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Verfahren zur Herstellung von harten und elastischen Massen aus Gips.
Bekanntlich wird die Eigenschaft des Gipses, in gebranntem Zustande bei Benetzung mit Wasser durch Hydratbildung feste, harte Massen zu bilden, zur Herstellung von beliebig geformten Gipskörpern, z. B. Platten, Abgüssen und Plastiken, sowie zur Abformung von Körperteilen und zum Herstellen von Körperstützen u. dgl. benutzt. Die so erzeugten Massen leiden jedoch an dem Übelstand geringer Bruchfestigkeit infolge mangelnder Elastizität. Es müssen daher zur Erzielung von gegen Druck, Schlag oder Stoss genügend widerstandsfähigen Massen relativ dicke Schichten hergestellt werden, deren hohes Gewicht und grosser Materialverbrauch nachteilig ist.
Es wurde nun gefunden, dass sich Gipsmassen von überraschend grosser Geschmeidigkeit erzielen lassen, welche sich sehr leicht schon durch sekundenlanges Befeuchten mit kaltem Wasser benetzen lassen und in wenigen Minuten schon zu einer harten und trotzdem eine gewisse Elastizität besitzenden Masse erstarren, wenn man das Gipspulver mit Hilfe eines in einem wasserfreien Lösungsmittel gelösten Klebemittels imprägniert, wobei dieses Klebe-bzw. Bindemittel die Eigenschaft besitzt, sieh nicht nur in dem wasserfreien Lösungsmittel, sondern auch in Wasser selbst zu lösen oder wenigstens sofort unter Wasseraufnahme zu quellen.
Zur Ausführung des Verfahrens löst man das Klebemittel in einem wasserfreien Lösungsmittel wie Kohlenwasserstoffen, Chlorkohlenwasserstoffen, niedrigsiedenden Äthern oder Estern, Terpenen usw. oder in Alkoholen, Ketonen oder ähnlichen Lösungsmitteln, welche gegebenenfalls geringe Mengen Wasser enthalten können, welch letzteres alsdann durch Anwendung einer etwas grösseren Gipsmenge unschädlich gemacht werden muss. Mit dieser Lösung wird das Gipspulver zweckmässig zu einer Paste angerieben und aus dieser das Lösungsmittel verdunstet. Man wählt zweckmässig niedrigsiedende, d. h. unter 100 C siedende Lösungsmittel, damit die Gipsmassen an der Luft ohne starke Erwärmung getrocknet werden können.
Die Gipsmassen können nach dem Verdunsten des Lösungsmittels direkt weiter verarbeitet werden, zweckmässig in Pulverform und sind unbeschränkt haltbar, weil das Bindemittel nicht nur das Pulver fixiert, sondern dasselbe auch vor der Wasseraufnahme aus der Luftfeuchtigkeit erheblich schützt. Es ist nicht unbedingt notwendig, dass das Klebemittel sich in dem betreffenden organischen Lösungsmittel vollkommen auflöst, es genügt, wenn es in ihm stark aufquillt oder wenn es sich nur in der Wärme löst, in der Kälte jedoch zu einer Paste erstarrt ; denn das Gipspulver lässt sich auch mit den gequollenen oder pastösen Produkten verrühren oder verkneten und in dieser Form weiter verarbeiten.
Da man die Art und die Menge der Klebe-oder Bindemittel beliebig variieren und hiedurch das Verhältnis
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und Elastizität der Gipsmassen in weiten Grenzen variieren.
Die Elastizität und Bruchfestigkeit dieser Gipsmassen bilden einen besonderen Vorteil bei der Herstellung von Abgüssen und Formstücken. Die mit diesem Pulver in üblicher Weise unter Zugabe von Wasser hergestellten Abgüsse oder Formen zeigen eine viel grössere Festigkeit und viel geringere Sprödigkeit als die üblichen Gipsfiguren oder Gipsformstücke. Diese Festigkeit, welche gegebenenfalls noch durch Nachbehandlung mit Härtemitteln oder wasserabstossenden Substanzen erhöht werden kann, ermöglicht naturgemäss die Verwendung wesentlich geringerer Gipsmengen bzw. die Erzeugung geringerer Wandstärken und damit niedrigeren Gewichtes der Formstücke.
Als Klebemittel kommen alle diejenigen Substanzen in Frage, welche zur Herstellung von Kitten, Klebelösungen und Klebemassen verwendet werden und sich für solche eignen, soweit sie einerseits in
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verarbeitbaren Masse aufquellen und anderseits sich in Wasser lösen oder aufquellen.
