WO2005026465A2 - Baumaterial auf basis von gips - Google Patents

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Definitions

  • Building boards based on gypsum such as gypsum plasterboard and gypsum fibreboard, are used in drywall construction to produce floors, walls and ceilings.
  • Typical gypsum-based building boards have a core made of set calcium sulfate dihydrate. These are covered with cardboard or fleece (glass fiber fleece). Typical strengths are 6; 9.5; 12.5; 15 and 20 mm.
  • panels with increased moisture stability for example panels with increased moisture stability, panels with increased fire resistance or with reduced sound transmission behavior.
  • Plaster is a covering of raw masonry or raw ceilings made of mortar. These are often used as a base for further decoration indoors, and as protection against the weather for external walls.
  • the object of the present invention was to provide building materials with improved properties. Surprisingly, it was found that building materials based on gypsum, which contain 1 to 25% by weight of zeolites, can lead to a reduction in indoor air pollutants. Preferred zeolite contents are at least 5% by weight, more preferably at least 10% by weight, and the ranges 5 to 20% by weight or 10 to 15% by weight are particularly preferred.
  • the contents relate to the proportion of zeolite in the dried gypsum-containing mass, without e.g. Carton or fiber content.
  • zeolites which are not synthetically produced (for example by reacting substances containing SiO 2 and AI 2 O 3 with alkali metal hydroxides at temperatures).
  • BESTATIGUNGSKOPIE ture greater than 50 ° C in the aqueous phase So naturally occurring zeolites are those that are mined from deposits.
  • Particularly suitable zeolites are those with a mineral phase composition which is selected from the group consisting of clinoptilolite, heulandite, chabasite, phillipsite, morderite and mixtures thereof.
  • the zeolites are not only thermally activated, i.e. thermally drained, but surprisingly also usable natively.
  • the zeolites are used natively, i.e. without thermal activation or drainage.
  • the drainage of zeolites can e.g. can be measured by thermogravimetric analysis (TGA).
  • Fig. 1 shows a TGA diagram for a naturally occurring zeolite. When the temperature increases, water is released over a larger temperature range. The mass of the sample as a function of the temperature and the changes in mass are shown (corresponds to the 1st derivative).
  • FIG. 2 shows a TGA diagram for a mixture of 90% by weight of stucco and 10% by weight of naturally occurring zeolite.
  • the mixture is mixed with water and, after setting, predried at about 40 ° C.
  • the amount of water released found in the TGA analysis corresponds to the amount of water in the gypsum; the water from the zeolite is no longer found.
  • the mass of the sample as a function of the temperature and the changes in mass are shown (corresponds to the 1st derivative).
  • such a zeolite shows the activity according to the invention for reducing air pollutants.
  • the building materials preferably contain zeolites with a grain size ⁇ 200 ⁇ m, preferably less than 150 ⁇ m. The easiest way to do this is to finely grind it. Particularly suitable zeolites have d50 values between approximately 30 and approximately 90 ⁇ m, even more preferably between 40 and 70 ⁇ m.
  • the zeolites preferably have an oil number (determination according to DIN 53199) of at most 25 g / 100 g of zeolite, preferably at most 10 g / 100 g of zeolite.
  • the materials used according to the invention preferably contain less than 3% diatomaceous earth and the zeolites are not mixed with antibacterial cations 1 .
  • particularly preferred building materials are building boards, in particular gypsum plasterboard or gypsum fiber boards, or plasters, in particular plasters for application to interior walls, particularly preferably decorative plasters, since here the air access is not impeded by the further decoration.
  • the plasters preferably contain the gypsum phase as a binder.
  • the plates are covered, preferably with cardboard or glass fleece. If desired, they are also perforated (so-called "perforated plates").
  • a building board e.g. Stucco and zeolites are mixed and the finished plate is freed of excess water in a continuous dryer.
  • the gypsum content is preferably at least 30% by weight, preferably at least 50% by weight, even more preferably 70% by weight or more, in each case calculated on the set mixture.
  • the present invention also relates to the use of the building materials according to the invention for reducing indoor air pollutants.
  • Air pollutants that can be successfully removed from the indoor air include formaldehyde, benzene, ammonia and tobacco smoke. Odors, such as the smell of fish, can also be reduced, as was demonstrated experimentally by the breakdown of triethylamine. Surprisingly, the air pollutants are not bound to the materials, but are broken down / decomposed so that the materials do not become saturated.
  • the maximum permissible workplace concentration (MAK value) for formaldehyde is 600 ⁇ g / m 3 .
  • the average formaldehyde content is 220 ⁇ g / m 3 .
  • the WHO assumes a guideline for protecting health of 100 ⁇ g / m 3 .
  • a value to be aimed for in apartments is about 60 ⁇ g / m 3 .
  • An average benzene content in a smoking room is around 45 ⁇ g / m 3 at an air exchange rate of 0.5 changes / hour.
  • the target value in apartments is ⁇ 10 ⁇ g / m 3 .
  • the invention is illustrated by the following example.
  • Gypsum building boards with 10% natural zeolites (native, ie not dewatered) with a maximum grain size of 200 ⁇ m and ad 50 value of 40 ⁇ m were laid out in a room with a normal climate, with 1.23 m 2 of gypsum board area per 1 m 3 room volume ,
  • a respective harmful gas concentration with the harmful gases for aldehyde and benzene as well as with a harmful gas mixture from cigarette smoke was set by continuously supplying a defined harmful gas mixture.
  • the air change rate of the respective mixture was 0.5 changes / hour, ie the pollutant mixture was completely renewed within two hours.
  • the remaining pollutant value in the outflowing mixture was measured as the gas concentration. Due to the contact with the gypsum building boards, the harmful gases were largely broken down and there was a concentration of harmful gases in the system from the initial value (inflowing mixture) to the equilibrium value (outflowing mixture)
  • the test series also found that the pollutants are not stored in the plasterboard, but are reactively converted into harmless compounds.

