DD148511A5

DD148511A5 - Verfahren zur herstellung von gipsprodukten

Info

Publication number: DD148511A5
Application number: DD21842080A
Authority: DD
Inventors: Sune Nordqvist
Original assignee: Tenax Maskin Ab
Priority date: 1980-01-11
Filing date: 1980-01-11
Publication date: 1981-05-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten wie Gipsbauplatten und fuer Formen fuer die Vorbereitung von Metall- und Keramikartikeln. Es ist Ziel der Erfindung, die Kosten der Herstellung der Gipsprodukte wesentlich zu senken. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,ein Verfahren zu schaffen, mit dem gute mechanische Eigenschaften der Gipsproduktion erzielt werden. Geloest wird die Aufgabe dadurch, dasz ein Kaliumsalz, das mindestens 3 Gew.-% ausmacht, oder ein Magnesiumsalz geringerer Menge der Wasseraufschlaemmung aus Kalziumsulfatdihydrat beigefuegt wird und dasz das Gipsprodukt in bekannter Art und Weise geformt und weiterverarbeitet wird, wobei die Aufschlaemmung bei einer Temp. unter 70 Grad C bzw. 55 Grad C gehalten wird.Das erfindungsgem. Verfahr. wird zur Herstellg. von Gipsprodukten, insbes. Gipsplatten und Formen fuer die Herstellung von Metall- oder Keramikartikeln eingesetzt.

Description

Berlin, den 19.5.1980 AP C 04 B/214 420 56 857 / 24

Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten, insbesondere für Gipsbauplatten und für Formen für die Vorbereitung von Metall- und Keramikartikeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß man Gipsprodukte durch Aufschlämmen von Gips in Wasser (Kalziumsulfatsemihydrat) erhält, die Aufschlämmung in die Form des gewünschten Produkts bringt (gewünschte Gestalt) und diese Form verfestigt. Der vorbereiteten Aufschlämmung können verschiedene Produkte zugesetzt v/erden (Additive), wie z. B, Katalysatoren, Verzögerer und Harze. Offensichtlich vollzieht sich der Verfestigungsprozeß infolge der Hydratisierung des Semihydrates und bildet danach ein Dihydrat (Kalziumsulfatdihydrat).

Um das Ausgangsmaterial für die Gipsproduktvor^bereitung zu erhalten, d. h. Kalziumsulfatsemihydrat (Hemihydrat, HaIb-Hydrat), wird von Kalziumsulfatdihydrat ausgegangen (hier auch Dihydratgips genannt), wobei der Kristallwassergehalt durch Erhitzung reduziert wird. Diese Erhitzung erfordert auch einen großen Energiebetrag und muß darüber hinaus sorgfältig geregelt werden, so daß der korrekte Kristallwassergehalt erhalten wird. Es ist ebenfalls bekannt, Kalziumsulfathemihydrat durch die Eliminierung von Wasser von Kalziumsulfatdihydrat herzustellen durch die Verwendung einer stark

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wasserabsorbierenden schwefligen Säure unter heißen Bedingungen«,

So ist aus der DE-AS 1 274 488 die Herstellung von Kalziumsulf athemihydrat durch die Behandlung von Kalziumsulfatdihydrat mit einer heißten (ungefähr mehr als 80 ⁰C) Lösung (ungefähr 12,7 bis 37,2 öew.-%) aus schwefliger Säure, wahlweise mit Veränderung der Kristallform und/oder veredelten Kristallen bekannt.

Ziel der Erfindung '

Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten zv/eckentsprechend so zu gestalten, daß die Kosten der Herstellung der Gipsprodukte relativ gering sind und die Produkte hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten, besonders Gipsplatten und Formen für die Herstellung von Metall- oder Keramikartikeln, zu schaffen, mit dem gute mechanische Eigenschaften wie Stabilität und Elastizität erreicht werden.

