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Massen auf Sorelzement-Grunälage und Verfahren zur Herstellung der
Ausgangsmagnesia Für Massen auf Sorelzement-Grundlage gelten die DIN-Normen 272
und 2r3 des Arbeitsausschusses für Steinholz im Deutschen Normen-AusschuB. Diese
bilden die Grundlage für @die Beurteilung der Ausgangsstoffe, .insbesondere der
kaustischen Magnesia, sowie für die technischen Anforderungen, welche an solche
Erzeugnisse zu stellen sind.
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Die Güteprüfungen beziehen sich vornehmlich auf die Biegezug-, Druckfestigkeit
und Raumbeständigkeit.
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Normenmagnesiamörtel hat nach DIN 273 die Zusammensetzung 3 Gewichtsteile
Magnesia - MgC12 Lauge (2o° B6, d = i,i6) i .Gewichtsteil Normenholzmehl und soll
folgende Prüfwerte ergeben:
| Biegezug- Druck- Raumbeständigkeit |
| Tage festigkeit festigkeit Quellen schwinden |
| kg/cm2 kg;'cm2 nach 28 Tagen |
| 3 20 25 |
| 7 30 ioo |
| 28 50 125 -f- o,i5 -0,20 |
Als Ausgangsmagnesia ist dabei eine aus natürlichem Magnesiumkarbonat
gebrannte Magnesia folgender Zusammensetzung zugrunde gelegt:
| Mg 0, mindestens . . . . . . . . . . . . 75 0/0 |
| Kieselsäure, höchstens . . . . . . . . 15 % |
| A12 03 -h Fee 03, höchstens ..... 5 '°/o |
| Kalk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,5'9/0 |
| Glühverlust . . . . . . . . . . . . . . . . . 9% |
Das Einl.nufgewicht soll etwa
750 g und : das Rüttelgewicht etwa 1250 g betragen.
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Es hat sich nun überraschend herausgestellt, daß sich durch Anwendung
von kaustischer Magnesia, die statt 'aus dem natürlichen Karbonat aus: Magnesiumhydroxyd
mit Brucit-Struktur hergestellt ist, wesentliche Vorteile für die Massen: auf Sorel-Grundlage
ergeben. -i. Die anzuwendende Mg 0-Menge kann um 4o °/o verringert werden. Trotz
dieser großen Materialersparnisseergebensich nach 28Tagen doppelt so hohe DIN-Werte
für die Biegezug- und Druckfesfigkeit und bessere Werte für die Raumbeständigkeit.
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z. Bei Anwendung der Normenmischung ergibt ein erhöhter Zusatz von
Mg C12 Lauge größere Dichte, eine unerwartete Steigerung der Biegezugfestigkeit
um beispielsweise i3o% und der Druckfestigkeit um beispielsweise 4000/0-3. Die Mischungen
ergeben keine oder kaum Ausblühungen. Für die beispielsweise Mischung nach i und
2 wurde in 4. Wochen bei 2o°' und 6o 0/a Luftfeuchtigkeit keine Ausblühung festgestellt.
Diese Vorteile zeigen die beispielsweisen Mischungen, die in nachstehender Tabelle
zusammengestellt sind.
| Biegezug- Druck- Zusammen- |
| Nr. Magnesia festigkeit festigkeit |
| kg/cm2 kg/cm2 Setzung |
| natürliches |
| Magnesit 50 i25 DIN 273 |
| DIN-Normen Blatt 1 H 2 a |
| i künstliche 95 224 i,8 Gewichts- |
| Magnesia teile Mg0 |
| Bruch- 3 Gewichts- |
| Struktur teile Norm |
| 400o verrech- M9C12 Lö- |
| nete Menge sung B6 26° |
| d=1,218 |
| i Gewichts- |
| teil Norm |
| Holzspäne |
| a künstliche 108 488 3 Gewichts- |
| " Magnesia teile Mg0 |
| wie Ziffer 1 q. Gewichts- |
| Zusatz von teile MgCl2 |
| MgC12-Lauge Lauge B6 26° |
| 26° B6 1 Gewichts- |
| teil Norm |
| i Holzspäne |
Ebenso liegen die mit künstlicher Magnesia aus Magnesiumhydroxyd mit Brucit-Charakter
hergestellten Unter- und Deckschichten für Industrie-und Stampfböden nach DIN 272
weit über den verlangten Festigkeiten.