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Abstract

Baumaterial auf Basis von Gips enthaltend 1 bis 25 Gew.-% Zeolithe.

Description

Baumaterial auf Basis von Gips
Bauplatten auf Basis von Gips, beispielsweise Gipskartonplatten und Gipsfaserplatten werden im Trockenbau zur Herstellung von Böden, Wänden und Decken eingesetzt.
Typische Bauplatten auf Basis von Gips weisen einen Kern aus abgebundenem Calciumsulfat-Dihydrat auf. Diese sind mit Karton oder Vlies (Glassfaservlies) ummantelt. Typische Stärken sind 6; 9,5; 12,5; 15 und 20 mm.
Für verschiedene Einsatzzwecke existieren verschiedene optimierte Platten, beispielsweise Platten mit erhöhter Feuchtigkeitsstabilität, Platten mit erhöhtem Feuerwiderstand oder mit reduziertem Schalldurchgangsverhalten.
Putze sind ein Überzug von Rohmauerwerk oder Rohdecken aus Mörtel. Diese dienen im Innenbereich häufig als Unterlage für die weitere Dekoration, bei Außenwänden als Schutz gegen Witterungseinflüsse.
Es existiert auch eine Vielzahl von Innenputzen, die ohne weitere Dekoration eingesetzt werden können, sogenannte Dekorputze.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Baumaterialien mit verbesserten Eigenschaften bereit zu stellen. Überraschenderweise wurde gefunden, dass Baumaterialien auf der Basis von Gips, die 1 bis 25 Gew-% Zeolithe enthalten, zu einer Reduzierung von Luftschadstoffen in Innenräumen führen können. Bevorzugte Zeolithgehalte betragen mindestens 5 Gew-%, noch mehr bevorzugt mindestens 10 Gew-%, besonders bevorzugt sind die Bereiche 5 bis 20 Gew-% bzw. 10 bis 15 Gew-%.
Die Gehalte beziehen sich auf den Anteil des Zeolithes in der getrockneten gips- haltigen Masse, ohne z.B. Karton oder Faseranteil.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt werden natürliche Zeolithe eingesetzt, d.h. Zeolithe, die nicht synthetisch hergestellt sind (z.B. durch Umsetzung von SiO2-haltigen und AI2O3-haltigen Substanzen mit Alkalihydroxiden bei Tempera-
BESTATIGUNGSKOPIE turen größer 50 °C in wässriger Phase). Natürliche vorkommende Zeolithe sind also solche, die aus Lagerstätten abgebaut werden.
Als Zeolithe geeignet sind insbesondere solche mit einer Mineralphasenzusammensetzung, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Clinoptilolit, Heulandit, Chabasit, Phillipsit, Morderit und Mischungen davon. Die Zeolithe sind nicht nur thermisch aktiviert, d.h. thermisch entwässert, sondern erstaunlicherweise auch nativ verwendbar.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Zeolithe nativ eingesetzt, d.h. ohne thermische Aktivierung bzw. Entwässerung.
Erstaunlicherweise tritt während der Herstellung/Trocknung der Produkte anscheinend eine Aktivierung der Zeolithe ein. Die Entwässerung von Zeoiithen kann z.B. durch Thermogravimetrische Analyse (TGA) gemessen werden.
Fig. 1. zeigt ein TGA-Diagramm für einen natürlich vorkommenden Zeoiithen. Bei einer Erhöhung der Temperatur wird über einen größeren Temperaturbereich Wasser abgegeben. Gezeigt ist die Masse der Probe in Abhängigkeit von der Temperatur und die Änderungen der Masse (entspricht der 1. Ableitung).
