DE2462107A1

DE2462107A1 - Verfahren zur herstellung von formkoerpern aus kunststoffverstaerktem gips

Info

Publication number: DE2462107A1
Application number: DE19742462107
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1973-05-17
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1975-11-27
Also published as: DE2462107B2; DE2424066A1; DE2424066B2; DE2462107C3; GB1443859A

Description

Idemitsu Kosan Kabushiki Kaisha (Idemitsu Kosan Co., Ltd.)

Tokio (Japan)

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kunststoffverstärktem Gips

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kunststoff ν erstarktem Gipshalbhydrat oder Anhydrit. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, bei dem eine Kunststoffverstärkungsbehandlung' auf Gipshalbhydrat oder Anhydrit angewendet und die Formkörper anschließend einer Kompressionsbehandlung bei einer über der Flüssigkeit sbeginntempera tür des Kunststoffes liegenden Temperatur unterworfen werden, um die Festigkeit der Formkörper zu verbessern.

Gips ist leicht formbar und lenn Gegenstände mit einer schönen Oberfläche bilden. So wird Gips in weitem Umfang als

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Rohmaterial zum Herstellen von Kunsthandwerkerzeugnissen, Möbeln, täglichen Gebrauchsgegenständen und Baumaterialelementen verwendet, weist indessen andererseits den Nachteil auf, daß er stoßempfindlich und leicht zerbrechlich ist. Es wurden schon verschiedene Verfahren zur Verstärkung von Gipsformkörρerη vorgeschlagen, um diesen Nachteil zu beseitigen. So ist z. B. die Herstellung von verstärktem Gips durch Imprägnieren von Gipsdihydrat, das durch Hydratation von kalziniertem Gips erhalten ist, mit einem polymerisierbaren Monomeren wie Methylmethakrylat und nachfolgende Polymerisation des Monomeren durch Bestrahlung mit aktinischen Strahlen oder Erhitzen bekannt. Jedoch hat der so erhaltene verstärkte Gips die Nachteile, daß seine Festigkeit auch im Fall der Einführung einer bemerkenswert großen Kunststoffmenge in den Gips kaum verbessert wird und daß das Gipsdihydrat sein Kristallisationswasser bei einer Temperatur über 100 ⁰C aufgrund seiner Stoffeigenschaften verliert, weshalb die Verwendungsmöglichkeit des so verstärkten Gipses beschränkt ist. Außerdem ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch eine Kunststoffbehandlung von durch Dehydratation von Gipshydraten erhaltenem pulverförmigen Anhydrit bekannt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß ein homogenes Vermischen von Anhydrit in einer solchen Pulverform mit einem Kunststoff bei der Kunststoffbehandlung so schwierig ist,daß. es einen umständlichen Vorgang wie eine Suspensionsmethode erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kunststoffverstärktem Gips zu entwickeln, das zu Formkörpern erhöhter Festigkeit und gleichzeitig guter Wasserbeständigkeit und Wärmebeständigkeit führt.

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Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kunststoffverstärktem Gips, mit dem Kennzeichen,daß man Gipshalbhydrat und/oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff Wasser zusetzt, diese Mischung knetet, zu Körnern formt und zu Gipsdihydrat-Körnern erhärten läßt, anschließend die Gipsdihydrat-Körner durch Kalzinieren in Gipshalbhydrat- oder Anhydrit körner umwandelt, diese Körner mit einem polymerisierbaren Monomeren imprägniert, die imprägnierten Körner unter Polymerisationsbedingungen aussetzt und danach die erhaltenen imprägnierten Körner direkt oder nach Pulverisierung unter Druck und Erhitzen auf eine Temperatur über der Flüssigkeitsbeginntemperatur des Kunststoffes zu einer gewünschten Gestalt formt.

In Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, die imprägnierten Körner zwischen dem Aussetzen unter Polymerisationsbedingungen und dem Formen zur gewünschten Gestalt unter Druck und Wärme entweder direkt oder nach Pulverisierung noch mit einem pulverförmigen oder körnigen thermoplastischen Harz zu vermischen.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu Formkörpern höherer Festigkeit als solcher Formkörper, bei deren .Herstellung die gleiche Verfahrensschrittfolge mit Ausnahme der Formung unter Druck und Wärme nach der Polymerisation bzw. mit Ausnahme dieser Formung nach zusätzlicher Zumisohung thermoplastischen Harzes angewandt wird. Außerdem sind die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper den zum Stand der Technik gehörenden FormkÖrpem an Festigkeit, Wasserbeständigkeit und Wärmebeständigkeit überlegen.

