DE1771497C3 - Verfahren zur Herstellung von Gipsbauteilen aus alpha-Halbhydrat - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein licher Einstreumenge besitzen müssen.
Verfahren zur Herstellung von Gipsbauteilen "mit Für die Herstellung von Gipsbauteilen, z. B. von

hohen mechanischen Festigkeiten durch hydrother- Wandbauplatten aus Gips, sind die Anforderungen male Umkristallisation von Calciumsulfat-Dihydrat der DIN Ϊ8163, für Deckenplatten die der in feinkristallines a-Calciumsulfat-Halbhydrat im 40 DIN 18169 und für Gipskartonplatten die der Autoklav, durch Vermischen des Λ-Halbhydrates mit DIN 18180 maßgebend.

Wasser und durch Eingießen der so hergestellten Die normalen Wandbauplatten aus Gips werden

Mischung in Formen. mit einer Rohdichte von 0,9 g'cm³ hergestellt. Da-

Zur Herstellung von Gipsteilen wird üblicherweise neben werden auch leichtere Wandbauplatten mit ein auf trockenem Weg gebranntes /^-Calciumsulfat- 45 einem Raumgewicht von 0,7 g/cm³ und schwerere Halbhydrat eingesetzt. Die gebrannten Gipse werden Wandbauplatten mit einem Raumgewicht von beispielsweise in indirekt beheizten Kesseln oder in 1,2 g/cm³ gefertigt. Bei Deckenplatten und Gipsdirekt oder indirekt beheizten Drehrohrofen aus zer- kartonplatten darf ein bestimmtes Flächengewicht kleinertem Rohgipsgesteir hergestellt. nicht überschritten werden. Andererseits werden

Ebenso verwendet man für die Herstellung von 50 jedoch auch gewisse Mindestfestigkeiten für die Gipsfertigteilen Produkte, die nach dem Mahlbrenn- Gipsbauteile nach den DIN-Normen gefordert, z. B. verfahren erzeugt wurden, da diese ^-Calciumsulfat- im Falle der Zwischenwandplatten eine Bruchlast von Halbhydrate im Vergleich zu den vorher genannten mindestens 100 kp in der Plattenmitte.
Halbhydraten weitaus schnellere Abbindezeiten auf- Die handelsüblichen /J-Calciumsulfat-Halbhydrate

weisen. Dies führt in der Praxis der Gipsfertigteil- 55 liegen in ihrer maximal möglichen Einstreumenge so, herstellung zu einer wesentlich besseren Auslastung daß Formkörper mit einem Raumgewicht von 1 bis der Gipsformen und damit zu einer wirtschaftlicheren 1,2 g/cm^s entstehen. Um also Gipsbauteile mit nied-Produktion der Fertigteile. Das Anmischen der Gieß- rigerem Raumgewicht herzustellen, müssen diese massen für Gipsbauteile geschieht gewöhnlich in /i-Calciumsulfat-Halbhydrate mit einer niedrigeren einem Mischgefäß, das mit einem Rührer ausgestattet 60 Halbhydratmenge, d. h. mit einem höheren Wasserist und in dem Gips und Wasser in einem bestimm- Gips-Verhältnis, angesetzt werden, um auf das geten Mengenverhältnis miteinander vermengt und so wünschte Raumgewicht nach dem Trocknen zu komlange gerührt werden, bis eine sämige Konsistenz des men. Die Erniedrigung der F.instreumenge führt Gipsbreies erreicht ist. Dieses Rühren der Gips- jedoch zu einem Rückgang der Festigkeitswerte des Wasser-Mischung bis zum Erreichen der sämigen 65 Fertigteiles. Diese können jedoch nur so weit herab-Konsistenz ist deshalb erforderlich, damit gröbere gesetzt werden, wie durch die Norm-Vorschriften Gipspartikeln in der ersten Phase nach dem Ver- toleriert wird. Andererseits wäre es jedoch oft wünmischen mit Wasser nicht sedimentieren können, da sehenswert, wenn die Fertigbauteile mit geringcrem

