi-■fizierte Maisstärke 8 20 l4,06 0,4-3

Tapiokastärke 8 20 12,05 0,4-0

unmodifizierte

Maisstärke 8 .20 6,88 0,89

Der Bruchmodul wurde durch Bestimmung der Bruchfestigkeit der Prüfkörper, wie sie aus den Platten geschnitten wurden, ermittelt. Er." errechnet' sich- aus ".folgender üleichung:'·· < — ····.,

Bruchmodul = 3 / Bruchlast . Prüflänge J 2 /"Breite . Dicke J

Das Durchsacken ist ein Mittelwert bei Prüfkörpern, die in feuchter Atmosphäre 24· Stunden unterstützt waren. Es ist selbstverständlich, daß die oben angegebenen Werte nur Beispiele sind und Ergebnisse mit dem Prozentanteil an Stärke und Ton und insbesondere mit der Qualität des Bindemittels variieren können. Der Anteil an Maleinsäureanhydrid, der mit der-Stärke reagiert, hat, kann wesentlich variieren und beeinflußt dabei auch, wie festgestellt warden konnte, die Eigenschaften der Stärke. Im allgemeinen wurde ein Mol-Verhältnis Maleinsäureanhydrid zu Stärke von 0,0005 bis 0,10, ins-

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ORIGINAL INSPECTEO

-.9 - '
besondere 0,002 bis 0,04 als wirtschaftlich brauchbar erkannt.

Verschiedene Mengen an Ton als Füllstoff wurden untersucht; es scheint, daß 10 - 20 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Eauplatte, offensichtlich zu den besten Gesamteigenschaften der Produkte führen. Auch wurde eine großej Anzahl von Bindemittelkonzentrationen erprobt. Ks zeigte sioh, daß 6-15 Gew.-% Bindemittel, bezogen auf Gesamtfeststoffgewicht der Bauplatte, zu Platten mit optimalen Eigenschaften führt. Das Verhältnis von Binder zu Ton bzw. anderer Füllstoffe, wenn solche angewandt werden, kann variiert werden,

abhängig von den angestrebten Eigenschaften und dem Raumgewicht der Platten.

Die bisherigen Untersuchungen erfolgsn mit naßgemahlener, Maleinsäure-modifizierter Maisstärke, jedoch kann man auch andere modifizierte Stärken anwenden, wie aus der Tabelle 3 anhand der dort gegebenen Eigenschaften mit unterschiedlichem Ausmaß der Modifikation abgelesen werden kann.

Folgt Tateile 3

- 10 909836/09Ü0

Tabelle

Stärkeart Ausmaß d. Mo- Fest- Verkleist, difizierung stoff- Temp, gehalt

/0 Kj

- Spitzen- Koch-

Visk. VisK.b.95 C

gleich nach 30 min

Kartoffel	0,00
	0,018
Tapioka	0,00
	0,018
trockengem. Wai s	0,00 0,01^7

5,0

8,0

8,0

ί>5	• 1290	1140	620·
56	2170	970	700
68	505	270	90
6^,5	1630	980	610
72	375	365	260
69	850	680	550

Bevorzugt wendet man als Pasermaterial Mineralfasern an, jedoch kann man auch beliebiges anderes, bei der Bauplattenherstellung übliches Pasermaterial verwenden.

Patentansprüche

8165

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ORIGINAL INSPECTED

Claims (3)

Paten.tansprüche

1. Bauplatten aus Fasermaterial, deren Bindemittel eine modifizierte Stärke ist, dadurch g e k e η η zeichnet , darf die Stärke mit Maleinsäure modifiziert ist. .

2. Bauplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Maleinsäure modifizierte Stärke das Reaktionsprodukt von Stärke mit 0,0005 "bis 0,1 Mol, vorzugsweise 0,002.bis 0,0*4- WoI Maleinsäureanhydrid ist.

3. -Bauplatten nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich bis zu 20 % Ton als Füllstoff, bezogen auf das gesamte Peststoffgewicht in der Platte, vorliegt.

4·. Bauplatten nach Anspruch 1 bis 3 j dadurch gekennzeichnet, ' daii 6 bis 15 ^ Bindemittel, bezogen auf das gesamte Peststoffgewicht in der Platte, vorliegen.

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