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DE2419562C2 - Verfahren zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit von Formkörpern auf der Basis von Gips - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit von Formkörpern auf der Basis von Gips

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Publication number
DE2419562C2
DE2419562C2 DE2419562A DE2419562A DE2419562C2 DE 2419562 C2 DE2419562 C2 DE 2419562C2 DE 2419562 A DE2419562 A DE 2419562A DE 2419562 A DE2419562 A DE 2419562A DE 2419562 C2 DE2419562 C2 DE 2419562C2
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DE
Germany
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plaster
paris
calcium silicate
strength
deformation
Prior art date
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DE2419562A
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English (en)
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DE2419562A1 (de
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Masato Toyonaka Osaka Matsuo
Hiroki Hirakata Osaka Yamakita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Nippon Synthetic Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority claimed from JP13504073A external-priority patent/JPS5644028B2/ja
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Publication of DE2419562A1 publication Critical patent/DE2419562A1/de
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Description

Gips ist fast überall auf der Welt billig erhältlich und daraus hergestellte Formkörper bzw. Preßlinge weisen eine vergleichsweise hohe Festigkeit bei Normaltemperatur auf, so daß Gipsformkörper als Baumaterialien, z. B. «> als Platten (Paneele) und Blöcke für Wände und Decken, verwendet werden können. Gipsformkörper werden In Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 1953, Band 4, Seite 213, In Römpp, Chemielexikon, 1972, Band 1, Seite 485 und In der DE-AS 14 71 008 beschrieben. Sie haben jedoch eine hohe Schüttdichte und eine geringe Feuerbeständigkeit, d. h. wenn sie auf hohe Temperatur erhitzt werden, nimmt Ihre mechanische Festigkeit, beispielsweise Ihre Biegefestigkeit oder Druckfestigkeit, übermäßig stark ab und häufig tritt eine Schrumpfung, Deformation oder Rlßblldung auf. Glpsformkörper sind daher als moderne Baumaterialien nicht verwendbar, da diese eine geringe Schüttdichte und bessere Wärmelsolatlonselgenschaften aufweisen müssen.
Es wurde bereits ein Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Gipsformkörpern durch Zumischen eines Verstärkungsmaterlals, wie z. B. von Cellulosefasern, Mineralfasern, wie Asbest- oder Steinwolle, oder durch Einmischen von Perlit In Gips vorgesch'agen, ein solches Verfahren reicht jedoch nicht aus, um die Feuerbeständigkeit der Formkörper (Preßlinge) zu verbessern.
Aufgabe der Erfindung 1st daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Verbesserung der Feuerbeständlgkelt von Formkörpern, die Gips als Hauptkomponente enthalten und eine verbesserte mechanische Festigkeit und Feuerbeständigkeit aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch das In den Patentansprüchen beschriebene Verfahren gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden feuer- b() beständige Formkörper erhalten, die neben einer verbesserten mechanischen Festigkeit und Feuerbeständigkeit eine verbesserte Wasserbeständigkeit besitzen und als Baumaterialien nicht nur für den Innenausbau, sondern auch für den Außenausbau verwendet werden können. b5
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird kristallines Calciumsillcat In der anspruchsgemäß definierten spezifischen Menge In Gips eingearbeitet, wobei der Gips mit kristallinem Calciumsillcat und Wasser gemischt, die erhaltene Aufschlämmung unter Druck geformt und die Rohformkörper getrocknet werden. Die dabei erhaltenen Formkörper bzw. Preßlinge weisen Im Vergleich zu üblichen Formkörpern aus Gips eine geringe Schüttdichte auf. Durch die Erfindung werden somit die Feuerbeständlgkeltselgenschaften, die den größten Mangel der konventionellen Glpsfoimkörper darstellen, verbessert.
Es wurde auch gefunden, daß durch Zugabe von Zement zu den oben erwähnten Bestandteilen die Wasserbeständlgkelt der feuerbeständigen Formkörper verbessert werden kann.
Als kristallines Calciumsillcat können erfinüungsgemäß die bekannten kristallinen Calclumslllcate verwendet werden, die dadurch erhalten werden, daß man eine Slliciumdloxldkomponente, wie z. B. Kieselsand oder Diatomeenerde, eine Calclumquelle, wie gebrannten Kalk oder gelöschten Kalk, und Wasser einer hydrothermalen Reaktion bei hoher Temperatur unter hohem Druck unterwirft. Zu den erfindungsgemäß verwendbaren kristallinen Calclumslllcaten gehören Xonotllt (6CaO · 6SlO: · H2O) und Tobermorit (6CaO · 5SlO; · 6H;O), die auf Wunsch durch entsprechende Auswahl der hydrothermalen Reaktionsbedingungen hergestellt werden können. Insbesondere Tobermorlt hat den Vorteil, daß die Ausgangsmaterialien aus einem breiten Bereich ausgewählt werden können und daß die hydrothermale Reaktion unter mäßigen Bedingungen durchgeführt werden kann.