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4. Es hat sich weiter überraschend gezeigt, daß Steinholzwürfel mit
der erfindungsgemäßen Magnesia bedeutend wetterbeständiger sind als solche mit Naturmagnesit.
Während letztere nach einigen Monaten Bewitterung im Freien in den Wintermonaten
bereits zerbröckelten, hatten solche mit erfindungsgemäßer Magnesia noch nichts
an ihrer Festigkeit eingebüßt und zeigten auch äußerlich keine Verätlderung.
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Es ist anzunehmen, daß eine solche kaustische Magnesia aus synthetisch
erzeugtem Magnesiumhydroxyd mit B.rucit-Struktur andere Eigenschaften besitzt als
die bisher in der Technik für,die Herstellung von Steinholzmassen auf Sorelzement-Grundlage
verwendete aus natürlichen Karbonaten ,durch thermische Abspaltung der Kohlensäure,
aus Dolomit durch Umsetzung mit Magnesiumsalzen, z. B. mit Mg Clg, mit Kalkmilch
oder Kalkwasser aus Magnesiumsalzen, durch thermische Prozesse aus Magnesiumsalzen
oder anders gewonnene Magnesia.
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Dies liegt- offenbar .daran, daß -die erfindungsgemäße Magnes-ia bereits
als Vorprodukt in Hydroxy.dform mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 5
bis 5o,u anfällt. Diese besitzt deshalb eine besonders große Oberfläche, die mit
der MgC12-Lauge eine besonders feste Sorel-Bindung eingehen kann.
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Es .ist deshalb für die Gewinnung ,der kaustischen Magnesia aus diesem
Vorprodukt nur eine sehr milde und kurze Erhitzung erforderlich, um das gebundene
Wasser auszutreiben, wobei ein Produkt mit hoher Reaktionsfähigkeit entsteht. Bei
dieser Glühtemperatur bleiben offenbar die Primärkristalle erhalten und gehen: in
kaustische Magnesia über, und es findet noch keine Umlagerung in das Periklas-Gitter
statt.
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Diese.Magnesia besitzt also einen größeren Anteil- an aktiver Magnesia,
die für die .Sorel-Reaktion zur Verfügung steht, wodurch sich die größeren Festigkeiten
und die erhebliche Mengeneinsparung an Magnesia, die von besonderer wirtschaftlicher
Bedeutung ist, erklären lassen.
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Es ist auch anzunehmen, daß diese Magnesia rascher in die Sorel-Verbinidung
übergeht und deshalb die sonst beobachtete Nebenreaktion der :sekundären Ausbildung
von Magnesiumhydroxyd durch den Wassergehalt der Mg C12 Lauge nur in geringem Umfang
stattfinden kann. Auch durch diese Feststellung lassen-sich,die überragenden Werte
für die Festigkeit bei nur geringem Schwund, beispielsweise für die Mischung -Nr.
i, nach- 28 Tagen von 0,140/0 erklären.
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Es ist aber besonders darauf hinzuweisen, daß trotz der hohen Reaktionsfähigkeit
die Abbindezeit innerhalb ider Normwerte - liegt. Nach DIN 273 darf das Erstarren
nicht vor 40 Minuten beginnen
und muß nach höchstens 8 Stunden beendet
sein. So liegen die Werte der beispielsweisen Mischungen mit dem Beginn des Erstarrens
bei etwa 2 Stunden und mit dem Ende bis etwa 7 Stunden.
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Es sei auch darauf hingewiesen, daß sich die erhöhte Aktivität der
erfindungsgemäßen Magnesia durch die jodadsorption und durch Adsorptionsisothermen
wie durch den katalytischen Zerfall von Ameisensäure gegenüber anderen Magnesiaprodukten
nachweisen läßt. Es muß dabei allerdings berücksichtigt werden, daß Verunreinigungen,
insbesondere der Fee 024Gehalt, solche Werte verfälschen.
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Ebenso überraschend ist die Tatsache, .daß mit dieser Magnesia keine
oder kaum Ausblühungen festgestellt wurden, obwohl beispielsweise in .der Mischung
i eine geringere Menge der Magnesia verwendet wurde und in der Mischung 2 eine höhere
Konzentration an Mg C12 Lauge als diese Mengen dem Normmagnesiamörtel entsprechen.
