Gips mit verlängerter Abbindezeit
Gegenstand der Erfindung ist Gips für Bau-, Stuckund Modellarbeiten, dessen Abbindezeit verlängert ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner Gips, dessen Plastizität bei verlängerter Abbindezeit erhöht ist.
Wenn im folgenden von einer Verlängerung der Abbindezeit oder von einer Verzögerung des Abbindens gesprochen wird, so soll darunter verstanden werden, dass sowohl die Zeitspanne zwischen dem Anmischen und dem Beginn des Versteifens als auch die Zeitspanne zwischen dem Beginn des Versteifens und dem endgültigen Abbinden länger ist als bei unbehandeltem Gips.
Gips, der als Bindemittel für Putzmörtel, für Stuckarbeiten und für die Herstellung von Modellen und von vorgefertigten Bauteilen verwendet wird, hat die Eigenschaft, nach dem Anmischen mit Wasser in kurzer Zeit unter Wasseraufnahme anzusteifen und rasch abzubinden. Dieses Verhalten ist in gewissen Grenzen erwünscht, da mit Gips hergestellte Arbeitsstücke oder Putze und dergleichen schon bald nach der Herstellung nachbearbeitet, z.B. geschliffen werden können. Andererseits muss aber die Zeit vom Anmischen bis zum Beginn des Ansteifens lang genug sein, dass auch grössere Ansatzmengen vor dem Ansteifen verarbeitet werden können, und es muss zwischen dem Beginn des Ansteifens und dem endgültigen Abbinden eine ausreichende Zeitspanne liegen, in der beispielsweise Glätt- und Stuckarbeiten noch ausgeführt werden können.
Es sind Zusatzmittel bekannt und in Gebrauch, die das Wachsen der Gipskristalle hemmen, wodurch die offene Zeit gestreckt wird. Solche Zusatzmittel sind beispielsweise Keratine, Gelatine, Fischleim und Cellulosederivate wie Carboxymethylcellulose. Diesen Mitteln ist gemeinsam, dass sie dem Gips in verhältnismässig grossen Mengen zugesetzt werden müssen, und dass ihre Wirkung nicht immer gleichmässig ist. Fischleim, der an sich eine recht gleichmässige Wirkung zeigt, ist wegen seiner viskosen Konsistenz schwer zu dosieren und schwer homogen mit dem Gips zu vermischen. Carboxymethylcellulose kann aus wirtschaftlichen Gründen nur für Sonderprodukte, nicht aber für wohlfeile Baugipse verwendet werden.
Es wurde nun gefunden, dass sich die Abbindezeit des Gipses in sehr weiten Grenzen einstellen lässt, wenn man dem Gips als Abbindeverzögerer Alkalitripolyphosphat zu setzt.
Gegenüber den bekannten Abbindeverzögerern hat Alkalitripolyphosphat den Vorteil, dass es schon in sehr geringen Mengen wirksam ist, so dass bereits Zusätze von etwa einem Zehntel der z.B. bei Fischleim erforderlichen Menge die Abbindezeit um etwa den gleichen Betrag strecken.
Es lässt sich ferner bequem handhaben, leicht dosieren und ohne Schwierigkeiten homogen mit dem Gips vermischen. Alkalitripolyphosphat kann bereits dem rohen Gipsgestein vor dem Brennen oder auch dem gebrannten Gips vor oder nach dem Vermahlen zugesetzt werden.
Neben diesen Vorteilen hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass Gips, der Alkalitripolyphosphat enthält, durch Zusatz von anionaktiven oder nichtionogenen Tensiden plastifiziert werden kann. Dadurch kann ohne Verlust an Plastizität Anmachwasser eingespart, oder bei gleicher Wassermenge eine leichtere Verarbeitbarkeit der Mischungen erreicht werden. Diese Wirkung ist besonders überraschend, weil der Zusatz oberflächenaktiver Substanzen zu Gips auch in Anwesenheit der bisher bekannten Abbindeverzögerer zu einer Verkürzung der Abbindezeit führt.
