DE1471024C - Verfahren zur Herstellung von Hart gips - Google Patents

Description

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Es ist bekannt, Plaster herzustellen, indem man ge- behandlung im Autoklav nach dem erfindungsgemäßen

pulverten Rohgips entweder alleine erhitzt oder in Verfahren erhält man ein lockeres, verhältnismäßig

Wasser oder Dampf in einem Autoklav bei Tempera- grobkristallines Produkt, welches sich ausgießen läßt

türen zwischen 120 und 17O⁰C, woraufhin das feuchte und das unter Zusatz einer geringen Wassermenge

Produkt getrocknet wird. Die für die Herstellung von 5 leicht in gießfähiger Konsistenz aufgerührt werden

Plaster auf diese Weise erforderliche Wassermenge ist kann. Der daraus erhaltene Hartgips benötigt für

relativ hoch, so daß die mechanische Festigkeit des gießfähige Konsistenz gegenüber nach ■ bekannten

ausgehärteten Produkts nicht gut ist. Verfahren hergestelltem Hartgips wesentlich weniger

Es wurde bereits ein Verfahren bekannt, Produkte Wasser und besitzt eine bessere Druckfestigkeit. Der

in einem Autoklav mit weniger Wasser herzustellen, to Autoklavenaustrag läßt sich direkt naß zerkleinern,

deren Festigkeit dann besser sein soll. Hierzu wird von gegebenenfalls kann man noch etwas Wasser zu-

Gipsknorpeln ausgegangen, jedoch ist Knorpelmaterial fügen.

als Rohprodukt weniger leicht zu verarbeiten als Mehl, Man erhält einen sogenannten α-Plaster oder Hart-

und außerdem führt dieses Verfahren nicht zu einem gips. Wegen der angewandten geringen Wassermenge

Produkt, welches weniger Wasser zum Abbinden 15 sind auch geringere Mengen an organischen Säuren

benötigt. . oder deren Salze als K.ristallisatoren anzuwenden,

Um nun einen Hartgips zu erhalten, welcher weniger nämlich 0,025 bis 0.067%· berechnet auf das Trocken-Anmachwasser für das Abbinden benötigt und welcher gewicht von Gips. Die optimale Menge an Zusätzen zu höherer Festigkeit führt, hat man auch bereits in schwankt mit der Art des Rohgipses. Wird eine dereinem Autoklav ein Gemisch von Gipsmehl und 20 artig geringe Wassermenge in dem eingesetzten Gips-Wasser mit einem Zusatz von Bernstein-, Malein-, gemisch angewandt, ist auch die Tendenz der Fest-Zitronen-, Phthal- oder Apfelsäure und/oder deren stoffe zur Abscheidung relativ gering, dadurch wird lösliche Salze versehen und während des Kochens es leichter, während des Brennens das Gemisch auch heftig gerührt. Wegen dieser Notwendigkeit, die in ruhendem Zustand in einem im wesentlichen Mischung zu rühren, erfordern diese Verfahren die 25 homogenen Zustand zu erhalten.
Anwendung einer großen Wassermenge, die schließlich Es wurde auch gefunden, daß die Vermeidung von. vollständig, z. B. durch Filtrieren, Zentrifugieren und Turbulenz in dem Gemisch während des Brennens Trocknen, zu entfernen ist. oder Entwässerns die Bildung von viel größeren

In der Literaturstelle »Silikattechnik«, 11, 1960, Anhydritkristallen begünstigt. Dies ist von besonderer

Nr. 4, S. 125 bis 179, ist ein Bericht über orientierende 30 Wichtigkeit, da sich größere Kristalle leichter fil-

Untersuchungen gegeben über verschiedene Möglich- trieren lassen und leichter zu bestimmter Korngröße

keiten des Gipskochens, jedoch wird am Ende dieses zerkleinert werden, maximale Verdichtung geben und

Berichts darauf hingewiesen, daß noch umfangreiche zu einer festeren, abgebundenen Masse führen. Nach

weitere Arbeiten erforderlich sind, um auf Grund einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungs-

dieser orientierenden Untersuchungen in der Groß- 35 gemäßen Verfahrens wird das Gemisch in im wesent-

technik anwendare Verfahren vorschlagen zu können. liehen ruhendem Zustand erhitzt. Das Gemisch kann