Raumgewicht, aber gleich guten oder noch besseren Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das die

mechanischen Eigenschaften hergestellt werden Herstellung von Gipsbauteilen aus «-Calciumsulfatkönnten und dabei gleichzeitig die Abmessungen der Halbhydrai mit den gewünschten niedrigeren Raum-Fenigteite zur Einsparung von Arbeitszeit auf der -gewk&ien ermöglicht, ohne daß die oben beschrie-Baustelle vergrößert werden könnten. ₅ benen Nachteile in Kauf genommen oder Zusätze

Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Herstellung verwendet werden müssen. Das neue Verfahren leichter Bauteile aus /f-Calciumsulfat-Halbhydrat, basiert auf der hydrothermalen Erzeugung von Natur- oder Mineral- bzw. Glasfasern zuzusetzen, um α-Calciumsulfat-Halbhydrat aus CaSO₄ · 2 H₂O. Es auf diese Weise die notwendigen Festigkeiten zu er- ■ ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der hydrotherreichen. Meist jedoch werden durch diese Zusätze io malen Umkristallisation ein a-Halbhydrat der mittdie Festigkeit nicht wesentlich verbessert, und außer- leren Kristallgröße von 7 bis 15 μ durch periodische dem steigen die Herstellungskosten der Gipsfertig- oder kontinuierliche Zugabe zusätzlicher Impfteile erheblich an. kristalle zum Reaktionsautoklav hergestellt wird, daß

Aus diesem Grunde wurde auch bereits vorge- anschließend die Hauptmenge der Mutterlauge aus ichlagen, für die Herstellung von Gipsbaufertigteilen 15 der hergestellten a-Halbhydrataufschlämmung abgee-Calciunsuifat-Halbhydrat einzusetzen, das be- trennt und daß schließlich das a-Halbhydrat in noch kanntlich bessere mechanische Eigenschaften besitzt. feuchtem Zustand mit Wasser vermischt und zu Allerdings liegen die Einstreumengen des a-Calcium- Gipsplatten vergossen wird.

sulfat-Halbhydrats sehr hoch, bei 300 bis 350 g/100 g Die Korngröße der erfindungsgemäß hergestellten

Wasser. Mit dieser Einstreumenge hergestellte Fertig- 20 a-Calciumsulfat-Halbhydrat-Kristalle wurde mit dem teile besitzen nach dem Trocknen ein Raumgewicht Fisher-SuDsieve-Sizer-Gerät nach der Kozenyvon 1,6 bis 1,7 g/cm³. Werden diese α-Gipse für Carmann-Methode bestimmt. Das entstehende fein-Gipsbauteile mit einer wesentlich niedrigeren Ein- kristalline «-Calciumsulfat-Halbhydrat wird von der streumenge, z.B. 100g Gips auf 100g Wasser, wegen Hauptmenge der Mutterlauge getrennt und noch des normgemäß gewünschten niedrigen Raum- 25 feucht mit der gewünschten Wa;sermenge vermischt, gewichtes des Fertigteils eingesetzt, so sedimentieren wobei unmittelbar ein sämiger, nicht sedimentierendie Gipspartikeln noch stärker als bei den ^-Calcium- der Brei entsteht, und die Mischung sofort zur Fersulfat-Halbhydraten. Der Zusatz von leichten Füll- tigung der Gipsbauteile mit dem gewünschten Raumstoffen, wie Schilf u.dgl., wurde in der deutschen gewicht in Formen gegossen.