Als Tenside, die dem Gips neben Alkalitripolyphosphat zugesetzt werden können, eignen sich grundsätzlich alle anionaxtiven und nichtionogenen Tenside, beispielsweise Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkarylsulfonate und Anlagerungsprodukte von Alkenoxyden, insbesondere Äthylenoxyd, an Fettalkohole, Fettamine, Fettsäuren und Phenole. Es ist jedoch besonders zweckmässig, aus der grossen Zahl dieser an sich bekannten Produkte solche zu wählen, die normalerweise fest sind, weil diese besonders leicht zu handhaben und zu vermischen sind. Es seien beispielsweise genannt: Das Natriumsalz von Oleyltaurid und Mischpolymerisate von Äthylenoxid und Propylenoxid wie sie z.B. als @'Genapol PF 80 im Handel sind.
Die aufgezählten Produkte sind jedoch nur als Beispiele aufzufassen, die für die Klasse der verwendbaren Produkte stehen.
Je nach der gewünschten Abbindezeit kann Alkalitripolyphosphat dem Gips in Mengen von etwa 0,03 bis etwa 0,5 Gewichtsprozent zugesetzt werden. Geringere Mengen ergeben keinen wesentlichen Effekt mehr. Grössere Mengen strecken die Abbindezeit unnötig.
Im allgemeinen erreicht man mit Zusätzen zwischen etwa 0,05 und etwa 0,2% ein günstiges Abbindeverhalten des Gipses.
Bei Zusatz von Alkalitripolyphosphat zusammen mit Tensiden gibt man dem Gips Alkalitripolyphosphat und Tensid etwa im Gewichtsverhältnis 1:1 bis 4:1 zu. Im allgemeinen genügt es, halbsoviel Tensid wie Alkalitripolyphosphat zuzugeben.
In der folgenden Tabelle list die verzögernde Wirkung von Natriumtripolyphosphat, Natriumtripolyphos phat mit Zusatz von zwei verschiedenen Tensiden und als Vergleich die von Fischleim, einem verbreitet angewendeten Abbindeverzögerer, dargestellt.
Als Tensid I ist ein Propylenoxyd/Äthylenoxyd- -Mischpolymerisat bezeichnet, das als Genapol PF 80 im Handel ist.
Tensid II ist das Natriumsalz von Oleyltaurid.
In der Spalte Zusatzmenge sind die Gewichtsmengen an Natriumtripolyphosphat bzw. Fischleim in %, bezogen auf das Gipsgewicht, angegeben. Die Mischungen von Natriumpolyphosphat mit Tensid I und Tensid II bestehen aus der in der ersten Spalte angegebenen Menge Natriumtripolyphosphat und der Hälfte dieser Menge an Tensid. Das Gew.-Verhältnis Gips: Wasser war in allen Fällen 100: 55.
Man sieht, dass ein Zusatz von 0,05% Natriumtripolyphosphat fast dieselbe Wirkung hat wie der von 0,5% Fischleim, und dass der Zusatz von Tensiden in Anwesenheit von Natriumtripolyphosphat keine nachteilige Wirkung auf die Abbindezeit hat.
TABELLE I
Na-Tripol Na-Tripoly- Na-Tripoly
Zusatzmittel phosphat phosphat phosphat Fischleim
Tensid 1 2:1 Tensid II 2:1
Versteifung in Minuten
Zusatz- Anf. Ende Anf. Ende Anf. Ende Anf. Ende menge
0,01 14 48 15 50 16 50 14 48
0,03 15 55 16 60 17 60 15 48
0,05 26 70 24 50 20 60 16 52
0,07 30 65 30 90 30 90 17 53
0,1 35 110 37 95 42 120 28 73
0,15 66 115 60 140 70 165 21 60
0,2 90 120 60 160 75 300 23 70
0,3 160 360 130 260 160 325 28 70
0,5 210 > 430+ 180 > 400' 180 > 400+ 34 80 +) Proben wurden noch fest.