Als solche Bindemittel kommen beispielsweise in Frage :
Die Alkali-und die Schwermetallverbindungen der höheren Fettsäuren (z. B. der Ölsäure, der Stearinsäure, der Palmitinsäure), gelöst z. B. in alkoholhaltigen Lösungsmitteln ; Metallresinate gelöst in einer Mischung von Benzol und mehrwertigen Alkoholen ; die Kondensationsprodukte aus Phenolen und Formaldehyd, Harnstoff oder seinen Derivaten und Formaldehyd, Phtalsäure und mehrwertigen Alkoholen, wie Glycerin, im Anfangskondensationsstadium ; in Wasser quellbare Celluloseester, wie z.
B. stark hydrolysierte Acetylcellulose, aufgelöst in einer alkoholischen Chlorealeiumlösung ; Kunstharze, wie teilweise
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äther der Viskose gelöst in Estern oder anderen geeigneten organischen Lösungsmitteln ; Cellulosesulfoaeetate oder Celluloseacetat gelöst in Eisessig-Alkohol.
Auch die aus Harnstoffen herstellbaren, in wasserlöslichen oder quellbaren Klebemitteln eignen sich für die Herstellung dieser Gipsmassen, soweit sie in organischen Lösungsmitteln löslich sind. Als solches Lösungsmittel hat sich insbesondere die Ameisensäure bewährt, in welcher sich wasseraufnehmende
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in der Kälte, teils in der Wärme auflösen und zur Quellung bringen lassen. Auch manche Eiweissstoffe, z. B. Casein, lassen sich in diesem Lösungsmittel dispergieren und zur Herstellung der Gipsmassen ver- wenden.
Beispiele :
1. 100 g frisch gefälltes Cellulosesulfoacetat werden in 700 g Alkohol und 200 g Aceton gelatiniert,
50 g Monoacetin hinzugefügt und dann 2000 g Gips in die Masse eingerührt. Man breitet das feuchte
Pulver auf flache Unterlagen zum Trocknen aus und mahlt die entstandene bröckelige Masse nach dem
Verdunsten des Lösungsmittels. Das so erhaltene Pulver wird dann mit wenig Wasser angerieben, wobei eine kittartige Masse gebildet wird. Diese wird in Hohlformen eingefüllt, in welchen sie schon nach wenigen
Minuten zu Formstücken erstarrt.
2. Zur Herstellung von Platten, Profilen u. dgl. werden organische, z. B. alkoholische Lösungen von Glycolsäurecelluloseäther benutzt und diese nach Zusatz der 20- bis 30fachen Menge Gips und Ver- dunstung der Lösungsmittel in üblicher Weise nach Befeuchten mit Wasser durch Walzen, Giessen oder andere geeignete Weise weiter verarbeitet.
Es hat sich gezeigt, dass auch solche Bindemittel, welche in Wasser nicht stark aufquellen, wie bei- spielsweise manche Harze und Kunstharze, trotzdem zur Herstellung von Gipsmassen geeignet sind, wenn man durch geeignete Mittel, wie Glycerin, Chlorealeium, Milchzucker usw. ihr Wasseraufnahmevermögen erhöht ; anderseits kann man auch bei anderen Bindemitteln, welche eine zu grosse Wasser- löslichkeit besitzen, Härtungsmittel, wie beispielsweise Formaldehyd oder Tannin zusetzen oder umgekehrt zur Abkürzung der Erhärtungszeit der Bindemittellösung oder dem Gips Härtungsmittel, wie Alaun, in Pulverform zusetzen, welche dann erst durch den Wasserzusatz aktiviert werden.
Dem Gips können ausserdem noch andere Zusätze von mit Wasser abbindenden Substanzen hinzugefügt oder diese überhaupt an Stelle des Gipses benutzt werden, wie beispielsweise Zement-, Zinkoxyehlorid, Magnesiumoxychlorid-Massen und ähnliche.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von harten und elastischen Massen aus Gips, darin bestehend, dass man Gips mit Lösungen in organischen, ganz oder fast wasserfreien Lösungsmitteln von solchen Bindemitteln oder Klebstoffen vermengt, welche nicht nur in wasserfreien organischen Lösungsmitteln, sondern auch in Wasser löslich oder quellbar sind und die Lösungsmittel zur Verdunstung bringt.
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Process for the production of hard and elastic masses from plaster of paris.
As is well known, the property of gypsum to form solid, hard masses in the fired state when wetted with water by hydrate formation is used for the production of arbitrarily shaped gypsum bodies, e.g. B. plates, casts and sculptures, as well as for molding body parts and for the production of body supports u. like used. The masses produced in this way, however, suffer from the disadvantage of low breaking strength due to a lack of elasticity. To achieve masses that are sufficiently resistant to pressure, impact or shock, relatively thick layers must therefore be produced, the high weight and high material consumption of which are disadvantageous.
It has now been found that gypsum masses of surprisingly great suppleness can be achieved, which can be very easily wetted by moistening them with cold water for seconds and solidify in a few minutes to a hard mass that still has a certain elasticity if the plaster powder is mixed with it Impregnated with the aid of an adhesive dissolved in an anhydrous solvent, this adhesive or. Binder has the property of not only dissolving in the anhydrous solvent but also in water itself or at least swelling immediately with absorption of water.