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Erfindungsgemäß vermischt man also Gipshalbhydrat oder Anhydrit oder eine Mischung davon, gegebenenfalls mit einem geeigneten Füllstoff,, mit Wasser und formt diese Mischung in die gewünschte Gestalt, d. h. zu Körnern, Diese läßt man, wie sie sind, stehen, wodurch sich Körner aus erhärtetem Gipsdihydrat bilden. Die erhärteten Körner werden dann kalziniert, um eine Entwässerung zu bewirken, wodurch sich Körner aus Gipshalbhydrät oder Anhydrit bilden. Diese werden dann mit einem polymerisierbaren Monomeren imprägniert und der Polymerisation des Monomeren unterworfen. Als Ausgangs material hierfür verwendbarer Gips kann «£·- oder ß-Gipshalbhydrat oder Anhydrit oder eine Mischung davon sein. Der Gips kann allein oder in Mischung mit einem Füllstoff, wiejz. B. einem leichtgewichtigen Rahmenwerk, verschiedenen Fasern und Pulvern verwendet werden.

Wenn Wasser solchem Ausgangsmaterial zugesetzt wird und n&n die Mischung zu einer gewünschten Gestalt oder Körnern formt und stehen läßt, erhärten diese nach und nach unter Bildung erhärteten Gipsdihydrats (CaSO₂^.2HgO). Durch Erhitzen zwecks Entwässerung wandelt sich Gipsdihydrat bei etwa 100 bis IJO ⁰C in Gipshalbhydrat (CaSO^.g· HgO) und bei 160 bis 200 ⁰C in Anhydrit (CaSO^) um. Die so erhaltenen Formkörner aus Gipshalbhydrat oder Anhydrit werden dann mit einem flüssigen Monomeren imprägniert und in üblicher Weise zur Erzeugung von Formkörnern aus kunststoff ν erstarktem Gips polymerisiert.

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Beispiele für das erfindungsgemäß verwendbare Monomere zum Verstärken von Gips sind Akrylsäure und Methakrylsäure sowie deren Ester, Vinylchlorid, Vinylacetat, Vinylpropionat, Styrol, verschiedene Olefine und verschiedene Diene usw. Man kann diese MoncJeren allein oder in Mischung von wenigstens

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zweien verwenden. Wenn zweckmäßig, können diese Monomeren vorab bis zu einem gewissen Grad vorpolymerisiert werden, um flüssige Oligomeren zu bilden, und dann in dieser Form für die Imprägnierungsbehandlung verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird das in den Gips durch Imprägnieren eingebrachte Monomere polymerisiert und dann unter Druck auf eine Temperatur über der Flussigkeitsbeginntemperatur des Kunststoffes erhitzt, um ein Einwandern des geschmolzenen Kunststoffes in die Zwischenräume bzw. Poren zu ermöglichen, die durch Kontraktion während der Polymerisation und durch Entwässerung zur Entfernung des Kristallisationswassers gebildet wurden.

Falls ein vorab zu einer gewünschten Gestalt geformter Gipskörper gemäß obiger Beschreibung behandelt wird, läßt sich die Verstärkung des Formkörpers einfach durch Abkühlen des der Kompressionsbehandlung unterworf.enen Körpers erreichen.

Werden erfindungsgemäß Gipskörner in der genannten Weise verarbeitet, so formt man die Körner als solche oder nach Pulverisierung unter Hitze und Druck zur gewünschten Gestalt, wobei, falls zweckmäßig, vorher eine Zumischung von pulverigem oder körnigem thermoplastischen Harz erfolgt. Der Formungsvorgang läuft dabei mittels Druckformens, Strangpressens, Spritzformens u. dgl. ab. Beispiele für das zusammen mit den Körnern verwendete thermoplastische Harz umfassen Polymere und Copolymere von Akryl- und Methakrylsäure und deren Estern, Vinylchlorid, Vinylacetat und -

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Propionat, Styrol und verschiedene Arten von Olefinen und Dienen.

Falls eine Mischung der Körner und des Kunststoffes der Formungsbehandlung unterworfen wird, knetet man den Gips und den Kunststoff vorher sorgfältig mit einem Bambiiry-Mis eher oder dergleichen.

Die Festigkeit der Formkörper läßt sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem Gipshalbhydrat oder Anhydrit mit einem Kunststoff imprägniert wird, wie erwähnt, im Vergleich mit dem bekannten Verfahren, das eine Imprägnierung von Gipsdihydrat mit Kunststoff vorsieht, erheblich verbessern. Dieser Unterschied wird im Fall der Imprägnierung von Gipsformkörpern mit einem geringen Porengehalt und geringer Kunststoffimprägniermenge noch auffälliger, Die Festigkeit des erfindungsgemäß herges teilten Formkörpers ist doppelt oder mehrfach so hoch wie die Festigkeit von nach bekannten Verfahren hergestellten Formkörpern.

