DD160516A3

DD160516A3 - Verfahren zur herstellung eines hydrophoben gipses fuer gipskartonplatten

Info

Publication number: DD160516A3
Application number: DD22314180A
Authority: DD
Inventors: Hans Schmidt; Guenter Fietsch; Rainer Grohmann; Hans-Joachim Gruen; Peter Pfuetzner
Original assignee: Hans Schmidt; Guenter Fietsch; Rainer Grohmann; Gruen Hans Joachim; Peter Pfuetzner
Priority date: 1980-08-06
Filing date: 1980-08-06
Publication date: 1983-08-17
Also published as: GB2081242A; CS247105B1; BE889867A; FR2495131A1; JPH0127013B2; FR2495131B1; AT378950B; GB2081242B; SE8104708L; ATA253981A; DE3122009A1; SE454354B; JPS5751161A

Abstract

Im Prozess der Gipskartonplattenherstellung sind dem Gips moeglichst geringe Mengen solcher hydrophober Stoffe in fester Form zuzugeben, die unter Beibehaltung der technologischen Verfahrensparameter und mit geringen zusaetzlichen Materialkosten zu hydrophoben Gipskartonplatten unter Beibehaltung der ueblichen bauphysikalischen Eigenschaften fuehren u. in Raeumen mit einer Luftfeuchte > 75% eingesetzt werden koennen.Dies wird dadurch erreicht, dass dem Bindemittel Halbhydrat und/oder Anhydrit und Wasser eine Montanwachskombination in fester feinverteilter Form zugegeben wird und die entstehende Mischung nach dem Abbinden durch thermische Behandlung einer chemischen Reaktion unterzogen wird, bei der zwischen den polaren Gruppen des Wachses und den Kationen des Bindemittels chemische und physikalische Bindungen entstehen. Durch optimale Steuerung des Prozesses ist, auch bei Verwendung von geringen Mengen an Hydrophobierungsmitteln, die Herstellung von Gipskartonplatten mit hydrophoben Eigenschaften moeglich, die in Feuchtraeumen eingesetzt werden koennen.

Description

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Titel-der Erfindung

Verfahren zur Herstellung eines hydrophoben Gipses für Gipskartonplatten

!^Anwendungsgebiet der Erfindung

Verfahrensgemäße Herstellung von Gipskartonplatten für die Bauindustrie mit hydrophoben Eigenschaften, in dem, wie bei der normalen Bauplattenproduktion, Gipswasserbrei auf eine kontinuierliche, waagerecht laufende Kartonbahn aufgebracht

lOsind, welcher die Vorderseite und die Kanten der Gipsbauplatte bedeckt. Der Oberkarton für die Rückseite der Gipsbauplatte wird auf die Masse des Gipswasserbreies aufgelegt und auf die überragenden Seitenbereiche des Unterkartons aufgeklebt. Dem Gipswasserbrei werden u. a. Zusätze unterge-

15mischt, die den Gipskartonplatten nach dem Erhitzen und Trocknen wasserabweisende Eigenschaften verleihen und diese gegenüber den herkömmlichen Bauplatten höheren Feuchtigkeitsbelastungen ausgesetzt werden können.

20Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Baustoffe, wie auch Gips, wasserresistent zu machen, ist ein schon altes inliegen. Sach zahlreichen Veröffentlichungen werden wasserabstoßend wirkende Stoffe dem Gips zugesetzt, u. a. auch Kalk. Die in den letzten Jahren eingesetzten Mit-

25tel sind vor allem Silikone, Paraffinwachsemulsionen, Ceresine, Ozokerite, Bitumen, Harzemulsionen und auch wasserlösliche Silikate··- Abgesehen von den wasserlöslichen Silikaten ist ihre Wirksamkeit im Verleihen von Wasserbeständigkeit hauptsächlich auf ihre Fähigkeit zurückzuführen, die Bewegung von Wasser mechanisch zu erschweren. Die Wirkung dieser Zusatz-