Fig. 2. zeigt ein TGA-Diagramm für eine Mischung aus 90 Gew.-% Stuckgips und 10 Gew.-% natürlich vorkommendem Zeolith. Die Mischung ist mit Wasser versetzt und nach dem Abbinden bei ca. 40 °C vorgetrocknet worden. Die in der TGA-Analyse gefunden Menge an abgegebenen Wasser entspricht der Menge des Wassers im Gips; das Wasser aus dem Zeolith wird nicht (mehr) gefunden. Gezeigt ist die Masse der Probe in Abhängigkeit von der Temperatur und die Änderungen der Masse (entspricht der 1. Ableitung).
Trotzdem zeigt ein solcher Zeolith die erfindungsgemäß geforderte Aktivität zur Reduzierung von Luftschadstoffen.
Die Baumaterialien enthalten bevorzugt Zeolithe mit einer Korngröße < 200 μm, bevorzugt kleiner 150 μm. Dies kann am einfachsten durch feines Aufmahlen erreicht werden. Besonders geeignete Zeolithe weisen d50 Werte zwischen etwa 30 und etwa 90 μm auf, noch mehr bevorzugt zwischen 40 und 70 μm.
Die Zeolithe haben bevorzugt eine Ölzahl (Bestimmung gemäß DIN 53199) von maximal 25 g/100 g Zeolith, bevorzugt maximal 10 g/100 g Zeolith.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Materialen enthalten vorzugsweise weniger als 3 % Diatomeenerde und die Zeolithe sind nicht mit 'antibakteriellen Kationen1 versetzt.
Besonders bevorzugte Baumaterialien sind zum einen Bauplatten, insbesondere Gipskartonplatten oder Gipsfaserplatten, oder Putze, insbesondere Putze zum Auftrag auf Innenwände, besonders bevorzugt Dekorputze, da hier der Luftzutritt nicht durch die weitere Dekoration behindert wird. Die Putze enthalten vorzugsweise die Gipsphase als Bindemittel. Die Platten sind ummantelt, vorzugsweise mit Karton oder Glasvlies. Sie sind gewünschtenfalls auch gelocht bzw. perforiert (sogenannte "Lochplatten").
Für eine Bauplatte können z.B. Stuckgips und Zeolithe gemischt werden und die fertige Platte in einem Durchlauftrockner von überschüssigem Wasser befreit werden.
Der Gehalt an Gips beträgt bevorzugt mindestens 30 Gew-%, bevorzugt mindestens 50 Gew-%, noch mehr bevorzugt 70 Gew-% oder mehr, jeweils berechnet auf das abgebundene Gemisch.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Baumaterialien zur Reduzierung von Luftschadstoffen in Innenräumen. Luftschadstoffe, die sich erfolgreich aus der Innenluft entfernen lassen, sind beispielsweise Formaldehyd, Benzol, Ammoniak und Tabakrauch. Auch Gerüche, z.B. Fischgeruch kann reduziert werden, wie durch den Abbau von Triethylamin experimentell nachgewiesen werden konnte. Überraschenderweise werden die Luftschadstoffe an den Materialien nicht gebunden, sondern abgebaut/zersetzt, so dass keine Sättigung der Materialien eintritt.
Für Formaldehyd beträgt die maximal zulässige Arbeitsplatzkonzentration (MAK- Wert) 600 μg/m3. In einem Raucherzimmer liegt bei einer Luftwechselrate von 0,5 Wechsel/Stunde der durchschnittliche Formaldehydgehalt bei 220 μg/m3. Die WHO geht von einem Richtwert zum Schütze der Gesundheit von 100 μg/m3 aus. Ein in Wohnungen anzustrebender Wert ist etwa 60 μg/m3.
Ein durchschnittlicher Benzolgehalt in einem Raucherzimmer liegt bei einer Luft- wechselrate von 0,5 Wechsel/Stunde bei etwa 45 μg/m3. Der anzustrebende Wert in Wohnungen ist < 10 μg/m3.
Durch die erfindungsgemäßen Baumaterialien können entsprechend reduzierte Werte erhalten werden .