{Jetzt hat man herausgefunden, daß Gipsprodukte mit guten •Stärke- und anderen mechanischen Eigenschaften, die bei geringem Preis leicht herzustellen sind, hauptsächlich solche Produkte beinhalten, die aus Kalziumsulfatdihydrat bestehen, das mit Kaliumsulfat-Kalziumsulfathydrat (Misch-

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Kristallen (Syngenit) oder wahlweise Kaliumsulfat-Magnesiumsulfatdihydratkristallen angereichert sind. Die Anreicherung kann im wesentlichen gleichmäßig über das ganze Gipsprodukt verteilt werden oder evtl. in gewissen Schichten oder Teilen des Produktes konzentriert sein, besonders dann, wenn es sich bei dem Produkt um Bauplatten handelt. Der minimale Betrag an Doppelsalz (Kaliumsulfat-Kalziumsulfat-Dihydrat) in solch einem angereicherten Gipsprodukt oder in einem Teil bzw. einer Schicht des Gipsproduktes beträgt ungefähr 3 bis 5 Gew.-% und liegt gewöhnlich im Bereich von 10 Ms 60 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von 15 bis 40 Gew.-%.

Gipsprodukte mit einer Anreicherung von Kaliumsulfat-Kalziumsulfat-Hydrat und wahlweise Kaliumsulfat-Magnesiumsulfat-Kalziumsulfat-Diyhdrat kann durch den Zusatz von Kaliumsalz hergestellt werden, vorzugsweise Kaliumsulfat. Der Zusatz erfolgt zu einer Wasseraufschlämmung von KaIziumsulfatdihydrat, möglicherweise zusammen mit einem Magnesiumsulfat, vorzugsweise Magnesiumsulfat, und möglicherweise in Kombination mit einer Trägersubstanz; danach wird das Produkt geformt (gestaltet) und weiterbehandelt auf "bekannte Weise, wobei die Aufschlämmung unter 70 ⁰C gehalten wird, vorzugsweise unter 55 ⁰C, damit ein Anschwelen verhindert wird. Das Kaliumsalz besteht vorzugsweise aus Kaliumhydrogenkarbonat oder Kaliumtetraborat, an erster Stelle steht jedoch Kaliumsulfat. Das Kaliumsalz kann als solches benutzt werden oder auch gemischt, z.B. eine Mischung aus Kaliumsulfat und Kaliunihydrogenkarbonat, wahlweise in Wasser gelöst oder zusammen mit einer Trägersubstanz, z. B. Natriumsulfat, Das evtl₀ benutzte Magnesiumslaz kann auf die

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gleiche Weise wie das Kaliumsalz zugesetzt werden, vorzugsweise zusammen mit dem Kaliumsalz·

Die Dichte des entstehenden Gipsproduktes kann durch den Zusatz verschiedener Additive beeinflußt werden.

Die Additive werden durch ein Mischverfahren zugesetzt (Zusatz von Luft). Ein Zusatz eines Feuchtigkeitsmittels ist für diese Beeinflussung der Dichte ratsam. Bei der Benutzung von Kaliumhydrogenkarbonat wird ein Schaumprodukt erhalten, und die Ausdehnung'(Grad des Abblasens) kann durch die Verwendung von Kaliumsulfat zusammen mit Kaliumhydrogenkarbonat eingestellt werden, die Proportionen dieser Produkte werden entsprechend dem gewünschten Produkt variiert.

Als Ausgangsprodukt wird das Kalziumsulfatdihydrat, das als Abfallprodukt aus der Herstellung von Phosphatdüngern hervorgeht, v/ie z. B. verschiedene Kalziumphosphate und Phosphorsäuren, vorzugsweise benutzt. Dieses ^Ausgangsmaterial zeigt gewöhnlich eine Analyse von HoPO. ungefähr 0,1 G_ew.-% (nach P berechnet), HUPO. ungefähr 0,3 Gew.-% (nach P berechnet) in ungelöstem Zustand P ungefähr 1,0 Gew,-% Silikat ungefähr 2 Gew.-% Schwermetalle 10 g/Tonne Laugenwasser pH 2 bis 3 Wasser ungefähr 25 Gew.-% Kristallgröße 70 % 74 m

Es können auch andere Ausgangsstoffe verwendet werden, z.B. Dihydratgips, der bei der Reinigung von Abgasen erhalten

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wird und in der Hatur als Dihydratgips auftritt. Es ist ebenfalls möglich, die Produkte, die man entsprechend der vorliegenden Erfindung erhält, erneut als Ausgangsmaterial zu benutzen, die dann zerkleinert und in Wasser aufgelöst werden.

