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Donnerstag, 29. 10 2020

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1. Polymer-"Modifizierter Gips "

Es ist bekannt, daß herkömmlicher Gips eine sehr geringe Witterungsbeständigkeit aufweist. Daher beschränkten sich seine Anwendungen im wesentlichen auf Innenbereiche. Wegen seines Bruchverhaltens und seiner geringen Schlagfestigkeit sind Produkte aus Gips in der Regel außerdem relativ dick und schwer.

Die Festigkeit eines ?-Gipshalbhydrates mit den vergütenden Eigenschaften des PolyCon MG-Polymers haben zur Marktreife eines völlig neuen Verbundmaterials geführt.

Von Beginn an mit der Zielsetzung, den stetig steigenden Anforderungen des Umweltschutzes und der verschärften Gesetzgebung Rechnung zu tragen, wollen wir dem Anwender ein Material anbieten, das:

  • witterungsbeständig
    schnell entformbar und
  • wirtschaftlich ist


Neben diesen Systemeigenschaften erfüllt PolyCon MG, nachfolgend auch PC MG genannt, weitere An-forderungen von wesentlicher Bedeutung, es ist:

  • lösungsmittelfrei
  • recycling- und deponierfähig
  • toxikologisch unbedenklich
  • kein Gefahrgut im Sinne der Gef.Stoff.V. und GGV

PolyCon MG, in Material und Verhalten jedoch völlig anders, besitzt gegenüber herkömmlichen Produkten aus Gips enorme Vorteile.

In Forschungsprojekten wurde nachgewiesen, daß PolyCon MG sehr gute mechanische und physikalische Eigenschaften besitzt. Deshalb können PolyCon MG Produkte, auch in den der Witterung ausgesetzten Anwendungsbereichen, dauerhaft eingesetzt werden.

Überdies ermöglicht das PC MG-System ästhetisch anspruchsvolle Oberflächen, die sich auf vielfältige Weise gestalten lassen.

Elemente und Formteile aus PolyCon MG werden, beginnend in England und den USA, seit einigen Jahren in dünnen Wandstärken und somit leichtem Gewicht erfolgreich verwendet.

Beispiele dieser Anwendungsbereiche
  • Fassadenteile
  • ornamentale und filigrane Bauteile
  • dekorative Stützenverkleidungen
  • Formenbau
  • Messebau
  • Pflanzgefäße
  • Abdeckungen
  • technische Formteile
  • Skulpturen

2. Verarbeitungsanleitung

Für alle im Folgenden beschriebenen Verfahren wird immer die gleiche Grundmasse verwendet.

  • 60 M.-Teile PolyCon ?-Gips mit Zusätzen
  • 40 M.-Teile PolyCon Polymer VF 812

Um ein schlag- und biegefestes Material zu erhalten, muß dieses System mit verstärkenden Glasfasern versehen werden.

Der PolyCon Polymer VF 812 wird in entsprechender Menge vorgelegt und der PolyCon ?-Gips unter Rühren eingemischt.

Je nach weiterer Verarbeitung müssen zu diesem Zeitpunkt bereits die Verstärkungsfasern und Additive zugemischt werden.

3. Verfahren

Die Weiterverarbeitung der vorgemischten Grundmasse kann auf unterschiedliche Weise stattfinden und ist von der vorgesehen Anwendung abhängig.

1. Gießen
2. Laminieren / Handauflegeverfahren
3. Spritzen
4. Rotationsgießen
5. Spachteln

3.1. Gießen
In die Grundmasse werden für das Gießverfahren ca.
5-10 M.% geschnittene Glasfasern (oder andere, wie z. B. Cellulosefasern) eingerührt. Die FMG-Mischung kann jetzt in eine mit Trennmittel versehene Form gegossen werden. Es gibt unterschiedliche Techniken, um Luftblasen und -poren zu vermeiden. Von der Geometrie des Formteiles hängt es ab, ob eine Innen- und Aussenform benötigt wird.

3.2. Laminieren
Beim Laminierverfahren werden Lagen von Glasfasermatten manuell in die PC MG-Matrix eingebettet. Die PC MG -Grundmasse wird ggf. mit einem Anteil von bis zu 5 M.% dispersibler Glasfasern auf dem Untergrund der Form verteilt. Anschließend wird eine Glasfasermatte mit Spachtel, Glätter oder Walze eingedrückt. In das überschüssige Material wird eine weitere Lage der Matte eingearbeitet. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis die notwendige Bewehrungs- und Materialstärke erreicht sind.

