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Verfahren zur Entfernung von überschüssigem Wässer aus Gipsformkörpern
Gipsbauteile werden in der Bauindustrie in steigendem Eaße eingesetzt und großtechnisch
im wesentlichen nach dem Gießverfahren hergestellt. Daneben wird zur Erzeugung von
Gipsbauteilen vor allem mit hohem Raumgewicht auch das Pressverfahren angewandt,
wobei im Gegensatz zum Gießverfahren eine feuchte, krümelige Masse in Formen eingepreßt
wird. In der Praxis gelangen jedoch vorwiegend Gipsbauteile mit niedrigem Raumgewicht
in Einsatz, da diese leichter verarbeitet und wirtschaftlicher transportiert werden
können. Gipsbauteile mit einem Raumgewicht zwischen 0,5 und 1,5 g/cm3 werden heute
üblicherweise durch Vermischen von Caleiumsulfat-Halbhydrat bzw. Anhydrit mit Wasser
im Gießverfahren hergestellt, wobei zur Erzielung des gewünschten Trockengewichtes
des Bauteiles beim Anmischen des Gipsbreies ein entsprechendes Verhältnis Gips :
Wasser eingestellt wird. Der angerührte Gips-Wasser-Brei wird dann in geeignete
Formen gegossen und nach dem Erstarren diesen wieder entnommen. Beim Erstarren dieses
Breis wird ein Teil des Anmachwassers als Kristallwasser gebunden, wobei Calciumsulfatdihvdrat
entsteht.
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Die klenFe des bei diesem Hydratationsvorgang verbrauchten Wassers
richtet sich nach dem ursprünglichen Kristallwasser-Behalt des Gipses; bei Calciumsulfathalbhydrat
als Ausgangs-CD material werden 1 1/2 1lilole Wasser auf 1 Mol Calciumsulfathalbhydrat
verbraucht, beim wasserfreien, löslichen Anhydrit dagegen 2 Mole Wasser auf 1 Niol
Galciumsulfat zur vollständigen ribbindung benötigt. Vor allem bei der Herstellung
von Gipsteilen mit niedrigen Raumgewichten wird beim Ansetzen des Gpsbreles eine
weitaus größere Wassermenge verwendet, als zur erbbi ndüng eif;entlich nötig ist.
Dieses überschüssige Wasser veruleibt also nach dem Abbindeprozeß im rohen Fertigteil.
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In den meisten fällen verlangt die Bauindustrie jedoch Gipsbauteile,
die keine oder nur geringe Mengen nicht gebundenen Wassers enthalten. Die Entfernung
dieses Überschusses wurde
bisher entweder durch Verdampfung in einem
thermi;3chen Trockner oder durch Verdunstung bei Lagerung- im Freien bzw. in Hallen
durchgeführt. Bei der Trocknung im Freien werden zwar kene Brennstoffe benötigt,
doch verläuft die Trocknung unter den mitteleuropäischen Klimabedingungen so langsam,
daß ein auLerordentlich großer Trockenlagerplatz erforderlich ist. Daher ist die
thermische Trocknung in Trockenapparaten trotz der Investitionskosten und des.Brennstoffbedarfs
billiger und hat sich in der Großtechnik durchgesetzt.
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Eine weitere 14öglichkeit zur Trocknung der Gipsbauteile wäre die
'Jasserverdampfurig im Vakuum. -cüegen der bei diesem Verfahren überaus hohen frocknungskosten
wurde diese Methode bisher überhaupt nicht angewandt.