Patentanmeldung T 5536 vorgeschlagen, um die 30 Die Steuerung des hydrothermalen Kristallisations-Sedimentation zu verhindern und Gipsbauteile mit prozesses zur Herstellung eines »-Calciumsulfat-Halbniedrigem Raumgewicht zu erhalten. Trotzdem ent- hydrats mit einer mittleren Korngröße zwischen 7 und stehen bei dieser Arbeitsweise immer noch Inhomo- 15 μ in Form von feinkristallinen, maximal 80 bis genitäten im Fertigteil. 150 μ langen Stäbchen wird durch periodische oder

Die britische Patentschrift 10 80025 schlägt vor, 35 kontinuierliche Zugabe zusätzlicher Impfkristalle zum die Mischung von a-Halbhydrat und Wasser so lange Reaktionsautoklav, in dem die Umkristallisation erzu rühren, bis der Brei durch die beginnende Ab- folgt, vorgenommen. Die Herstellung der zusätzbindung genügend sämig geworden ist und eine Sedi- liehen Impfkristalle außerhalb des eigentlichen Reakmentation nicht mehr stattfindet. Der Nachteil dabei tionsautoklavs kann durch mechanische Zerkleineist, daß der Rührvorgang bei a-Calciumsulfat-Halb- 40 _rung von α-Calciumsulfat-Halbhydratkristallen erhydrat vor allem dann, wenn sehr niedere Gipsmen- folgen oder aber durch separate Erzeugung in einem gen eingestreut werden, sehr lange ausgedehnt wer- zweiten Autoklav. Ebenso können fein vermahlene den muß, bis bereits ein großer Teil des ^-Calcium- /J-Calciumsulfat-Halbhydrat-Impfkristalle Verwensulfat-Halbhydrats zu Dihydrat hydratisiert ist, um dung finden.

die zum Vergießen in die Form erforderliche sämige 45 Werden die Maßnahmen periodisch durchgeführt, Beschaffenheit zu erreichen. so erfolgen sie in Abständen von 5 bis 200 Minuten,

Ein Nachteil dieser Maßnahme besteht darin, daß vorzugsweise jedoch in Abständen von 60 bis 120 Midurch die Teilhydratation die Festigkeiten im erzeug- nuten. Mittels der in dieser Erfindung beschriebenen ten Gipsbauteil sehr stark herabgesetzt werden und Maßnahmen können Gipsbauteile unter Ausnutzung die vorzüglichen Eigenschaften des »-Calciumsulfat- 50 der hohen mechanischen Eigenschaftswerte von Halbhydrats nicht ausgenutzt werden. -x-Calciumsulfat-Halbhydrat mit Raumgewichten bis

Es wurde weiterhin vorgeschlagen (FH-PS herunter auf 0,5 g/cm³ hergestellt werden, die immer 14 39 582), et-Halbhydrat-Gips als Pulver auf eine n^ch normgerechte Festigkeiten aufweisen. Uber-Blainc-Feinheit von 1000 bis 6000 cm²/g zu mahlen, raschenderweise wurde festgestellt, daß ^-Calciummit feinteiligem Kalk in einer Menge von 0,2 bis 10, 55 sulfat-Halbhydrate mit einer mittleren Korngröße vorzugsweise von 1 Gewichtsprozent, ausgedrückt in zwischen 7 und 15 μ optimale mechanische Festig-CaO, zu vermaschen, dann in eine Wassermenge von keiten bei Bauteilen mit niedrigen Raumgewichten 40 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf die herge- zwischen 0,5 und 1,4 g/cm³ ergeben. Dabei können stellte Mischung, mehrere Sekunden lang zur Bildung zur Verbesserung gewisser Eigenschaften, wie z. B. eines homogenen Breies einzurühren und dem erhal- 60 der Elastizität, auch leichte Zuschlagstoffe, wie Blähtenen Gipsbrei dann vor dem Vergießen zu Gipsbau- ton, Perlite, Styropor usw., oder auch faserförmige teilen eine nicht die stöchiometrische Menge (be- Stoffe, wie Cellulose, Papier oder Glas, zugesetzt zogen auf Kalk) übersteigende Menge Schwefelsäure werden.

hinzuzufügen. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Aus der nachfolgenden Tabelle ist ersichtlich,

Behandlungsweise ebenfalls zu einer Verschlechte- 65 welche mechanischen Festigkeiten die hergestellten rung der mechanischen Eigenschaften des eingesetz- Gipsbauteile besitzen und in welcher Relation diese ten α-CalciumsuIfat-Halbhydrats im erzeugten Gips- bei gleichem Raumgewicht zu /J-Halbhydrat-Produkbauteil führt. ten stehen.