Die Menge des zugesetzten Kaliumsalzes kann variiert werden, der minimale Betrag ist ungefähr 2 bis 3 ^Gew.-%, weit ausgeholt rechnet man 5 bis 40 Gew.-%, und der bevorzugte Bereich liegt bei 6 bis 20 %, berechnet nach der Menge des Kalziumsulfatdihydrates (CaSO. . 2 H₂O).

Wenn Magnesiumsulfat verwendet wird, betragen die Minimalmengen 2 bis 3 Gew,-% und einen Bereich von 4 bis 20 %, im großen Maßstab gesehen, wobei der günstigste Bereich bei 6 bis 10 % liegt, berechnet nach der Menge des Kalziumsulfatdihydrats.

Es ist ebenfalls erkannt worden, daß verschiedene Mittel in der vorliegenden Ausgangsaufschlämmung gemischt v/erden können, wobei Gipsprodukte mit verschiedenen Modifikationen der Eigenschaften erhalten werden. Es ist möglich, Semihydratgips zu verwenden.

Der Zustaz von Wasserglas, wie z. B. Silikat von Soda, erhöht die Härte, Plaste, wie z. B. Polykrylate und Melaminharze, oder plastische Aiiggangsmaterialien, die sich gleichzeitig mit der Verfestigung des Plastprodukts verhärten, können zum Zweck der Erhöhung der Wasserresistenz zugesetzt werden.. Andere Additive sind Kalziumsilikate, Karboxyl-

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methylzellulose, Bentonit und Zement.

Solche Additive, die eine Porosität hervorrufen, wie z. B. die Silikattypen, sind von besonderer Bedeutung, ^iese Additive bestehen z. B. aus Perlit und Vermiculit. Die Endprodukte, z. B₀ Platten oder Formen, wirken als Wärmeisolatoren und besitzen eine gute Biegefestigkeit bei einer entsprechenden Stärke ο

Das Kaliumhydrogenkarbonat wird, entsprechend der Erfindung, zur Herstellung von verfestigten Hartplasteschaumprodukten verwendet. Das Kaliumhydrogenkarbonat wird zusammen mit Kaliumsulfat und anderen aufgeführten Additiven für die Herstellung verfestigter Plastprodukte verwendet. Anstelle von Kaliumhydrogenkarbonat können andere Additive, wie z. B. Natriumhydrogenkarbonat, Wasserstoffperoxid, Ammoniumkarbonat, Aluminiumbronze, die unter den Bedingungen der Herstellung Gase abgeben, verwendet werden für die Herstellung von Schaumprodukten. Diese Additive tragen jedoch nicht zum Verfestigungseffekt bei.

Es ist möglich,und in vielen Fällen auch angebracht, bei der Herstellung dieser Gipsprodukte eine Anreicherung der Gipsaufschlämmung vorzunehmen, indem man Stahlfasern und/oder Glasfasern beimischt.