Ebenso kann die erfindungsgemäße Magnesia auch Mg S 04 aus der Herstellung des Hydroxyds
enthalten, die dann ebenfalls nicht zu Ausblühungen führt. Diese überraschende Feststellung
ist wohl dadurch begründet, daß dieses als basische Verbindung vorliegt und sich
deshalb keine Hydrate, wie z. B. Bittersalz, die dann, ausblühen, bilden. Die Herstellung
einer erfindungsgemäßen Magnesia ergibt sich aus dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel.
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Mit einer an Magnesiumsalz ergänzten Kreislauflauge, bestehend aus
ammoniumsalzhaltige-r Magnesdumsalzlösung, wird mittels gasförmigen oder wäßrigen
Ammoniaks eventuell etwas Überdruck in etwa doppelt äquivalenter Menge durch gleichzeitige
Einführung beider Komponenten in eine neutrale oder ammonakalische Flüssigkeit,
vorzugsweise in die Kreislauflauge, Magnesiumhydroxyd, gefällt, wobei die Fällungstemperatur
vorzugsweise unterhalb 8o0 liegen soll.
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In 241 Kreislauflauge mit der Zusammensetzung 30 9 /1
'(N H4) 2 S 04, 230 g/1 Mg S 04, 98o g/1 H2 0, d = i,2'45 werden r351 der
Lauge mit gleicher Konzentration und 15 kg gasförmiges Ammoniak eingeführt.
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Nach etwa 21/2 Stunden ist die bei 6o bis 70° durchgeführte Fällung
von io,86 kg Mg (0H)2 beendet.
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Das kristalline Fällungsprodukt, ein Hydroxyd mit Brucit-Struktur,
wird durch Zentrifugieren von der Lauge getrennt, warm und kalt ausgewaschen und
bei etwa 2500 vorgetrocknet, danach durch kurzes Erhitzen auf 65o bis 85o° in etwa
20 Minuten in kaustische Magnesia umgewandelt.
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Diese Magnesia läßt sich in bekannter Weise in Sorel-Masse überführen.
Eine bewährte Mischung mit verringerter Menge an Magnesia für die Verarbeitung zu
Steinholzprodukten für Unter- und Deckschichten mit der beispielsweise erzeugten
Magnesia, die ein Litergewicht von eingerüttelt etwa 450 g besitzt, sowie etwa 9311/o
Mg 0 und 711/o Mg S04 und praktisch keine sonstigen Verunreinigungen wie
S'02, Ale 03, Fee 03, Ca o enthält, ist folgende: a) Deckschicht
| Menge kg I Raumgewicht g/1 |
| 4 bis 5 Magnesia . . . . . . . . . . . . 0,45 |
| 7,5 bis 8,5 Chlormagnesiumlauge .. 2o bis 3o° B6 |
| i bis 2 Holzmehl . . . . . . . . . . . . o,i3 |
| i bis 2 Zusatzstoff |
| z. B. Talkum, Asbest, Farbe .... 0,70 |
| Biegezug- Druck- Härte Raum- |
| festigkeit festigkeit 2 beständigkeit |
| kg/cm2 kg/cm2 kg/mm 0/0 |
| DIN 272 6o 225 3 +0,25 |
| -0,25 |
| Mischung go 350 7,5 -o,i5 |
| b) Unterschicht |
| Menge kg I Raumgewicht g/1 |
| 3 bis 4 Magnesia . . . . . . . . . . . . 0,45 |
| 4,5 bis 5,5 Chlormagnesiumlauge .. 2o bis 26° B6 |
| 1,5 bis 2,5 Sägespäne . . . . . . . . . . . o,i4 |
| Biegezug- Raum- |
| festigkeit beständigkeit |
| kg/cm2 % |
| DIN 272 . . . . . . . . . . . . . . 30 + o,i5 |
| -o,25 |
| Mischung .............. 6o - 0,i5 |
Natürlich läßt sich diese Magnesia auch mit Naturmagnesit zusammen vermischen, wobei
die besonderen. Vorteile der Gewichtsersparnis und der höheren Festigkeit erhalten
bleiben, aber für ,die Raumbeständigkeit sich noch bessere Werte ergeben mit nur
sehr geringem Schwund.