In der US-PS 31 OO 156 und der US-PS 33 17 643 werden zwar feuerbeständige Formkörper beschrieben, die aus Calciumsillcat, nämlich aus Tobermorlt oder Xonotllt allein bestehen. Es Ist jedoch nachteilig, feuerbeständige Formkörper nur aus kristallinem Calciumsillcat herzustellen, well kristallines Calciumsillcat teuer Ist, da zu seiner Herstellung Hochtemperatur- und Hochdruck-Verfaren angewendet werden müssen und deshalb die kontinuierliche Herstellung unmöglich Ist und well auch ein beträchtlicher Formungsdruck angewendet werden muß, um Formkörper mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit daraus herzustellen. Erfindungsgemäß kann jedoch ein Formkörper mit einer hohen mechanischen Festigkeit unter Anwendung verhältnismäßig niedriger Drücke hergestellt werden, Indem man kristallines Calciumsillcat In Gips einarbeitet.
Beispiele für Gips, der erfindungsgemäß verwendet werden kann, sind natürlicher Gips, calcinlerter Gips vom Jf- und /i-Typ und löslicher wasserfreier Gips mit hydraulischen Eigenschaften.
Bei der Durchführung der Erfindung wird das kristalline Calclumslllcai In einem Verhältnis von 5 bis 100, vorzugsweise von 10 bis 40 Gew.-96 zu dem Gips verwendet. Ist die Menge des kristallinen Calclumslllcats geringer als 5 Gew.-%, bezogen auf Gips, können die Feuerbeständlgkelt und die Wärmelsolatlonselgenschaften des daraus hergestellten Formkörpers nicht wesentlich verbessert werden. Wenn andererseits die Menge mehr als 100Gew.-%, bezogen auf den Gips, beträgt, nimmt die spezifische Festigkeit, die das Verhältnis der Biegefestigkeit oder Druckfestigkeit zur Schüttdichte darstellt, ab und es sind zur Herstellung von praktikablen Formkörpern auch extrem hohe Formdrücke erforderlich.
Gips und kristallines Calciumsillcat werden mit Wasser gemischt unter Bildung einer Aufschlämmung. Obgleich die Wassermenge theoretisch keiner speziellen Beschränkung unterliegt, wenn sie mehr als ausreichend Ist, um den Gips zu hydratisieren, wird sie In der Regel so gewählt, daß sie Innerhalb des Bereiches des 2,5fachen
bis 5fachen, vorzugsweise des 3- bis 4fachen des gesamten Feststoffgehaltes Hegt, da die Formung schwierig wird, wenn die Menge zu groß ist.
Die so erhaltene Aufschlämmung wird in eine Form gegossen und unter einem geeigneten Druck geformt unter Bildung eines Rohformkörpers, der dann getrocknet wird. Die Schottdichte und mechanische Festigkeit des so erhaltenen Formkörpers (Preßlings) hängen von dem Formdruck ab. Je höher der Druck 1st, um so höher ist die mechanische Festigkeit, die erzielt werden kann. Der Druck wird so gewählt, daß er innerhalb des Bereiches von 2,9 bis 49 bar liegt. In der Regel wird auch bei einem Druck von 2,9 bis 19,6 bar ein praktikabler Formkörper erhalten. Das Formen kann auf an sich bekannte Welse, beispielsweise durch Pressen, Extrudieren oder Gießen, durchgeführt werden.
Obgleich die Bedingungen zum Trocknen eines Rohformkörpers in Abhängigkeit von seiner Größe und Foim variieren, sollte die Trocknung bei einer Temperatur von nicht mehr als 100° C durchgeführt werden. In der Regel wird der Rohformkörper bei einer Temperatur von 70 bis 800C 15 bis 24 Stunden lang In einer Atmosphäre von zirkulierender Heißluft getrocknet. Ein anderes Trocknungsverfahren, das angewendet werden kann, ist die dielektrische Trocknung oder Mikrowellentrocknung, durch welche die Trocknungszelt verringert werden kann.
Erfindungsgemäß kann zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit vorzugsweise ein Füllstoff, wie z. B. Cellulosefaser^ Asbest, Glasfasern, Perlit oder Ton, neben kristallinem Calclumsillcat zugegeben werden.