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.
Beispiel
Gipsbauplatten mit 10% natürliche Zeolithe (nativ, d.h. nicht entwässert) mit einer Korngröße von maximal 200 μm und einem d50-Wert von 40 μm wurden in einem Raum mit Normalklima ausgelegt, wobei auf 1 m3 Raumvolumen 1,23 m2 Gipsplattenfläche kam. In diesem Raum wurde durch kontinuierliche Zuführung eines definierten Schadgasgemisches eine jeweilige Schadgaskonzentration mit den Schadgasen For aldehyd und Benzol sowie mit einem Schadgasgemisch aus Zigarettenrauch eingestellt. Die Luftwechsel rate des jeweiligen Gemisches betrug 0,5 Wechsel/Stunde, d.h. das Schadstoffgemisch wurde innerhalb von zwei Stunden komplett erneuert. In dem ausströmenden Gemisch wurde der verbleibende Schadstoffwert als Gaskonzentration gemessen. Durch den Kontakt mit den Gipsbauplatten wurden die Schadgase größtenteils abgebaut und es stellte sich in dem System eine Schadgaskonzentration vom Ausgangswert (einströmendes Gemisch) zum Gleichgewichtswert (ausströmendes Gemisch)
bei Formaldehyd von 600 μg/m3 auf 96 μg/m3 220 μg/m3 auf 40 μg/m3
bei Benzol von 45 μg/m3 auf <10 μg/m3
Bei Zigarettenrauch wurde außerdem eine wesentliche Reduzierung der Ge- ruchsbelästigung durch den Kontakt des Rauches mit den erfindungsgemäßen Gipsbauplatten durch Olfaktometrie nachgewiesen.
In der Versuchsreihe wurde außerdem festgestellt, dass die Schadstoffe nicht in die Gipsbauplatte eingelagert, sondern reaktiv in unschädliche Verbindungen umgesetzt werden.
Versuche mit veränderten Zeolith-Anteilen in den Gipsbauplatten und veränderten Gipskernrezepturen, z.B. mit Zusatz von 5% Holzspänen brachten ähnliche Ergebnisse.

Claims

Patentansprüche
1. Baumaterial für den Innenausbau auf Basis von Gips enthaltend 1 bis 25 Gew.-% natürlich vorkommender Zeolithe.
2. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Baumaterial um eine Bauplatte oder einen Putz handelt.
3. Baumaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithe eine Korngröße < 200 μm aufweisen.
4. Baumaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithe einen d50 Wert zwischen 30 und 90 μm aufweisen.
5. Baumaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeolithe eine Mineralphasenzusammensetzung aufweisen, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Clinoptilolit, Heulandit, Chabasit, Phillipsit, Morderit und Mischungen davon.
6. Baumaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeolith nativ eingesetzt wird.
7. Verwendung eines Baumaterials nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Reduzierung von Luftschadstoffen in Innenräumen.
8. Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftschadstoffe bestehen aus Formaldehyd, Benzol, Ammoniak, Tabakrauch und Mi- schungen davon.
9. Baumaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Gipskartonplatten oder Gipsplatten ummantelt mit einem Glasvlies handelt, die gegebenenfalls auch perforiert oder gelocht sind.
. Baumaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Putz handelt, bei dem als Bindemittel Calciumsulfat- Halbhydrat verwendet wird.
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