To carry out the process, the adhesive is dissolved in an anhydrous solvent such as hydrocarbons, chlorinated hydrocarbons, low-boiling ethers or esters, terpenes, etc., or in alcohols, ketones or similar solvents, which may contain small amounts of water, the latter then by using a somewhat larger one Amount of gypsum must be made harmless. The gypsum powder is conveniently rubbed into a paste with this solution and the solvent evaporates from this. It is expedient to choose low-boiling, d. H. Solvents boiling below 100 C so that the gypsum masses can be dried in the air without excessive heating.
The gypsum masses can be further processed directly after the solvent has evaporated, expediently in powder form and can be kept indefinitely because the binder not only fixes the powder, but also protects it considerably against water absorption from the air humidity. It is not absolutely necessary for the adhesive to dissolve completely in the organic solvent in question; it is sufficient if it swells a lot in it or if it only dissolves in heat but solidifies to a paste in the cold; because the gypsum powder can also be mixed or kneaded with the swollen or pasty products and processed further in this form.
Since you can vary the type and amount of adhesive or binding agent as desired and thereby the ratio
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and elasticity of the gypsum masses vary within wide limits.
The elasticity and breaking strength of these plaster of paris form a particular advantage in the production of casts and moldings. The casts or molds produced with this powder in the usual way with the addition of water show a much greater strength and much less brittleness than the usual plaster figures or plaster moldings. This strength, which can optionally be increased by post-treatment with hardening agents or water-repellent substances, naturally enables the use of significantly smaller amounts of gypsum or the production of smaller wall thicknesses and thus lower weight of the molded pieces.
Suitable adhesives are all those substances which are used for the production of putties, adhesive solutions and adhesives and are suitable for such, insofar as they are on the one hand in
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workable mass swell and on the other hand dissolve or swell in water.
Examples of such binders are:
The alkali and heavy metal compounds of the higher fatty acids (e.g. oleic acid, stearic acid, palmitic acid), dissolved e.g. B. in alcohol-containing solvents; Metal resinates dissolved in a mixture of benzene and polyhydric alcohols; the condensation products of phenols and formaldehyde, urea or its derivatives and formaldehyde, phthalic acid and polyhydric alcohols such as glycerol, in the initial condensation stage; cellulose esters swellable in water, such as.
B. highly hydrolyzed acetyl cellulose dissolved in an alcoholic chlorealium solution; Synthetic resins, such as partially
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ether of viscose dissolved in esters or other suitable organic solvents; Cellulosesulfoaeetate or cellulose acetate dissolved in glacial acetic alcohol.
The adhesives which can be prepared from ureas, are water-soluble or swellable, are also suitable for the production of these gypsum masses, provided they are soluble in organic solvents. Formic acid, in which it absorbs water, has proven particularly useful as such a solvent
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Dissolve in the cold, partly in the heat and let it swell. Also some proteins, e.g. B. casein, can be dispersed in this solvent and used to produce the plaster of paris.
Examples:
1. 100 g of freshly precipitated cellulose sulfoacetate are gelatinized in 700 g of alcohol and 200 g of acetone,
50 g monoacetin added and then 2000 g plaster of paris stirred into the mass. One spreads the damp
Powder on flat surfaces to dry and grind the resulting crumbly mass after
Evaporation of the solvent. The powder obtained in this way is then rubbed with a little water, a putty-like mass being formed. This is poured into hollow molds, in which it takes only a few
Solidified to form pieces in minutes.
2. For the production of panels, profiles, etc. Like. Organic, z. B. alcoholic solutions of glycolic acid cellulose ether are used and these are further processed after adding 20 to 30 times the amount of gypsum and evaporation of the solvents in the usual way after moistening with water by rolling, pouring or other suitable means.
It has been shown that binders that do not swell strongly in water, such as some resins and synthetic resins, are still suitable for the production of plaster of paris if their water absorption capacity is reduced by suitable means such as glycerine, chlorealium, lactose, etc. elevated ; On the other hand, hardening agents such as formaldehyde or tannin can also be added to other binders that are too water-soluble or, conversely, to shorten the hardening time of the binding agent solution or plaster of paris, hardening agents such as alum can be added in powder form, which is then only added through the Water addition can be activated.
In addition, other additives of water-binding substances can be added to the plaster of paris or these can be used in place of the plaster of paris, such as cement, zinc oxychloride, magnesium oxychloride masses and the like.
PATENT CLAIMS:
1. A process for the production of hard and elastic masses from plaster of paris, consisting in that plaster of paris is mixed with solutions in organic, completely or almost anhydrous solvents of such binders or adhesives which are not only soluble in anhydrous organic solvents but also in water or are swellable and cause the solvents to evaporate.