Stoffe hängt hauptsächlich von der Größe und Verteilung der Emulsionskügelchen ab. In zahlreichen Patenten werden für Gips wasserabweisende Wirkungen beschrieben, die durch kombiniert eingesetzte Zusatzstoffe erreicht werden sollen, wie 5a. B. Wachs und/oder Asphalt sowie Maismehl mit Kaliumpermanganat; wasserunlösliche Thermoplastmaterialien mit Erdöl und natürlichem Asphalt, Kohlenteer und Polymere auf der Basis von Vinylazetat und Vinylchlorid; ein Gemisch aus Alkalimetall-Harzseife, einem wasserlöslichen Erdalkali-Metallsalz

10und Heizölrückstand, Kiefernharz mit Kohlenteer; ein Gemisch aus Heizölrückständen und Harz; aromatische Isozyanate und Diisozyanante ; Organohydrogenpolys'iloxane ; Y/achs--Asphalt-Emulsionen; Polyvinylalkoholzusatz und Metallkomponenten sowie Zusatz einer wässrigen Emulsion aus Asphalt/Wachs in Verbindung

15mit kalziniertem Gips und geringen Mengen einer Boratverbindung. Bei den Verfahren zur Imprägnierung oder Hydrophobierung von Gipskartonplatten spielen zusätzlich die Haftungsprobleme Karton und Gips eine bedeutende Rolle. Es zeigte sich, daß die überwiegende Anzahl der Hydrophobierungsmittel·einer festen

203indung entgegenwirken bzw. durch Feuchteeinwirkung nachträglich su Ablöseerscheinungen des Kartons vom Gipskern führen und weiterhin neben den Haftungsproblemen die Qualität des Kartons ungünstig beeinflussen. Außerdem sind bei Gipskartonplatten reduzierte Festigkeitswerte feststellbar und die Wasserbe-

25ständigkeit nimmt mit der Zeit ab.

Bei DE Ur. 1 266 200 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von papierbeschichteten, wasserabweisenden Gipsbau- platten. Eine Plasteraufschlämmung wird zwischen Papierbahnen geformt und dafür eine wasserabweisend machende Masse, eine

30Emulsion von Tallöl, einem wachsähnlichen aliphatischen Kohlenstoff sowie einem trocknenden Öl und/oder einem Fettsäureester von Pentaerythrit, verwendet. Diese Emulsion wird auf die Papiere aufgetragen und in einem Ofen mit einer Temperatur von zumindestens 130 ⁰C erwärmt. Diese Oberflächenimprägnie-

35rung ist aber mit Nachteilen behaftet, da der Gips bei Beschädigung der Papierschicht oder der durch die Bauplatte führenden Abdichtungen der-Rohrleitungen von der Feuchtigkeit der Luft oder dem Schwitzwasser in Mitleidenschaft gezogen wird.

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Mach den Verfahren DD 125861 und 130133 werden Fertigteile auf Beton-, Gips- und Tonbasis mit flüssigem Paraffin nach dem Trocknen vor ihrer Abkühlung getränkt, um sie druckwasserdicht zu machen. Mit dem gleichen Ziel -wird nach dem Patent DD 132 ein Verfahren der Schmelzimprägnierung vorgeschlagen. Paraffingrieß bzw. Paraffin-Bitumen-Granulat wird den Ausgangsstoffen zugegeben, die Fertigteile nach der Herstellung getrocknet. Das geschmolzene Imprägnierungsmittel dringt in die

. Poren ein, kühlt ab und verstopft diese. Wie die Praxis zeigt,

IOwird aber eine ausreichende 7/asserresistenz bei Gips erst mit Zusätzen von etwa 15 Masse-% Paraffin erreicht. Durch die hohen Materialkosten wird dieses Verfahren unökonomisch. Auch in der DE OS 2 614 394 gelangt u. a. Paraffin zur Anwendung. Um einen ökonomischen Einsatz zu garantieren, werden Emul-

15sionen hergestellt und eingesetzt. Der Feststoffanteil des' Hydrophobierungsmittels, bezogen auf Gipshalbhydrat, liegt bei 5 Masse-%. ^Es werden u. a.'Paraffinemulsionen, deren Herstellung und Zusammensetzung unter Schutz gestellt v;erden,' verwendet. Für den Gipskartonplattenproduzenten liegt der