Solche Verstärkungsmittel wie Stangen und Hetze können bei diskontinuierlicher Produktion von Formen und Platten eingelagert werden oder bei der kontinuierlichen Produktion von Gipsplatten gegossen werden. Das vorliegende ^üipsprodukt, vor allem in der Form von Gipsplatten, kann in der bekannten

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Form auch als Karton, Plaste, Folie oder Film anderen Typs, z. B. Gummitücher, Holz oder Metall auftreten. Diese Materialien tragen auch zur Erhöhung der Stärke bei. Ein Gipsprodukt, entsprechend der vorliegenden Erfindung, das nicht mit einer Oberflächenschicht wie oben erläutert ausgestattet ist, kann mit einer Lösung aus Kaliumsulfat oder Borat, wie z« B. Kalium oder Natriumtetraborat, getränkt bzw. behandelt werden, die die Härte und die Stärke erhöhen. Die Härte kann auch dadurch erhöht werden, daß man als Additiv ein Agens benutzt, z. B. ein Salz, das die Löslichkeit des Gipses beeinflußt, wie z. B. Natriumthiosulfat, Metaphosphat und Rexamethaphosphat. Ein Additiv, das erwiesenermaßen überraschend gute Gipsprodukte liefert, hauptsächlich Gipsplatten, ist eine ausgelaugte schweflige Flüssigkeit, hauptsächlich auf Hatriumbasis. Wenn man ausgelaugte schweflige Flüssigkeit als Additiv benutzt, wird die Adhäsion der Oberflächenschicht, "besonders für Karton, in großem Maße verbessert. Die Stärke wird ebenfalls verbessert. Ein anderes Agens, das die Adhäsion der Oberflächenschicht ebenfalls verbessert, ist Maisstärke. Im Vergleich mit ausgelaugter schwefliger Flüssigkeit werden jedoch minderwertigere Ergebnisse erzielt.

Es können auch andere Additive benutzt werden, z. B. Agenzien, die die Festigungsgeschwindigkeit herabsetzen, z.B. Soda, Glyzerol, Aliginat. Andere Additive sind schweflige Säure, Wasserstoffhexafluorsilikat, Zitronensäure, Ammoniumkarbonat, (Hartshorn), Harnstoffphospaht, Ammonium, ±>iese Agenzien werden u. a₀ zur ü'insteilung des pH-Wertes benutzt.

Wenn gegen hohe Temperaturen beständige Gipsprodukte ge-

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wünscht werden, ist es ratsam, puderförmiges Magnesiumoxid beizumischen. Das Magnesiumoxid kann bis zu 50 Gew.-% Kalziumsulfathihydrat enthalten. Es ist empfehlenswert, Perlit unterzumischen.

Zur Variation der dichte der Uipsprodukte kann auch der Wassergehalt verändert werden, man kann z_e B. die Kalziumsulfatdihydrataufschlämmung mit wasser verdünnen, so daß 70 fa der Aufschlämmung aus V/asser bestehen, oder man mischt verschiedene Feuchtigkeitsagenzien unter. Um Gip_Sprodukte mit einer besonders· geringen Dichte zu erhalten, werden solche bereits beschriebenen Agenzien benutzt, die Gase abgebenο

Aus der Beschreibung der vorliegenden Erfindung geht hervor, daß die Aufschlämmung aus Kalziumsulfatdihydrat sich "verfestigt" oder "sich setzt". Der Erfindungsprozeß kann Jedoch auch so betrachtet werden, daß er in einer "Verfestigung" des Kalziumsulfatdihydrates besteht, d. h. die eingeschlossenen Kristalle und das ganze hergestellte Gipsprodukt härter werden,, Bei der ä_usführung des Herstellungsprozesses ist die Kristallgröße des Kaliumsulfates von einiger Bedeutung, da der Prozeß um so schneller verläuft, je feiner das Granulat des Kaliumsulfats ist«, Kalziumsulfat mit einer Kristallgröße bis zu 70/um ist getestet worden, und diese Kristallgröße weist die gleiche Verfestigungsrate auf wie eine wäßrige Lösung aus Kaliumsulfat. Natürlich sind Salze und Lösungen u. ä* , die durch Mischung Kaliumsulfat enthalten, dem Kalziumsulfat gleichwertig. So können z_e B. eine Kaliumchlorid- und eine Magnesiumsulfatlösung gleichzeitig zugesetzt werden. Die verschiedenen Additive werden

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gewöhnlich mit einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% benutzt, die nach der Menge des Kalziumsulfatdihydrats berechnet werden. Die Temperatur der Wasseraufschlämmung soll unter 70 ⁰C gehalten werden. Auf diese Weise wird keine substantielle Formation von Kalziumsulfatsemihydrat erhalten, sogar wenn dehydrierende Agenzien wie schweflige Säure anwesend sind. Die Temperatur der Aufschlämmung sollte vorzugsweise weniger als 55 °C» also etwa 45 oder 50 ⁰C betragen, d. h. während der Trocknungs- und Festigkeitsstadien.