3.3. Spritzen
Das Spritzverfahren eignet sich z. B. für große und kompliziert geformte Bauteile. Es setzt spezielle Verarbeitungsmaschinen wie Schnecken- oder Schlauchpumpen voraus. Dazu werden Systeme für Luft- und Gipszufuhr und eine Spritzpistole mit einem Glasfasergeschneidgerät benötigt. Die Fördergeschwindigkeit der Pumpe ist bis zu einem Bereich von 20 Litern PC MG/Minute einstellbar. Die frisch aufgespritzte PC MG-Mischung wird in mehreren Schichten aufgetragen und mit Glättern oder Flexirollern verdichtet.

3.4. Rotationsgießen
Beim Rotationsgießen wird die PC MG-Grundmasse mit Hilfsstoffen (und ohne Luftblasen) als eine schnell härtende Vorsatzmischung in eine rotierende Form gegossen. Nach dem ersten Erhärten dieser Vorsatz-mischung wird die PC MG-Trägerschicht bis zur gewünschten Dicke in die rotierende Form gegossen. Auf diese Weise lassen sich geometrisch komplexe Hohlprodukte herstellen.

3.5. Spachteln
Die PCMG Grundmasse lässt sich mit Verstärkungsfasern und ggf. Füllstoffen zu einer gut zu spachtelnden Masse mischen. Handwerker (und sicher auch Künstler) wissen dies zu schätzen, um auf einfache Art und Weise hochwertige „Gipsprodukte“ herzustellen oder Reparaturen auszuführen.


4. Oberflächengestaltung

Die meisten PC MG-Anwendungen benötigen eine ästhetisch ansprechende Oberfläche. Es gibt viele Möglichkeiten, die Oberflächen von PC MG-Produkten nach Wunsch zu gestalten. Der gewünschte Effekt wird meistens mit einer spezifischen PC MG-Vorsatzmischung aufgebracht. Nach dieser Oberflächenschicht wird mit den üblichen, unter 1-4 beschriebenen, Trägerschichten weiter aufgebaut.

Gute Ergebnisse gibt es mit:
1. Metallpulver / -effekt
2. Pigmentieren
3. Beschichten
4. Sandstrahlen / Schleifen
5. Polieren / Auswaschen

4.1. Metallpulver
Die Zugabe von kupfer-, messing- oder zinnhaltigem Metallpulver zur PC MG-Mischung verleiht den Oberflächen der Werkstücke (nach Polieren) einen „Metall-Look“. Diese Metalloberflächen können, wie bei normalem Gußmetall, mit kalt aufgebrachter Patina versehen werden.

4.2. Pigmentieren
Zum Einfärben der PC MG-Mischung eignen sich wasserlösliche Pigmente. Die besten Ergebnisse lassen sich mit helleren Farbtönen natürlicher Oxid- und organischen Pigmenten erzielen. Die Farbpigmente lassen sich in dem Polymer gut vordispergieren.

4.3. Beschichten
PolyCon MG kann mit atmungsaktiven Beschichtungssystemen versiegelt oder angestrichen werden. Beschichtungen mit wäßrigen Kunststoffemulsionen (Latexfarben) sind sehr geeignet. Die üblichen Vorbereitungen, z. B. Trennmittel entfernen, sind auch für PC MG-Oberflächen zu beachten.

4.4. Sandstrahlen / Schleifen
Besondere Effekte, die in der Architektur häufig gefragt sind, erreicht man durch Freilegen der Zuschläge in der erhärteten PC MG-Mischung. Die gewünschten Zuschläge für die PC MG-Vorsatzmischung werden der Grundmasse während der Mischphase beigegeben. Nach dem Entformen und gleichmäßiger Aushärtung können diese Zuschläge durch leichtes Sandstrahlen in der Oberfläche freigelegt werden. Durch Grob- oder Feinschleifen wird eine glatte Oberfläche erzielt, das beigemischte Gesteinsmehl, Granulat oder Zuschläge werden sichtbar.

4.5. Polieren / Auswaschen
Beim frisch entformten PC MG lässt sich die Körnung auch durch Naßpolieren oder Absanden mit geeigneten Schleifmitteln freilegen.


5. Roh - & Hilfsstoffe

Die meisten Roh- & Hilfsstoffe werden von Forton angeboten und geliefert.

5.1. PolyCon ?-Gips
Der im Zusammenhang mit PolyCon MG verwendete Forton ?-Gips hat als Basis ein ?-Gipshalbhydrat, dem die benötigten Mengen Melaminharz und Härter beigemischt sind.

Eine wichtige Eigenschaft des verwendeten ?-Gipshalbhydrats ist sein niedriger Wasser/Gips-Faktor von 0,2 bis max. 0,4. Auf die Hydratationsdehnung des Gipses ist besonders zu achten.