	17	71 497	0,6	0,7	0,8	6	0,9	1,0	i,l
5
	Raumgewicht des Gipsbauteües	'/'	15	25	34	45	58
	0.5	22	30	38	49	60	71
Biegezugfestigkeit, kp/cm2
/3-Halbhydrat	2	12	21	37	66	110	150
«-Halbhy<?rat	14	25	50	77	120	162	205
Druckfestigkeit, kp/cm2		60	75	90	108	125	135
0-Halbhydrat	6
a-Halbhydrat	14
Einstreumengen,	50
g Gips/100 g Wasser

Beispiel

In einen 10 m^s fassenden Autoklav aus V 4 A-Material werden kontinuierlich 1,8 m³/h einer wäßrigen Aufschlämmung von Calciumsulfat-Dihydrat mit einem Gehalt von 670 g Dihydrat pro Liter eingebracht. Die Umkristallisationstemperatur liegt bei 118° C, und der pH-Wert im Autoklav beträgt 2,5. Gleichzeitig werden 0,04 kg Carboxymethylcellulose als l°/oige Lösung pro 1,8 m³ Dihydratschlamm dem Autoklav zudosiert.

Im Autoklav befindet sich fortwährend eine Aufschlämmung von 2,5 t bereits gebildetem «-Calciumsulfat-Halbhydrat, die durch eine Tauchleitung über einen Entspanner einer Zentrifuge zugeführt werden können. Die Zentrifuge wird mit 2 m³ pro Stunde der Halbhydrat-Aufschlämmung aus dem Autoklav gespeist, wobei diese Aufschlämmung etwa 500 g Halbhydrat pro Liter enthält.

Aus der Zentrifuge werden daher 1000 kg/h a-Calciumsulfat-Halbhydrat, bezogen auf Trockensubstanz ausgetragen.

Die ft-Halbhydratkristalle besitzen die gewünschte mittlere Korngröße zwischen 7 und 15 μ.

Zur Erzeugung dieses feinkristallinen Materials werden gemäß der vorliegenden Erfindung in Abständen von 60 Minuten pro Tonne eingetragenen Dihydrates 1 kg 8O°/oige H₂SO₄ mittels einer Dosierpumpe in den Autoklav eingebracht. Das zu diesem Zeitpunkt einfließende Dihydrat-Material wird dabei sofort in feines a-Calciumsulfat-Halbhydrat-Impfmaterial umgewandelt, womit sich die Impfkeimmenge des Autoklavs sprunghaft erhöht und die gewünschte mittlere Korngröße der »-Halbhydratkristalle ausgebildet wird. Das zentrifugenfeuchte Material mit etwa 15%> anhaftender Feuchtigkeit wird nun je nach dem gewünschten Einsatzzweck mit der entsprechenden Wassermenge und gegebenenfalls den Zuschlagstoffen zu einem homogenen Brei verrührt und zu Fertigteilen vergossen.

Zur Herstellung von Zwischenwandplatten gemäß DIN 18 163 werden 1180 kg feuchtes a-Calciumsulfat-Halbhydrat mit 730 kg H₂O zu einem homogenen Brei vermischt und in die Form vergossen. Nach dem Trocknen haben die Zwischenwandplatten ein Raumgewicht von 0,92 g/cm³ und Bruchfestigkeiten von 400 kp.