20I'Tachteil in der Anschaff ung einer Emulgieranlage, der Lagerhaltung von mindestens fünf Ausgangschemikalien sowie dem er- - forderlichen Einsatz von qualifiziertem Personal für den kornplazierten technologischen Prozeß der Zudosierung der Komponenten. Wird aber die Emulsion von einer chemischen Fabrik be-

25zogen, sind bis zu 65 % Wasser zusätzlich zu transportieren; außerdem ist die Stabilität und Haltbarkeit dieser Emulsionen begrenzt und eine Isolierung der Tankanlagen in Frostperioden erforderlich

Weiterhin werden nach der GB-PS 619 281 wasserfeste Produkte

30mit einer durch und durchgehenden Yiasserfestigkeit erhalten, indem Paraffinwachse oder deren Mischungen mit Carnaubawachs in fester Form dem Gipsbrei zugegeben oder als Emulsion einer Temperaturbehandlung unterworfen, indem die Produkte von Raumtemperatur bei der Überführung in den Trockner mit einer all-

35mählichen Temperaturerhöhung auf 166 ⁰C unterzogen werden- und danach eine Herunternähme auf Raumtemperatur erfolgt. Uachteile ergeben sich bei dieser Trocknerführung, da im Schmelzbereich des Hydrophobierungsmittels eine nicht mehr wirksame

A Π M D 7 4 0 Q 0 * Π Π /.· Q

Restfeuchte vorliegt. Erfindungsgemäß werden bei Zusätzen von 10 - 14 % Paraffinwachs die günstigsten wasserresistenten Ergebnisse erreicht. Wie die Praxis zeigt, werden bei Einsatz von Carnaubawachs allein oder von Carnaubawachs in Mischungen 5mit Paraffin gleiohhohe Einsatzmengen benötigt, wobei der Carnaubawachszusatz zur Regulierung des Schmelzpunktes dient. Durch die nach der GB'PS 619 281 erfindungsgemäß hohen Einsatzmengen Hydrophobierungsmittel ergeben sich im Vergleich zu den üblichen Gipskartonplatten und anderen Gipselementen

lOTTachteile bei den bauphysikalischen Kennwerten. Die Einsatzgebiete dieser wasserfesten Gipsprodukte werden durch ein sehr ungünstiges Brandverhalten und reduzierte Trockenbiegebruchfestigkeiten eingeengte Durch eine Durchdringung des Kartons mit Hydrophobierungsmitteln entstehen Nachteile durch sohlech-

15te oder gar keine Haftung von Anstrich- und Be.schichtungssystemen. Außerdem wird das äußere Bild durch Fleckenbildung 'auf der Kartonoberfläche gemindert.

Montanwachs wird etwa seit der Jahrhundertwende^ein großem Umfang industriell hergestellt und u. a. als Mittel für die Ver-

201eihung hydrophober Eigenschaften in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Als Komponente granulierter Hydrophobierungsmittel für Baustoffe hat es bisher jedoch keine Anwendung gefunden.

Ziel der Erfindung

25Ziel der Erfindung ist es, mit geringstmöglichem Einsatz an Hydrophobierungszusätzen eine durchgängige hydrophobe Gipskartonplatte ökonomisch herzustellen, die gleiche positive bautechnische Eigenschaften wie normale Gipskartonplatten besitzt und darüber hinaus noch in Räumen mit einer relativen Luft-

30feuchte > 75 % einsetzbar ist.

-Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Hydrophobieren von Gips, insbesondere für die Herstellung von 35Gipskartonplatten,_ einzusetzen, das eine Haftung Gips/Ka'rton sowie eine Beständigkeit' gegenüber zeitweise hohen Feuchtigkeitsgehalten der umgebenen Luft unter Beibehaltung der bautechnischen Eigenschaften normaler Gipskartonplatten absichert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, " bei dem Montanwachs in Kombination mit festen Kohlenwasserstoffen, zukünftig als Montanwachskombination bezeichnet, als Hydrophobierungsmittel pulverförmig und/oder als Granulat mit 5dem Gips dem Wasser zugegeben und zu einem homogenen Brei vermischt werden oder das Hydrophobierungsmittel dem Gipswasserbrei untergemischt wird. Der nachfolgende Abbindeprozeß und die Haßhaftung Gips/Karton bleibt unbeeinflußt, nebeneinander sind Dihydrat, die Montanwachskombination und Wasser vorhan-

10den. Bei der nachfolgenden thermischen Behandlung wird die Temperatur im Trockner so gesteuert, daß bei Materialtemperaturen bis ca. 60 ⁰C die Gipskartonplatte nicht vollständig unter Bildung von Hohlräumen austrocknet. Die Platten müssen dann kurzzeitig bis ca. 85 ⁰C erwärmt werden, damit die Mon-

15tanwachskombination schmilzt, vom Dampfdruck des Restwassers unterstützt, in die vorhandenen Hohlräume eindringt und eine chemische Reaktion eingeht, die zur Ausbildung von Bindungen zwischen der Montanwachskombination und Bindemittel führen* Diese Reaktionen sind gekennzeichnet durch partielle Versei-

20fungen, indem die !Carboxylgruppen der Montanw-achskombination mit auftretenden "Kationen vom Bindemittel unter den Bedingungen der kurzen Erhitzungsphase reagieren, wobei gefunden wurde, daß diese Reaktion an eine Mindestsäurezahl von 5, vorzugsweise 10 - 35, gebunden ist. Die wasserabweisende Y/irkung

25ergibt sich durch die Abschirmung des Dihydratgerüstes mittels der Montanwachskombination, wodurch die für Gips typische kapillare Saugkraft stark herabgesetzt bzw. zum überwiegenden Teil unterbunden-wird. Als Zusatzmittel kommen Kombinationen von Montanwachs mit.festen Kohlenwasserstoffen, deren

30Erstarrungspunkt > 50 ⁰G ist, in Frage. Unter Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens von Gipskartonplatten zeigte sich, daß die Montanwachskombination als Hydrophobierungsmittel in Form eines Feingranulates mit einem Korngrößenbereich von 0,063 - 0,8 mm, -am günstigsten von 0,1 bis

350,5 mm, einzusetzen ist. Besondere Hydrophobierungseffekte werden beim Einsatz von Kombinationen von Montanwachs mit mindestens 40 Masse-SS festen Kohlenwasserstoffen erreicht.- Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei einer Kombination von

90 - 25 Masse-% Montanwachs, gekennzeichnet durch eine Säurezahl von 28 - 32 und einem Gehalt an acetonlöslichen Harzstoffen von 10 - 14 '%, mit 10-75 Masse-% festen Kohlenwasserstoffen Hydrophobierungsmittel hergestellt werden können, mit Sdenen die Einsatzmengen im Vergleich zu den in der Praxis üblichen und in der Literatur ausgewiesenen Anteilen an Hydrophobierungsmitteln bei der Herstellung von Gipskartonplatten auf ein bisher nicht übliches Maß von <"4*Masse-% gesenkt werden können, da durch diese Kombination die Schmelzviskosität

10des erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittels in einem für das Verfahren erforderlichen Bereich von 20 - 35 cP gebracht wird und eine für das Verfahren notwendige Volumenausdehnung im Schmelzber-eich der Montanwachskombination von 6,5 % - 11,5 % geschaffen wird. Es wird gleichzeitig die Säurezahl der Mon-

15tanwachskombination auf Werte von 12-18 eingestellt, die Voraussetzung für die aufgezeigten Verseifungsreaktionen sind. Dabei wird die Wasseraufnähme der entsprechenden Gipskartonplatten entscheidend reduziert, die übrigen bauphysikalischen Eigenschaften werden nicht negativ beeinflußt. Durch die ein-

20getretenen Bindungen der Liontanwachskombination im erhärteten Gips wird ein Austreiben des Zusatzmittels vermieden,„ eine gleichmäßige Verteilung erreicht und deshalb mit geringen Ein-.satzmengen eine unerwartete Qualität erzielt. Heben diesen günstigen Werten bietet das Hydrophobierungsmit-