5.2. PolyCon Polymer VF 812
Bei der PolyCon Polymer-Dispersion FV 218 handelt es sich um eine vernetzbare Acryl-kopolymeremulsion, die speziell für dieses PC MG-SYSTEM entwickelt wurde.

  • Aussehen milchig-weiß
  • Feststoffanteil 50 M.%
  • Rohdichte ca. 1070 kg/m³


5.3. Bewehrung / Glasfasern

Für die Bewehrung werden meist Glasfasern eingesetzt. Verwendet werden Rovings, geschnittene Fasern in verschiedenen Längen und Glasfasermatten und -gewebe. Die Fasern müssen vollständig in der Matrix eingeschlossen sein.

Für untergeordnete Anwendungen können auch andere Fasertypen als Bewehrung eingesetzt werden.

5.4. Zusatzmittel / Verzögerer & Beschleuniger
Um den Erhärtungsvorgang des Werkstoffs zu regeln, das heißt, hinauszuzögern, kann der PC MG-Mischung Verzögerer auf Basis von Natriumcitrat beigefügt werden.

Fließmittel (z. B. Melment-F-Pulver) kann verwendet werden, um die Verarbeitbarkeit bei niedrigen Wasser/Gips- Werten weiter zu verbessern.

Aluminiumsulfat ist ein wirksamer Beschleuniger. Kaliumsulfat und Puzzollanerde sind hierfür
ebenfalls geeignete Mittel.

5.5. Granulate / Füllstoffe
Gewaschener, abgestufter und getrockneter Quarzsand bis 0,5 mm Durchmesser kann der PolyCon MG- Vorsatzmischung beigefügt werden, um Strukturen nach Sand- oder Schrotstrahlen zu bilden. Auch Gesteinsmehl (CaCO³) wird als Füllstoff verwendet.

5.6. Metallpulver / Pigmente
Zum Einfärben des „PC MG"-Verbundwerkstoffes sollten vorzugsweise vordispergierte Pigmente zusammen mit Titandioxid verwendet werden. Oxide und Farben auf organischer Basis sind am zuverlässigsten und beständigsten gegenüber UV-Strahlung.

Bei Verwendung von Metallpulvern ist die Korngröße wichtig. Partikelgrößen von 45 bis 80 ?m werden empfohlen.


6. Eigenschaften des PolyCon MG Verbundwerkstoffes

6.1. Allgemeines
Die nachstehende Zusammensetzung des PolyCon MG Verbundwerkstoffes gemäß Tabelle gilt für alle hier gemachten Angaben.

Zusammensetzung des PolyCon MG Verbundwerkstoffes (Grundmasse).

  • PolyCon ?-Gips mit Zusätzen 60 M. Teile
  • PolyCon Polymer VF 812 40 M. Teile


Diese PC MG Mischung wird mit etwa 13 M% Glasfaser bewehrt.

6.2. Mechanische Eigenschaften

6.2.1. Zug- und Biegeeigenschaften

Typische mechanische Eigenschaften
des PolyCon MG Verbundwerkstoffes.
Mechanische
Eigenschaften
EinheitMittel-
wert
Kennwert*
Biegefestigkeit -MOR N/mm² 70 55
Proportionalitätsgrenze -LOP N/mm² 20 15
Biegebruchdehnung -?MOR % 2,4 2
Zugfestigkeit -UTS N/mm² 34 20
Zug-Proportionalitäts-
grenze
-BOP N/mm² 9 7
Zugdehnung -?UTS % 2 1
E-Modul (Zugbeanspruchung) N/mm² 6000

* Charakteristischer Kennwert mit 95%iger Wahrscheinlichkeit

Die in der Tabelle enthaltenen Werte gelten für Proben, die bei einer Temperatur von 20°C und einer relativen Feuchte von 65% klimatisiert wurden.

Ein Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes infolge Wasseraufnahme bewirkt eine Abnahme der mechanischen Eigenschaften.

Sobald die FMG-Probe trocknet, stellen sich die mechanischen Festigkeiten wieder vollständig ein.

6.2.2. Schlagzähigkeit

Typische Schlagfestigkeitswerte des FMG- Verbundwerkstoffes (Standardmischung)
Mech. EigenschaftEinheitMittelwertKennwert*
Schlagzähigkeit (Charpy) kJ/m² 30 16

* Charakteristischer Kennwert mit 95%-iger Wahrscheinlichkeit

6.2.3 Ermüdung
PolyCon MG besitzt eine hohe Dauer(Schwing)festigkeit.


7. Physikalische Eigenschaften

Typische physikalische Eigenschaften von FORTON MG
Phys. EigenschaftenEinheitMittelwert
Rohdichte (trocken) Kg/m³ 1500
Gleichgewichtsfeuchtigkeitsgehalt bei
20°C/20% RF
20°C/65% RF
20°C/85% RF
20°C/>95% RF