Wenn außerdem mit kristallinem Calclumsillcat und Wasser Zement in Gips eingearbeitet wird, sind die dabei erhaltenen Formkörper nicht nur als Baumaterialien für den Innenausbau, sondern auch als Baumaterialien für den Außenausbau verwendbar, da durch auch die Wasserbeständigkeit der Formkörper extrem erhöht wird. In diesem Falle wird Zement In einem Verhältnis von 10 bis 30, vorzugsweise von 10 bis 20Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Gips und kristallinem Calclumsillcat, verwendet. Wenn die Menge unterhalb des oben angegebenen Bereiches Hegt, Ist keine merkliche Verbesserung der Wasserbeständigkeit zu erwarten. Wenn andererseits
Tabelle I
die Menge oberhalb des oben angegebenen Bereiches liegt, nimmt die Schüttdichte zu und die Feuerbeständigkeit nimmt ab. Als Zement können erfindungsgemäß die bekannten Zementarten verwendet werden, wie z. B. Portlandzement, Hochofenzement und Aluminlumoxidzement.
Beispiel 1
Pulverförmiger Kieselsand wurde mit gebranntem Kalk in einem Molverhältnis SlOj: CaO von 1:1,05 gemischt und dann wurde die erhaltene Mischung mit Wasser in einer solchen Menge versetzt, die dem 12fachen des Gesamtgewichtes der Mischung entsprach, und es wurde gemischt unter Bildung einer Aufschlämmung. Ein Autoklav wurde mit der Aufschlämmung beschickt und die hydrothermale Reaktion wurde 4 Stunden lang bei einer Temperatur von 220° C durchgeführt unter Bildung von Xonotllt.
Der so erhaltene Xonotlit wurde mit handelsüblichen Gipspulvern in den in der folgenden Tabelle I angegebenen Verhältnissen gemischt. Die erhaltene Mischung wurde mit Asbest und Wasser In einer Menge von 5 Gew.-% bzw. 300 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Mischung, gemischt und gerührt unter Bildung einer Aufschlämmung. Die Aufschlämmung wurde dann in eine Flußstahl-Form gegossen und unter Entfernung des Wassers unter dem in der folgenden Tabelle I angegebenen Druck gepreßt. Dann wurde der Rohformkörper aus der Form herausgenommen und 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 1000C getrocknet unter Bildung einer Platte einer Dicke von 2 cm.
Die Ergebnisse der Messung der mechanischen Festigkeit der Platten werden ebenfalls In der folgenden Tabelle I angegeben.
Die Biegefestigkeit wurde an einem 2 cm χ 2 cm χ 10 cm großen Teststück bei einer Spannweite von 7 cm und einer Belastungsgeschwindigkeit (-rate) des Kreuzkopfes der Testvorrichtung von 0,25 mm/min bestimmt.
Die Druckfestigkeit wurde an einem 2 cm χ 2 cm χ 2 cm großen Teststück bei einer Belastungsgeschwindigkeit des Kreuzkopfes von 1,0 mm/min bestimmt.
Gewichtsverhältnis
von kristallinem
Calciumsilical
zu Gips
Xonotlith : Gips		 Formdruck
bar		 Schüttdichte
g/cm3 		Biegefestig
keit
bar		 spezifische
Biegefestigkeit
Biegefestigkeit/
Schüttdichte		 Druck
festigkeit
bar		 spezifische
Druckfestigkeit
Druckfestigkeit/
Schüttdichte
1 : 9 12,7 0,91 55,8 61,3 61,3 67,4
34,3 1,12 90,8 81,1 113,4 101,3
49 1,23 114,7 93,3 144 117,1
2 : 8 12,7 0,83 63,3 76,3 63,6 76,6
34,3 1,06 102,9 97,1 107,8 101,7
49 1,18 136,2 115,4 147 124,6
3 : 7 12,7 0,68 36,6 53,8 45,6 67,1
34,3 0,87 61,3 70,5 83,1 95,5
49 0,98 76.8 78.4 105.8 107.9
5 : 5 12.7 0,56 29 51.8 26.7 47.7
34,3 0,77 58,7 76,2 67,5 87.7
49 0.88 77.2 87.7 82.9 94.2
5 Schüttdichte 24 19 562 Biegefestigkeit 6 spezifische
Druckfestigkeit
Fortsetzung Formdruck Biegefestigkeit/ Druck
Gewichtsverhältnis Biegefestig- spezifische Schüttdichte festigkeit Druckfestigkeit/
von kristallinem g/cm3 keil 64,1 Schüttdichte
Calciumsilicat 1,37 101,1 54,7
zu Gips bar 1,57 109,9 bar 218,5
Xonotlith : Gips 12,7 1J2 bar 41,9 74,9 276,3
0: 10 34,3 0,46 87,8 62 343 45
(Vergleich) 49 0,60 158,8 71 475,3 71,2
12,7 0,67 189,1 23 20,7 87,0
7 :3 34,3 0,30 19,3 78,6 42,7 45
(Vergleich) 49 0,35 37,2 89,3 58,3 86,9
12,7 0,45 47,6 13,5 104,9
10 :0 34,3 6,9 30,4
(Vergleich) 49 27,5 47,2
40,2
Außerdem wurden die Feuerbeständigkeitseigenschaften (Feuerhemmeigenschaften) wie folgt bestimmt: die Platte wurde auf eine Größe von 2 cm χ 2 cm χ 10 cm zugeschnitten und In einen elektrischen Ofen gebracht und erhitzt. Die Temperatur wurde von Raumtemperatur innerhalb der ersten Stunde auf 750 bis 800° C erhöht
und Innerhalb der nächsten Stunde auf 1000° C erhöht und dann die nächsten 2 Stunden bei 1000 bis 1050° C gehalten. Nach Beendigung des Erhltzens wurde die Platte herausgenommen und es wurden Ihre physikalischen Eigenschaften bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind In der folgenden Tabelle II angegeben.