Die Verarbeitbarkeit eines Gips/Sandmörtels wurde mit dem Prüfgerät nach Powers (siehe Baustoffprüfungen Hummel-Carisius, Werner Verlag, Düsseldorf, 3.
Auflage 1957) ermittelt. Der Mörtel bestand aus einem Gewichtsteil Gips, 3 Gewichtsteilen Sand der Körnung bis 0,6 mm und 0,82 Gewichtsteilen Wasser. Die Untersuchungsergebnisse sind in der folgenden Tabelle II zusammengefasst.
Unter der Powers-Marke ist die Anzahl der Schläge angegeben, die zum Erreichen der jeweiligen Marke erforderlich sind. Die Plastizität ist umso höher, d.h. die Verarbeitbarkeit umso besser, je weniger Schläge jeweils benötigt werden.
TABELLE II Zusatzmittel und Menge incm 5 Powers-Marke inan Enge in 3 4 3 2,5
1. - 13,5 /13,5 64 164 fest fest 2. Na5P3010 0,1 % *) 13,5 / 13,7 46 68 104 140 3. Na,P,O,, Tensid I 0,15%**) 16,3 /16,6 9 14 22 28 4. Na,P,O,, Tensid II 0,15%**) 17,6 /17,7 5 8 12 15 5. Fischleim 0,2 % 14,0 / 14,0 /14,0 30 45 66 81 :') Gew.-% bezogen auf Gipsgewicht *) Gew.Verhältnis Na-Tripolyphosphat : Tensid = 2:1
Plaster of paris with an extended setting time
The subject of the invention is plaster of paris for construction, stucco and model work, the setting time of which is extended.
The invention also relates to plaster of paris, the plasticity of which is increased with a prolonged setting time.
If in the following an extension of the setting time or a delay in setting is spoken of, it should be understood that both the time span between mixing and the start of stiffening and the time span between the start of stiffening and final setting are longer than with untreated plaster.
Plaster of paris, which is used as a binding agent for plastering mortar, for stucco work and for the production of models and prefabricated components, has the property, after mixing with water, that it stiffens in a short time while absorbing water and sets it quickly. This behavior is desirable within certain limits, since work pieces or plasters and the like made with plaster of paris are reworked soon after production, e.g. can be sanded. On the other hand, the time from mixing to the start of setting must be long enough that even larger batches can be processed before setting, and there must be a sufficient period of time between the start of setting and final setting, in which, for example, smoothing and Stucco work can still be carried out.
Additives are known and in use that inhibit the growth of the gypsum crystals, thereby extending the open time. Such additives are, for example, keratins, gelatin, isinglass and cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose. What these agents have in common is that they have to be added to the plaster of paris in relatively large quantities and that their effect is not always uniform. Isinglass, which in itself shows a fairly even effect, is difficult to dose due to its viscous consistency and difficult to mix homogeneously with the plaster of paris. For economic reasons, carboxymethyl cellulose can only be used for special products, but not for cheap building plaster.
It has now been found that the setting time of the plaster of paris can be set within very wide limits if alkali metal tripolyphosphate is added to the plaster of paris as a setting retarder.
Compared to the known setting retarders, alkali metal tripolyphosphate has the advantage that it is effective even in very small amounts, so that additives of about a tenth of the e.g. with isinglass, increase the setting time by about the same amount.
It is also easy to handle, easy to dose and homogeneously mixed with the plaster of paris without difficulty. Alkali tripolyphosphate can already be added to the raw gypsum rock before firing or to the calcined gypsum before or after grinding.
In addition to these advantages, it has surprisingly been found that gypsum containing alkali metal tripolyphosphate can be plasticized by adding anionic or nonionic surfactants. As a result, mixing water can be saved without loss of plasticity, or the mixtures can be processed more easily with the same amount of water. This effect is particularly surprising because the addition of surface-active substances to plaster of paris leads to a shortening of the setting time even in the presence of the previously known setting retarders.