Gew.%
Gew.%
Gew.%
Gew.%

0,06
0,50
1,20
11,00
max. Ausdehnung
bei Wasseraufnahme ¹
o/oo 0,80<
Wasseraufnahme
bei Lagerung in Wasser
nach 1 Tag ²
nach 2 Tagen
mehr als 150 Tage


%
%
%

 


3-6
10-11
16
Wärmeausdehnungskoeffizient 1/°K 20x10 exp.-6
Wasserdampfdiffusionskoeffizient 250

1) bereits nach eintägiger Wasserlagerung
2) in hohem Maße abhängig vom Erhärtungsverfahren


8. Dauerhaftigkeit

8.1. Wetterbeständigkeit

An den aus PC MG hergestellten Proben wurde  nur eine geringfügige Abnahme der mechanischen Festigkeiten festgestellt.

Mechanische Eigenschaften
des PC MG Verbundwerkstoffes nach beschleunigter Alterung
Material-
eigenschaften
Einheit vor
Alterung
nach
Alterung
Weather-
o-meter
naß
/trocken
Zyklen
Wasser-
lagerung
MOR N/mm² 75 65 65 68
LOP N/mm² 25 20 27 23
?MOR % 2,5 --- 2,7 2,5
Rohdichte
(trocken)
Kg/m³ 1500 1400 1400 1460

Die nachstehende Tabelle enthält eine Aufstellung der mechanischen Eigenschaften der PC MG Proben nach Außenbewitterung, ohne und mit Oberflächenschutz.

Mechanische Eigenschaften des FMG nach Außenbewitterung
Material-
eigenschaften
Einheit vor
Alterung
nach
Alterung
2,5 Jahre ohne
Oberflächen-
schutz
2 Jahre mit Acrylanstrich
als Oberflächen-
schutz
MOR N/mm² 75 51 73
LOP N/mm² 25 17 23
?MOR % 2,5 3,0 2,7
Rohdichte
(trocken)
Kg/m³ 1500 1380 1470

Die Ergebnisse zeigen im Falle von "PolyCon MG" ohne jeglichen Oberflächenschutz eine Abnahme der Biegeeigenschaften nach Außenbewitterung.

Die Veränderungen können durch das Auftragen von Beschichtungen, z. B. Farbanstrichen oder Versiegelungen, begrenzt oder ganz vermieden werden.

8.2. Frost / Tau-Widerstand
Nach den ermittelten Ergebnissen zu urteilen, ist "PolyCon MG" gegenüber Frost/Tau-Einwirkungen beständig.


9. Veränderung des Mischungsaufbaus

9.1. Polymergehalt
Eine Reduzierung des Polymergehalts bis 70% der Standardmischung hat eine etwas geringere Biegefestigkeit (MOR) und eine geringfügig höhere Wasseraufnahme zur Folge.

9.2. Füllstoffe
Die Zugabe von Kalziumkarbonatpulver (Gesteinsmehl) oder feinem Sand vermindert die Eigenschaften des Werkstoffs. Für Anwendungen, bei der die sehr guten Festigkeitseigenschaften der PC MG Mischung nicht in Anspruch genommen werden, besteht die Möglichkeit, dem PolyCon ?-Gips Füllstoffe beizumischen, um die Kosten zu senken.

9.3. Glasfasern
Der Einfluß des Glasfasergehalts auf Biegefestigkeit (MOR) und Proportionalitätsgrenze (LOP) ist von großer Bedeutung. Der Einfluß der Glasfaserlänge ist weniger ausgeprägt.

10. Gesundheits-/Sicherheits-Daten

„PolyCon MG“ Rohstoffe und Additive sind im Vergleich mit GFK und Asbest-Zement toxikologisch unbedenklich und werden nicht als Gefahrgut im Sinne der Gef. Stoffe und G.G.V. betrachtet. Bei der Verarbeitung sind jedoch bestimmte Vorsichtsmaßnahmen zu beachten.

PolyCon empfiehlt, die Sicherheitsdatenblätter aller Rohstoffe aufmerksam zu lesen.

11. Verwendete Symbole

MOR Modulus of Rupture Biegefestigkeit
LOP Limit of Proportionality Proportionalitätsgrenze
bei Biegebelastung
?MOR Biegebruchdehnung
UTS Ultimate Tensile Strength Zugfestigkeit
BOP Bending Over Point Proportionalitätsgrenze
bei Zugbelastung
?UTS Zugbruchdehnung

Die in dieser Veröffentlichung enthaltenen Angaben basieren auf unseren Forschungsergebnissen und werden im guten Glauben, jedoch ohne Gewähr, weitergegeben.

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