Unter anderem wurden Untersuchungen mit ruhen- jedoch auch sehr langsam gerührt und/oder von Zeit

dem Gut im Autoklav und einem Wassergehalt von zu Zeit derart gemischt werden, daß die Bildung

etwa 30°/o durchgeführt. Es zeigte sich dabei, daß großer Kristalle nicht gestört wird,

nach Beendigung der Kochbehandlung der Auto- 40 Wenn das Brennen beendet ist, ist es vorteilhaft, die

klaveninhalt eine fest abgebundene, harte Masse aus ₍ Masse zu bewegen, gegebenenfalls unter Einführung

winzigen verfilzten Halbhydratkristallen ist, die sich von zusätzlich Wasser, um die Austragung aus dem

nur mit großen Schwierigkeiten aus dem Autoklav . Autoklav zu erleichtern.

austragen und zerkleinern läßt. Der auf diese Weise Von obigen Säuren oder deren Salzen kann man eine

hergestellte Plaster benötigt für Gießkonsistenz einen 45 öder mehrere verwenden. Die anzuwendenden Mengen

hohen Wasseranteil.die Druckfestigkeit ist verhältnis- stehen in Verbindung mit dem Verhältnis von Wasser

mäßig gering. Ein nach diesen Angaben der Literatur- zu Gips, und zwar erhält man bei einem Verhältnis

stelle Silikattechnik hergestelltes Produkt ist in der am unteren Ende des Bereichs ein pastöses Gemisch,

Praxis unbrauchbar, wie auch noch in dem Vergleichs-,.: in der Mitte des Bereiches eine schlammartige Mi-

versuch erläutert wird. 50 schung und am oberen Ende des Bereiches einen

Die Erfindung betrifft nun ein neues Kochverfahren gießfähigen Schlamm.

für die Gipsmehle unter Verwendung von Mineral- Das erfindungsgemäße Verfahren kann man in isatoren und gestattet die Herstellung von Plaster einem Autoklav oder anderen Druckkochern, durchhoher Qualität. Das erfindungsgemäße Verfahren zur führen. Die geringen Wassermengen, welche zum ErHerstellung von Hartgips durch Erhitzen eines wäßri- 55 hitzen notwendig und die schließlich entfernt werden gen Gemisches von Gipsmehl und einer oder mehrerer müssen, stellen einen wichtigen wirtschaftlichen Vor-Säuren in Form der Bernstein-, Zitronen-, Phthal-, teil dar. Es ist auch sehr zweckmäßig, so geringe Men-Malein-, Itakon- oder Apfelsäure und/oder deren gen der relativ kostspieligen Kristallisatoren oder wasserlösliche Salze oder andere Verbindungen unter Mineralisatoren nach der Erfindung zu verwenden. Druck ist nun dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse 60 Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren bei mit 25 bis 67% Wasser und 0,025 bis 0,067 Gewichts- gleicher Chargengröße wie bekannte Verfahren in prozent Mincralisatoren, bezogen auf das Trocken- kleineren Autoklaven durchgeführt werden,
gewicht des Gipses, in im wesentlichen ruhendem Als Zusatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Zustand bzw. unter langsamem und/oder zeitweise scheinen Bernsteinsäure und ihre wasserlöslichen unterbrochenem Rühren erhitzt wird. Mit der Koch- 65 Salze die besten Resultate zu ergeben. Als besonders temperatur geht man vorzugsweise bis 160^cC. Ein zweckmäßig erwiesen sich Zitronen-, Malein- und Dampfdruck im Autoklav von etwa 2,8 atü hat sich Apfelsäure sowie deren lösliche Salze für die Aufais zweckmäßig erwiesen. Nach Beendigung der Koch- arbeitung von als Nebenprodukt anfallendem Gips.

Außer den oben aufgeführten organischen Säuren als Kristallisatoren in ihrer freien Form kann man auch Derivate verwenden, wie Methylsuccinate und ähnliche Ester, sowie Itaconsäure.

Wenn, die Wassermenge in dem Autoklav nach der Kochung für die Austragung ungenügend ist und in einer Naßmühle nicht gut gemahlen werden könnte, kann man Wasser der gewünschten Temperatur in die Naßmühle einbringen, um das Mahlen zu erleichtern oder die anschließende Anwendung des feuchten Piastergemisches zu ermöglichen.

Es wird vorgezogen, ein neutrales Gemisch in dem Autoklav zu behandeln. Die meisten Rohgipse enthalten genügend Carbonate, um die Azitität der Säurezusätze zu neutralisieren.

Im allgemeinen kann man sagen, daß, je gröber der Rohgips war, um so größer die Kristalle des HaIbhydräts und um so länger die erforderliche Kochzeit bei gegebenem Druck und Temperatur sind.