Tabelle II Schütt Verhältnis Verhältnis Verhältnis Aussehen keine Deformation
Gewichtsverhältnis dichte der linearen des Ge des Abfalls keine Deformation
von kristallinem Schrumpfung wichts der Biege keine Deformation
Calciumsilicat verlustes festigkeit keine Deformation
zu Gips g/cm' % % % keine Deformation
Xonotlith : Gips 0,83 1,2 17,8 83,1 keine Rißbildung, keine Deformation
2 : 8 1,06 1,2 17,2 86,8 keine Rißbildung,
1,18 1,1 16,2 85,0 keine Rißbildung,
0,68 1,3 13,2 80,4 keine Rißbildung,
3 :7 0,95 1,3 11,8 80,6 keine Rißbildung, keine Deformation
0,93 1,2 11,0 78,6 keine Rißbildung, keine Deformation
1,24 _ _ - zerbrochen keine Deformation
0 : 10 1,57 - - - Rißbildung
(Vergleich) 1,72 2,5 20,0 98,3 Rißbildung
0,46 1,2 10,6 45,8 keine Rißbildung,
7 : 3 0,60 1,1 10,0 50,9 keine Rißbildung,
(Vergleich) 0,67 1,3 11,3 49,2 keine Rißbildung,
Beispiel 2
Pulverförmiger Kieselsand wurde mit gebranntem Kalk In einem Molverhältnis SlO2 : CaO von 1,3:1 gemischt und die dabei erhaltene Mischung wurde mit Wasser In einer solchen Menge versetzt, die dem lOfachen des Gesamtgewichtes der Mischung entsprach, und es wurde gemischt unter Bildung einer Aufschlämmung. Ein Autoklav wurde mit einer Aufschlämmung beschickt und die hydrothermale Reaktion wurde bei einer Temperatur von 180" C 4 Stunden lang durchgeführt unter Bildung von Tibermorit.
Der so erhaltene Tobermorit wurde mit handelsüblichen Gipspulvern In den In der folgenden Tabelle III angegebenen Verhältnissen gemischt und außerdem wurden Asbest und Wasser In einer Menge von 5 bzw. 370 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, zugegeben und es wurde gerührt unter Bildung einer Aufschlämmung. Die Aufschlämmung wurde In eine Form aus Flußstahl begossen und unter Entfernung von Wasser gepreßt. Dann wurde der Rohformkörper aus der Form herausgenommen und 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 100° C getrocknet unter Bildung einer Platte mit einer Dicke von 2 cm.
Die Ergebnisse der Messung der mechanischen Festigkeit der Platten auf die gleiche Welse wie In Beispiel 1 sind In der folgenden Tabelle III angegeben.
Außerdem wurde die Feuerbeständigkeit auf die gleiche Welse wie In Beispiel 1 bestimmt. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.