Es ist ebenfalls erkannt worden, daß die Anwendung von Mikrowellenstrahlung, besonders mit dem Wellenlängenbereich von 1 bis 10 cm, den Gipsprodukten im Zentrum einen höheren Kristallisationsgrad und auch bessere Stärkeeigenschaften verleiht. Diese Darstellung wird für die Herstellung von Gipsplatten benutzt.

Um eine schnelle Verstärkung zu erhalten, hat es sich als wünschenswert herausgestellt, daß sich in der Wasserlösung der Aufschlämmung eine Kaliumsalzkonzentration von mindestens 3 % bei einer Temperatur von 20 ⁰C befindet. Die erforderliche Konzentration des Kaliumsalzes erhöht sich mit der Temperatur.

Ausführungsbeispi el

Die Erfindung wird an den folgenden Beispielen detailliert beschrieben:

Beispiel 1

50 kg KgSO. werden 1000 kg Aufschlämmung aus Dihydratgips,

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der 20 % Wasser enthält, zugesetzt. Die Zusetzung erfolgte bei kräftigem führen bei 1400 rpm. Die Aufschlämmung wurde unmittelbar danach zu einer Platte gegossen, und kubische Testkörper (5 cm χ 5 cm σ 5 cm) sind angefertigt v/orden. Die Platten verfestigten sich bei einer Umgebungstemperatur von 20 ⁰C in sehr kurzer Zeit (einige Minuten), ^ie Testkörper zeigten eine Kompressionsstärke von 8 IvIPa nach 24 Stunden.

Beispiel 2

300 kg Kaliumsulfat in fester Form sind 3600 kg einer Aufschlämmung von Dihydratgips zugesetzt worden unter kräftigem Umrühren, wie unter Beispiel 1. Platten und Testkörper sind wie unter Beispiel 1 hergestellt worden. Die Dichte der Platte betrug 1,1 bis 1,3 g/cm . Die Kompressionsstärke der Testkörper war 4,1 MPa wie nach 96 Stunden bei 20 ⁰C oder 48 Stunden bei 40 ⁰C.

Beispiel 3

1000 kg Dihydratgips mit 72 % sind mit 35 kg Ammoniumhydrogenkarbonat gemischt worden und mit 60 kg Kaliumsulfat, Diese Mischung wurde in ebene Platten gegossen. Nach einer Festigungsperiode von 15 bis 20 Minuten bei 13 ⁰C wurde eine Platte mit guten Stärkeeigenschaften erhalten.

Beispiel 4

100 kg Semihydratgips, 1000 kg Dihydratgips mit 72 bis 73 %, 35 kg Ammoniumkarbonat und 60 kg Kaliumsulfat sind gemischt

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wordene Nach einer Festigungsperiode von 15 bis 20. Minuten bei 13 ⁰C, nachdem der Gips in die Form einer Platte gegossen wurde, wurde festgestellt, daß die Platte in geringem Maße minderv/ertigere Eigenschaften aufwies,als die unter Beispiel 1 erläuterten.