25tel gleichzeitig eine günstigere Kantenfestigkeit gegenüber kurzzeitigen Überhitzungen im Trockner. Weitere Verbesserungen der Festigkeiten, Wasserresistenz u. a. Eigenschaften,

. sind unter vorgenannten Bedingungen möglich, wenn der Y/asseranspruch des verwendeten Gipsbindemittels zur Erreichung der

30Verarbeitungskonsistenz gesenkt und damit ein dichteres Gefüge erreicht wird. Dies ist z. B. möglich durch die Verwendung von *C -Halbhydr.at- oder Anhydrit-II-Bindemittel oder den Zusatz von Verflüssigern zum normalen Halbhydratgips. Es wurden aber .auch noch positive Ergebnisse erzielt, wenn dem Gipsbrei schaum-

35oder porenbildende Stoffe zugesetzt und die Rohdichte der fertigen Platte verringert wurde.

Zwar gehen die Biegefestigkeiten gegenüber der normalen Bauplatte etwas zurück, aber der hydrophobe Charakter der so her-

gestellten leichten Platten entspricht durchaus den Forderungen für den Einbau in Feuchträumen.

Ausführungsbeispiele 5Beispiei 1

3 Mas3e-% einer Kombination aus Montanwachs und festen Kohlenwasserstoffen mit einer Säurezahl von 12-18 und einer Kornzusammensetzung von

< 0,2 mm 19,8 % 0,2 mm bis 0,315 mm 51,6 %

0,315 mm bis 0,5 mm 27,2 % 0,5 mm bis 8,8 mm 1,0 %

> 0,8 mm 0,4 %

werden einer Mischung aus Halbhydrat und/oder Anhydrit mit 15Wasser untergemischt. Hergestellte Gipskartonplatten hatten eine Wasseraufnähme im Durchschnitt nach 2 h = 1,48 %, nach 24 h = 4,1 %, nach 96 h = 6,5 % und nach 120 h = 6,8 %.

Beispiel 2

Masse-% einer Kombination aus Montanwachs und festen Kohlenwasserstoffen mit einer Säurezahl von 12-18 und einer Kornzusammensetzung von

< 0,2 mm 1 % 0,2 mm bis 0,315 mm 7 %

0,315 mm bis 0,63 mm 65 % 0,63 mm bis 0,8 mm 25 %

> 0,8 mm 2 %

werden einer Mischung aus Halbhydrat und/oder Anhydrit mit Wasser untergemischt. Entsprechend der vorgeschriebenen Prü- 30fung nach 2 h Wasserlagerung nahmen die Probekörper der Gipskartonplatten, bedingt durch Schwankungen des Hydrophobierungsmittels in der Gipskartonplatte, zwischen 3,7 % und 4,1 % Wasser auf.

1983*074800

Claims

Erfindungsanspruoh

1. Verfahren zur Herstellung von hydrophoben Gipskartonplatten aus. einer Mischung von Halbhydrat und/oder Anhydrit gekenn-5zeichnet dadurch, daß der Mischung weniger als 4 Masse-% einer Kombination aus Montanwachs mit festen Kohlenwasserstoffen, welche eine Säurezahl 5, vorzugsweise 10 - 35, einen Schmelzpunkt von-75 - 88 ⁰G, eine Volumenausdehnung von 6,5 - 11,5 %' und eine Schmelzviskosität von 20 - 35 cP aufweist, in fester, 1Ofeinverteilter Form untergemischt wird und die Platten nachfolgend einer thermischen Behandlung bis 60 ⁰G Materialtemperatur mit einer anschließenden kurzzeitigen Erwärmung auf 85 ⁰C unterzogen werden.
152. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Kombination aus 90 -. 25 % Montanwachs und 10 - 75 % festen Kohlenwasserstoffen besteht.
3. Verfahren nach Punkt 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Kom-20bination aus Montanwachs und festen Kohlenwasserstoffen in granulierter ?onn in einem Korngrößenbereich von 0,063 bis 0,8 nun, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm eingesetzt wird.

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