In folgender Tabelle sind Beispiele für Temperatur, Zeit und Druck beim Entwässern nach der Erfindung zusammengefaßt.

Temperatur	Dampfdruck	Zeit
0C	atü	Minuten
126	1,4	60 bis 200
141.5	2,8	15 bis 60
153,0	4,2	10 bis 30
160,0	5,25	10 bis 20

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel];
Es wird ein Gemisch hergestellt aus

4000 g Gips (Newark, <1,676 mm).

2666 g Wasser (66,7 Gewichtsprozent),

2,6 g Bernsteinsäure (0,067 Gewichtsprozent), 2,66 g Kreide (0,067 Gewichtsprozent)

und 30 Minuten bei einer Temperatur von 141,6^CC und einem Druck von 2,8 atü ohne Rühren oder Mischen in einem Autoklav behandelt. Die erhaltenen Kristalle des Hartgipses hatten eine durchschnittliche Breite von 45 μηι und eine Länge bis zu 270 μηι.

Beispiel 2
Es wurde eine Mischung hergestellt aus

4000 g Gips (Mountfiel, 80% <0.152 mm),
1000 g Wasser (25 Gewichtsprozent),

1 g Bernsteinsäure (0,025 Gewichtsprozent),
1 g Kreide (0,025 Gewichtsprozent)

und 30 Minuten bei 141,6°C und einem Druck von 2,8 atü ohne Rühren oder Mischung in einem Autoklav behandelt. Die Kristalle des erhaltenen Plasters hatten eine durchschnittliche Breite von 45 μηι und eine Länge bis zu 350 μηι.

B e i s ρ i e 1 3
Es wurde eine Mischung hergestellt aus

101,6 kg Gips, 100% < 1 mm, 95% < 0,251mm,

67,8 kg Wasser (66,7 Gewichtsprozent),
681,0 g Bernsteinsäure (0,067 Gewichtsprozent)

und 27 Minuten bei 141,6"C und einem Druck von 2,8 atü ohne Rühren oder Mischunuen in einem Autoklav behandelt. Die Kristallgröße des erhaltenen Plasters lag zwischen 100 und 500 am.

B e i s ρ i e I 4 .

Ein Gemisch entsprechend Beispiel 3 wurde 30 Minuten unter sonst gleichen Bedingungen im Autoklav behandelt, jedoch alle 2 Minuten während 5 Sekunden gerührt. Man erhielt ebenfalls Kristalle mit einer Korngröße von 100 bis 500 am.

Beispiels .

Es wurde ein Gemisch hergestellt aus

127 kg Gips, <l,676mm (Hawton).
j. 84,2 kg Wasser (66,6 Gewichtsprozent).

85Og Bernsteinsäure (0,067 Gewichtprozeiit)

und 30 Minuten bei 141,6⁰C und einem Druck von 2,8 atü im Autoklav erhitzt, dabei wurde das Gemisch alle 2 Minuten 5 Sekunden gerührt. Man erhielt einen Plaster mit einer Korngröße von 100 bis 500 μηι.

B e i s ρ i e 1 6

100 Teile Gips, <0,6 mm (Newark).
50 Gewichtsteile Wasser,
0.05 Gewichtsteile Zitronensäure.
■ 0,05 Gewichtsteile Calciumcarbonat

wurden gemischt und ohne Rühren 1 Stunde bei 141,6°C und 2,8 atü im Autoklav behandelt. Das kristalline Halbhydrat bestand aus großen Kristallen mit einer Länge bis zu 500 μηι. durchschnittlich 135 μιη.

Beispiel7 ■ '

1 s ρ 1 e 1

Rezeptur entsprechend Beispiel 6. jedoch wurde an Stelle von Zitronensäure Phthalsäure verwendet. Man erhielt ungefähr das gleiche Produkt.

Beispiels

100 Teile ausgefällter Gips.
60 Teile Wasser,
0,06 Teile Maleinsäure,
0,06 Teile Calciumcarbonat

wurden gemischt und wie im Beispiel 6 angegeben behandelt. Man erhielt Halbhydratkristalle mit einer Länge bis zu 65 μηι, durchschnittlich 45 μηι.

Wird statt Maleinsäure Apfelsäure verwendet, so erhält man einen Plaster mit einer Korngröße bis zu 90 μιη, durchschnittlich 60 μηι.