Beispiel 5

1000 kg 72%igen Dihydratgipses in Form einer Aufschlämmung sind mit 55 kg Kaliumsulfat gemischt worden, von dem 70 % eine kleinere Kristallgröße als 80/um hatten. Die Platten wurden mit einer Gipsplattenmaschine hergestellt, verfestigt und getrocknet mittels von Mikrowellenstrahlung, die 2 Sekunden lang im Abstand von 4 min sechsmal wiederholt wurde. Die Temperatur der Aufschlämmung war maximal ungefähr 44 C· Es schien so, als ob zeitweise an bestimmten Stellen eine leicht höhere Temperatur erreicht worden wäre·

Beispiel 6

Eine Aufschlämmung aus 72%igem Dihydratgips, die 1,5 % ausgelaugte ^öulfidflüssigkeit (trockene Substanz) enthält, wurde kontinuierlich auf einer laufenden Kartonrolle auf einer Gipsplattenmaschine bis zu einer Dicke von 13 mm geformt. Kaliumsulfat (mit 7 Gew.-% auf trockenem Dihydratgips basierend) wurde der Aufschlämmung während des Formens zugeführt. Es war in feiner Granulatform (8 % wurden durch ein 70/Um maschiges ^üieb gegeben). Die geformten Platten wurden auf herkömmliche Weise verfestigt und getrocknet, wobei die Aufschlämmung eine Maximaltemperatur von ungefähr

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41 ⁰C hatte. Dadurch sind Wandplatten von ungefähr 13 mm mit guten Stärkeeigenschaften erhalten worden.

So ist es klar, daß ein Gipsprodukt mit hervorragenden Eigenschaften durch diese Erfindung erhalten wird und daß dieses Produkt aus einer Ausgangsaufschlämmung, die als Hauptkomponente Kalziumsulfatdihydrat enthält, hergestellt werden kann. A_uf diese Weise enthält die "Aufschlämmung hauptsächlich Kalziumsulfatdihydrat und Wasser, das sind ungefähr 80 bis 100 %, vorzugsweise 90 Ms 100 Gev/,-% der Feststoffe, einschließlich des normalen Verschmutzungsanteils. Es ist nicht erwünscht, daß die Aufschlämmung Kalziumsulfatsemihydrat enthält. Der Aufschlämmung wird Kaliumsulfat zugesetzt, am günstigsten in fein verteilter fester i'orm, möglicherweise zusammen mit fein verteiltem festem Magnesumsalz, wie z. B₀ Magnesiumsulfat. Das Kaliumsalz kann als Lösung zugeführt werden, normalerweise wäßrig und vorzugsweise als konzentrierte Lösung, wie z. B. eine · substantiell gesättigte Lösung.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Herstellung von Gipsprodukten, besonders Gipsplatten und Formen für die Herstellung von Metalloder Keramikartikeln, gekennzeichnet dadurch, daß ein
Kaliumsalz, das mindestens 3 Gew.-% ausmacht, oder ein Magnesiumsalz geringerer Menge der Wasseraufschlämmung aus Kalziumsulfatdihydrat beigefügt wird und daß

das Gipsprodukt in bekannter Art und Weise geformt und weiterverarbeitet wird, wobei die Aufschlämmung bei einer

ο
'i'emperatur unter 70 C gehalten wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufschlämmung unter 55 ⁰C gehalten wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaliumsalz in fester Form oder in Form einer Lösung,
ähnlich einer Wasserlösung, auftritt.
4. Verfahren nach Punkt 1 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaliumsalz aus Kaliumsulfat besteht,
5. Verfahren nach Punkt 1 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaliumsalz aus Kaliumhydrogenkarbonat besteht.

6ο Verfahren nach Punkt 1 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Kaliumsalz aus Kaliumtetraborat besteht.
7. Verfahren nach den Punkten 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Gestaltung aes ^Gipses mittels Mikrowellenstrahlung vollendet wird.

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8. Verfahren nach den Punkten 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß zur Bildung eines verfestigten Kalziumsulfatdihydrats Kaliumsalz sowie Kalziumsulfatdihydrataufschlämmung einsetzbar ist. . '

9· Verfahren nach den Punkten 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Gipsprodukte zumindest teilweise aus einer Masse aus Kalziumsulfatdihydratkristallen, durchsetzt mit Kristallen aus Kaliumsulfat-Kalziumsulfat-Hydrat oder Kaliumsulfat-Magnesiumsulfat-Kalziumsulfat-Hydrat herstellbar sind.