Tabelle III
Gewichtsverhältnis Formdruck Schüttdichte Biegefestig- spezifische keit Biegefestigkeit Druck spezifische
von kristallinem festigkeit Druckfestigkeit
Calciumsilicat Biegefestigkeit/
zu Gips bar Schüttdichte Druckfestigkeit/
Tobermolith : Gips bar g/cm3 62,7 84,7 bar Schüttdichte
2 :8 12,7 0,74 99 101 67,2 90,8
34,3 0,98 117,6 104 130,3 133
49 1,13 42,2 65,9 153,8 136,1
3 :7 12,7 0,64 74,2 79,8 45,4 70,9
34,3 0,93 86 78,2 95,9 103,1
49 1,10 26,6 47,5 100,9 91,7
4 :6 12,7 0,56 52,2 62,1 37,3 66,6
34,3 0,84 66,9 67,6 80,4 95,7
49 0,99 10,2 27,6 100,9 101,9
10 :0 12,7 0,37 32,2 76,7 15,2 41,1
(Vergleich) 34,3 0,42 41,3 89,8 42,7 101,7
49 0,46 17,3 35,3 51,1 111,1
7 : 3 12,7 0,49 43,7 68,3 23 46,9
(Vergleich) 34,3 0,64 49,1 70,1 50,9 79,5
49 0,70 66,8 95,4
Tabelle IV Verhältnis Verhältnis Aussehen
Gewichtsverhältnis Schütt Verhältnis des Ge des Abfalls
von kristallinem dichte der linearen wichts der Biege
Calciumsilicat Schrumpfung verlustes festigkeit
zu Gips % %
Tobermolith : Gips g/cm3 %
:0
(Vergleich)
7:3
(Vergleich)
0,74 0,98 1,13
0,64 0,93 1,10
0,37 0,42 0,46
0,49 0,64 0,70
1,3 1,6 1,3
1,5 1,3 1,1
1,2 1,0 1,0
1,2 1,2 1,1
16,4 16,3 16,3
16,2 16,0 16,1
10 11,3 10,0
12,9 13,4 13,8
K.C1I1C
keine
keine
keine
keine
keine
keine
keine
keine
keine
keine
keine
Rißbiidung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbüduri"
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
Rißbildung,
keine Deformation keine Deformation keine Deformation
keine Deformation keine Deformation keine Deformation
keine Deformation keine Deformation keine Deformation keine Deformation Leine Deformation keine Deformation
Beispiel 3
Die In Beispiel 1 und 2 angegebenen Verfahren wurden wiederholt, wobei diesmal jedoch der Mischung aus Gips, kristallinem Calciumsilicat und Wasser noch Portlandzement zugegeben wurde. Die Ergebnisse der Messung der mechanischen Eigenschaften und der Feuerbeständlgkelt sind In der folgenden Tabelle V angegeben.
Die Wasserabsorption wurde bestimmt, indem man eine Probe in Wasser von Normaltemperatur legte, -um sie mit Wasser zu sattigen, die Gewichtszunahme bestimmte und das Verhältnis der Gewichtszunahme zu dem ursprünglichen Gewicht der Probe errechnete.
Tabelle V
Gewichtsverhältnis von kristallinem Calciumsilicat zu Gips zu Zement Form- Schutt- Biege· Druck- Verhältnis Wasser- Biegefestigdruck dichte festigkeit festigkeit der linearen absorption keit nach dem
Schrumpfung Absorbieren
von Wasser
bar g/cm3 bar
bar
bar
Xonotlit
2		 Gips
7		 Zement
1
Xonotlit
2		 Gips
6		 Zement
2
Tobermorit
2		 Gips
7		 Zement
1
Tobermorit
2		 Gips
6		 Zement
2
Xonotlit
2		 Gips
8		 Zement
0
12,7 0,83 66,8
12,7 0,72 66,0
12,7 0,83 63,3
71,1 1,1
12,7 0,82 67,0 97,0 1,3
94,5 1,2
12,7 0,74 68,2 120,5 1,3
63,6 1,2
48
44,3
43 48,9
51 45,8
45 49,6
91 26,4

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit von Formkörpern auf der Basis von Gips, dadurch gekennzeichnet, daß man Gips mit kristallinem Calciumsillcat In einer Menge von 5 bis 100 Gew.-%, bezogen auf den Gips, und Wasser mischt unter Bildung einer Aufschlämmung, die Aufschlämmung unter Druck formt und den dabei erhaltenen Rohformkörper trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kristallines Calciumsillcat Xonotllt verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als kristallines Calciumsillcat Tobermorlt verwendet.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man außerdem Zement In einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge von Gips und kristallinem Calciumsillcat, zusetzt.
DE2419562A 1973-04-24 1974-04-23 Verfahren zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit von Formkörpern auf der Basis von Gips Expired DE2419562C2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4745873A JPS49133414A (de) 1973-04-24 1973-04-24
JP13504073A JPS5644028B2 (de) 1973-11-29 1973-11-29

Publications (2)

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DE2419562A1 DE2419562A1 (de) 1974-11-21
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