Vergleichsversuch

Im Sinne der Anweisungen aus »Silikateehnik«. 11, I960, Nr. 4, S. !76. rechte Spalte, wurden folgende Versuche durchgeführt:

A. 300 g feingemahlener Rohcips »1 lawtongypsiim«. Reinheit 99,5%, Siebanalyse" 100% ^0.353 mm. 52% <0,152mm. 28%, <0.064 mm. wurden mit 90 cm³ Wasser angemacht und in eine Blechdose auf einer kleinen Unterlage in den Autoklav eingesetzt. Während 3 Stunden wurde in ruhendem Zustand in dem Autoklav eine Wasserdampfatmosphäre von 2 atü bei 120°C aufrechterhalten. Dann wurden Autoklav und Blechbehälter geöffnet. Es zeigte sich, daß dieser eine harte Masse von verfilzten, nadehirtigen Halbhydratkristallen enthielt, die ohne Anwendung von Hammer und Meißel aus dem Behälter nicht entfernt werden konnte. Der Behälter mit dem Piaster wurde

nun in einem Trockenschrank in 20 Stunden bei 100⁰C getrocknet und danach der Glühverlust von 15% ermittelt.

Der trockene Plaster wurde" nun aus dem Behälter herausgemeißelt und die Klumpen in einer Laboratioriumsschwinghammermühle auf 0,15 mm gemahlen und durch ein O.178-mm-Sieb gesiebt.

Es wurde die normale Gießkonsistenz des Plasters ermittelt, und zwar zeigte sich, daß man für ein eben gießbares Gemisch 62.5 Gewichtsteile Wasser auf 100 Gewichtsteile Plaster benötigt.

Bei normaler Konsistenz ergab sich die Druckfestigkeit des trockenen Plasters mit 23,8 kg/cm².

B. Der Versuch wurde wiederholt, jedoch erfindungsgemäß 0,18 g Natriumsuccinat in den angewandten 90 cm³ Wasser gelöst. In diesem Fall würde die Kochzeit des Plasters im Autoklav auf 8 Stunden erhöht.

Nach Beendigung der Autoklavenbehandlung zeigte sich, daß der Behälter einen weichen Schlamm von großen, platten Halbhydratkristallen enthielt, über denen Wasser stand. Das Produkt ließ sich mit einer Spatel zu einem Schlamm aufrühren, der leicht in einer Porzellanschale gegossen werden konnte. Dieser wurde dann wie oben getrocknet.

Glühverlust nach dem Trocknen 14,8 °/o·

Das trockene Produkt wurde nun wie oben gemahlen und gesiebt. Man erhielt ein frei fließendes Pulver.

Die normale Gießkonsistenz war bereits mit 38,5 Gewichtsteilen Wasser auf 100 Gewichtsteile Plaster erreicht. Die Druckfestigkeit des trockenen Plasters bei normaler Konsistenz betrug 46,1 kg/cm².

Aus obigen Versuchen geht hervor, daß bei ruhender Autoklavenbehandlung ohne Zusatz von Mineralisatoren man ein hartes, nur außerordentlich schwer aufzuarbeitendes Produkt erhält, hingegen wird durch erfindungsgemäßen Zusatz einer geringen Menge an Mineralisatoren ein lockeres kristallines Material erhalten, welches sieht leicht weiterverarbeiten läßt. Mit dem erfindungsgemäßen Plaster ist die normale Gießkonsistenz wesentlich geringer, die Druckfestigkeit jedoch angenähert doppelt so hoch als bei den bekannten Produkten bei ruhender Autoklavenbehandlung ohne Zusatz von Mineralisatoren.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Härtgips durch Erhitzen eines wäßrigen Gemischs von Gipsmehl und einer oder mehreren Säuren in Form der Bernstein-, Zitronen-, Phthal-, Malein-, Itacon- oder Apfelsäure und/oder deren wasserlösliche Salze oder anderer Verbindungen unter Druck, dadurch gekennzeichnet, daß eine Masse mit 25 bis 67°/₀ Wasser und 0,025 bis 0,067 Gewichtsprozent der Säuren und/oder ihrer Salze, bezogen auf das trockene Gewicht des Gipses, in im wesentlichen ruhendem Zustand bzw. unter langsamen und/oder zeitweise unterbrochenem Rühren erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bis auf eine Temperatur von 160°C erhitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man unter einem Druck von etwa 2,8 atü erhitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Beendigung der Entwässerung zur Erleichterung des Austragens das Gemisch rührt oder bewegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Beendigung des Entwässerns in den Autoklav Wasser einführt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem Autoklav ausgetragene feuchte Produkt bei einer solchen Temperatur naß mahlt, daß kein Abbinden stattfindet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Mühle Wasser zusetzt.