Zur Herstellung dünnwandiger Bauplatten mit einer hohen Biegezugfestigkeit werden 1180 kg feuchtes α-Calciumsulfat-Halbhydrat mit einem Brei von 1365 kg Papierpülpe vermischt und zu den gewünsch-

ten dünnwandigen Fertigteilen vergossen. Die Papierpulpe besteht aus 1250 kg Wasser, 15 kg kaltwasserlöslicher Stärke und 100 kg Altpapier, das in einem geeigneten Aggregat zerkleinert und mit dem Wasser vermischt wird. Die Fertigteile haben nach dem Trocknen 3in Raumgewicht von 0,65 g/cm³, eine Biegezugfestigkeit von 40 kp/cm² und eine Druckfes <^keit von 48 kp/cm².

Claims (1)

1. ι ² .

   dies zu Inhomogenitäten im fertigen Gipsbauteil führen würde. Die Zeit, die bis zum Erreichen der

   ■'■·"■ , sämieen Konsistenz benötigt wird, hängt von der ver-

   Patentanspiucn: wendeten Gipssorte ab und korrespondiert mit der

   5 jeweiligen Abbindezeit, d. h., Gipse mit eiuer längeren

   _.- ι. i ι Ahhindezeit wie z. B. die Kessel-oder Drehrohrofen-

   Verfahren zur Herstellung von Gipsbauteilen Abtandeze't,w« _{Erreichen der sämi R} J.

   mit hohen mechanischen Festigkeiten durch G P^ ben^e" _soge„annten Mühle„gfp_Se

   ^^Γ°ΐν?^{ε Umk}t^taS^üon "T₁SS" d?eTachiem Mahlbrennverfahren hergestellt we J sul at-D.hydrat in feinkristallines ^Calaumsulfat- ^ die nac Konsistenz erreicht ist, wird

   Halbhydrat im Autoklav, durch Vermischen des *° «J·*«^ ; _& Formen abgelassen, und _zum a-Halbhydrates mit Wasser und durchließen der G &* ^ ^ ^ ^ ^

   der Mischung in Fprmen, dadurch gekenn- jnuo _diesem ^.

   zeichnet, daß ^ to hyd^jmatar^ &£££ des /J-Calciumsulfat-Halbhydrates zu SSX von 7"ST¹SiXf 51Ξ ₁₅ cl—atdihvdratJJ^^^jg nicht oder kontinuierliche Zugabe zusätzlicher Impf- vollsten dig.erfolgt. ff^a" ^ _n°%_e ^h"[J^est^n G,p_S-kristalle zum Reaktionsautoklav hergestellt wird, bauteile daher meist noch eme gewisse Zeit stehen, daß anschließend die Hauotmenge der Mutter- bevor sie getrocknet werden, oder man sorgt, wie _Im lauge aus de* hergestellten «-Halbhydratauf- Falle der Gipskartonplatte, fur eme entsprechende schlämmung abgetrennt und daß schließlich das » Verweildauer auf dem Ferigun^band. Vielfach kann a-Halbhydrat in noch feuchtem Zustand mit auch eme Trocknung entfalten wenn s,e fur den Wasser vermischt und zu Gipsplatten vergossen angestrebten Verwendungszweck nicht erforderen

   wird i^st·

   Die Festigkeit der auf diese Weise hergestellten

   25 Gipsfertigteile werden einerseits durch die Qualität

   des verwendeten /J-Calciumsulfat-Halbhydrates und andererseits durch das Gips-Wasser-Verhältnis beim Ansetzen des Gipsbreies bestimmt. Die Qualität der

   Gipse richtet sich nach den für das betreffende Land

   30 gültigen Normen, ebenso wie die Qualität und Rohdichte der hergestellten Gipsbauteile. In Deutschland ist beispielsweise für die Herstellung von Baugipsen die DIN 1168 maßgebend, nach der gebrannte Gipse eine Biegezugfestigkeit von mindestens 25 kp/cm² und 35 eine Druckfestigkeit von 60 kp/cm² bei maximal rtiög-