Suitable surfactants that can be added to gypsum in addition to alkali metal tripolyphosphate are in principle all anionic and nonionic surfactants, for example alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkaryl sulfonates and adducts of alkene oxides, in particular ethylene oxide, with fatty alcohols, fatty amines, fatty acids and phenols. However, it is particularly expedient to choose from the large number of these per se known products those which are normally solid because they are particularly easy to handle and mix. Examples include: The sodium salt of oleyl tauride and copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, such as those used e.g. are on the market as 'Genapol PF 80'.
The listed products are only to be understood as examples that represent the class of products that can be used.
Depending on the desired setting time, alkali metal tripolyphosphate can be added to the gypsum in amounts of from about 0.03 to about 0.5 percent by weight. Smaller amounts no longer produce a significant effect. Larger amounts stretch the setting time unnecessarily.
In general, a favorable setting behavior of the plaster of paris can be achieved with additions between approximately 0.05 and approximately 0.2%.
If alkali metal tripolyphosphate is added together with surfactants, alkali metal tripolyphosphate and surfactant are added to the gypsum in an approximately weight ratio of 1: 1 to 4: 1. In general, it is sufficient to add half as much surfactant as alkali metal tripolyphosphate.
The following table shows the retarding effect of sodium tripolyphosphate, sodium tripolyphosphate with the addition of two different surfactants and, as a comparison, that of isinglass, a widely used setting retarder.
Surfactant I is a propylene oxide / ethylene oxide copolymer that is commercially available as Genapol PF 80.
Surfactant II is the sodium salt of oleyl tauride.
The additional amount column shows the weight amounts of sodium tripolyphosphate or isinglass in%, based on the weight of the plaster of paris. The mixtures of sodium polyphosphate with surfactant I and surfactant II consist of the amount of sodium tripolyphosphate given in the first column and half of this amount of surfactant. The weight ratio gypsum: water was 100:55 in all cases.
It can be seen that an addition of 0.05% sodium tripolyphosphate has almost the same effect as that of 0.5% isinglass, and that the addition of surfactants in the presence of sodium tripolyphosphate has no adverse effect on the setting time.
TABLE I.
Na-Tripol, Na-Tripoly- Na-Tripoly
Additive phosphate phosphate phosphate isinglass
Surfactant 1 2: 1 Surfactant II 2: 1
Stiffening in minutes
Additional req. End of beginning End of beginning End of beginning End crowd
0.01 14 48 15 50 16 50 14 48
0.03 15 55 16 60 17 60 15 48
0.05 26 70 24 50 20 60 16 52
0.07 30 65 30 90 30 90 17 53
0.1 35 110 37 95 42 120 28 73
0.15 66 115 60 140 70 165 21 60
0.2 90 120 60 160 75 300 23 70
0.3 160 360 130 260 160 325 28 70
0.5 210> 430+ 180> 400 '180> 400+ 34 80 +) samples were still solid.
The workability of a gypsum / sand mortar was tested with the Powers test device (see Hummel-Carisius building material tests, Werner Verlag, Düsseldorf, 3.
Edition 1957). The mortar consisted of one part by weight of gypsum, 3 parts by weight of sand with a grain size of up to 0.6 mm and 0.82 parts by weight of water. The test results are summarized in Table II below.
The number of strokes required to reach the respective mark is indicated under the Powers mark. The plasticity is the higher, i.e. The fewer strokes are required, the better the workability.
TABLE II ADDITIVES AND AMOUNT INCM 5 Powers Brand inan Enge in 3 4 3 2.5
1. - 13.5 / 13.5 64 164 solid solid 2. Na5P3010 0.1% *) 13.5 / 13.7 46 68 104 140 3. Na, P, O ,, surfactant I 0.15% * *) 16.3 / 16.6 9 14 22 28 4. Na, P, O ,, Tensid II 0.15% **) 17.6 / 17.7 5 8 12 15 5. Isinglass 0.2% 14 , 0 / 14.0 / 14.0 30 45 66 81: ')% by weight based on the weight of plaster of paris *) ratio by weight of sodium tripolyphosphate: surfactant = 2: 1