Der Grund, weshalb die Formkörper gemäß der Erfindung eine so hohe Festigkeit aufweisen, ist wahrscheinlich der Tatsache zuzuschreiben, daß durch Austreiben des Kristallwassers gebildete feine Poren mit Kunststoff gefüllt werden und der durch das Kristallwasser verursachte polymerisationsinhibierende Effekt aufgrund der Dehydratation verlorengeht.

Zusammenfassend ergibt sich, daß man nach dem erfindungs gemäßen Verfahren Gipsformkörper mit ausgezeichneter Wasserbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Festigkeit mit einer geringeren Kunststoffmenge erhalten kann. Solche Formkörper sind als Rohstoff zum Herstellen von BaumateriaIelementen, Kunsthandwerkeerzeugnissen, Möbeln und täglichen

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Gebrauchsgegenständen brauchbar.

Die Erfindung wird im einzelnen anhand einiget" Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Beispiel 1

100 g von kalziniertem «^-Gips wurden JO g Wasser zugesetzt, und die Mischung wurde sorgfältig gerührt und zu körnigen Teilchen mit einer Abmessung von etwa 3 χ 5 χ 3 mm gegossen. Man ließ die Teilchen 24 Stunden bei Raumtemperatur stehen und trocknete sie dann 16 Stunden bei 60 ⁰C,

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um körnige Teilchen aus Gipsfiydrat zu erhalten. Die körnigen Teilchen wurden 16 Stunden bei l80 ⁰C kalziniert, um das Kristallwasser völlig auszutreiben, wodurch körnige Teilchen aus Anhydrit erhalten wurden. Die entwässerten körnigen Teilchen wurden dann unter vermindertem Druck mit monomer em Methylmetba'krylat imprägniert, das 1 Gew.-J^ Azo-bisisobutyronitril enthielt. Die Teilchen wurden in Aluminiumfolie eingeschlossen und für 16 Stunden in einen auf 6o ⁰C gehaltenen Heißblastrockner eingebracht, um die Polymerisation des Monomeren zu bewirken. Das erhaltene gehärtete Erzeugnis aus verstärktem Anhydrit enthielt etwa 22 Gew.-^ Kunststoffe. Nachdem das körnige Produkt auf Durchmesser von 1 mm unterteilt unä einer Druokformung unter Erhitzung unterworfen war, die 15 Minuten bei einer Formtemperatur von 220 ⁰C und einem Formdruck von 40Ö kg/cm durchgeführt wurde, erhielt man einen Formkörper, in dem Anhydrit völlig mit dem Polymeren verbunden war. Das erhaltene Erzeugnis hatte ein spezifisches Gewicht von l,8o g/crrr und eine Biegefestigkeit von 28? kg/cm².

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Beispiel 2

Ein Versuch wurde in einer der im Beispiel 1 beschriebenen ähnlichen Weise mit der Ausnahme durchgeführt, daß die verwendete Wassermenge 50 g war. Es wurde ein Erzeugnis mit einem Kunststoffgehalt von 29 Gew.-^ erhalten, das ein spezifisches Gewicht von 1,63 g/cm und eine

Biegefestigkeit von 377 kg/cm aufwies.

Beispiel 3

100 g der im Beispiel 1 erhaltenen, auf Durchmesser von 1 mm unterteilten körnigen Teilchen wurden homogen mit 56 g eines Methakrylharzes ("Acrylicon AC" der Firma Mitsubishi Rayon) vermischt, und die Mischung wurde einem Heißformpressen unterworfen, das bei einer Formtemperatur von 220 ⁰C und einem Formdruck von 200 kg/cm durchgeführt wurde, wodurch man einen Formkörper mit einem spezifischen Gewicht von 1,45 g/cm und einer Biegefestigkeit von 520 kg/cm² erhielt.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus kunststoff ν er stärkt em Gips, dadurch gekennzeichnet, daß man Gipshalbhydrat und/oder Anhydrit mit oder ohne Füllstoff Wasser zusetzt, diese Mischung knetet, zu Körnern formt und zu Gipsdihydrat-Körnern erhärten läßt, anschließend die Gipsdihydrat-Körner durch Kalzinieren in Gipshalbhydrat- oder Anhydrit körner umwandelt, diese Körner mit einem polymerisierbaren Monomeren imprägniert, die imprägnierten Körner unter Polymerisationsbedingungen aussetzt und danach die erhaltenen imprägnierten Körner direkt oder nach Pulverisierung unter Druck und Erhitzen auf eine Temperatur über der Flüssigkeitsbeginntemperatur des Kunststoffes zu einer gewünschten Gestalt formt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die imprägnierten Körper zwischen dem Aussetzen unter Polymerisationsbedingungen und dem Formen zur gewünschten Gestalt unter Druck und Wärme entweder direkt oder nach Pulverisierung noch mit einem pulverförmigen oder körnigen thermoplastischen Harz vermischt.

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