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Die Aufwendungen für die Trocknung von Gipsbauteilen sind ein wesentlicher
Kostenfaktor bei der Herstellung dieser i-rodukte, besonders bei den von der Bauindustrie
gewünschten niedrigen Raumgewichten von C,7 bis 0,9 g/cm3, da hier relativ große
Wassermengen verdampft werden müssen. Beispielsweise müssen bei der Trocknung eines
Bauteiles mit einem Raumgewicht von 0,9 g/cm@ etwa 50 - 70 % des späteren Trockengewichts
je nach der eingesetzten Gipsqualität als äasser verdampft werden. Selbst bei der
thermischen Trocknung werden abhängig von den Abmessungen des Bauteiles noch relativ
lange Trockenzeiten zur. Verdampfung des überschüssigen 'Hassers benötigt, zumal
die, Perr,-peratur nicht beliebig hoch eingestellt werder_ kann, weil sonst das
gebildete CalciirmsuJ_fat:iihydrat wieder erLtwässert wird. Dies wurde zu einem
völligen Zerfall des Gipsbauteiles fuhren. Beispielsweise ben%;tigt ein Gipsbauteil
mit den Abmessungen 60 x 50 x 10 cm und mit einem Raumgewicht von 0,9 glcm' im getrockneten
Zustand etwa 50 Stunden bis zur vollständif;erl Trocknung bei eiriHr 'Temperatur
von 50o C.
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Überraschenderweise wurde nun gefunden, dai@ ein Großteil ,d=s überschüssigen,
nicht zur Abbindung des gebrannten Gipses benötigten Wassermenge von den nach dem
Gießverfahren hergestellten Gipsformkörpern, wie beispielsweise von Gipsbauteilen
ohne Verdampfung entfernt werden kann, indem man durch Anwendung von
Druck,
Vakuum oder Zentrifugalkraft das nasser als Flüssigkeit aus dem Gipsf ormkörper
herausdx,ückt, saugt oder schleudert. Je höher der angewandte Druck oder das
Vakuum oder d.e 7eritrifugalkraft ist, umso schneller und vollständiger, wird (las
anhaftende @jasser entf c:r,nt. Zur @;ntfF@rr@uxit@ des überschüssigen ':""assers
unter Druck wird der Gipsfoz#mkörl.e-r mindestens ar_ einer Seite dem Überdruck
von wenigstens G,l# atü eines f:om@@iirrli.ert@@rl Gases, vorzups-"".-e:rse kcmprir;riei,1;er
Luft, äusgeset "., '.ob1-@i das ÜberschUssi..ge;r@z.@er des (s7.JSf'CrirkUrpers
axi .aE'r',l!?ri nicht: druckbelas'tcl"eri GEZtE%n in flusSiger Form aus-': I' T
t t@ Bei der -3@zl:üum-Be1:@rietlizn@tritt (?,:s au-r:: r?@:@r= _sil,s f.ormkörper
("..t4, ei.ctiendc- Y;asser in f1;; ssz ger Fora, an der//den isiit Vakuum beaufschlagten
Seiten aus.
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lit der 'L,enl-,rifiige wird das anhaftende rNasser des Gipskörpers
an der der- Rotationsachse abgewandten reite in flüssiger Form us _;etrieben.
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Ls wurde weiterhin gefunden, da.?, bei allen 3 Arten der Listfernung
des überschüssigen j"iassers während des Prozesses der 'Wasserentfernung eine Dürchtränkung
des Formkörpers mit Imp.rä grierfliissigkei ten vorgenommen ,erden kann, wotaßi
diese auf der/den Seiten. aufgebracht werden, die der/den wasserabgebenden Seiten
gegenüber liegt(en). Auf diese i,?;'eise ist -es möglich, eine Teil!-mprIgi.Lierung
des feuchten Gipsformkörpers ohne vorherige Trocknung durchzuführen.
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Je nach den gewünschten Eigenschaften dis Gipsformkörpers können zum
Imprägnieren die verschiedensten mit Wasser verträglich.en Fliissi.p--keit;cin verwendet
:erden. fliese köi.,neri nus 1%sizxigen, Dispersionen, hatices oder i#inui si.onen
bestehen, die
-#Uas-
| ser oder wassermischbare Lösungsmittel, @vie irl_k(Jhcl i-
o',-i- 1@ce- |
| ton, als fluktuide Komponente enthalten. In deijmp °@@riüer- |
| flissigkeit-,rn körnen beispielsweise 3al.ze, laraff. :.ne,
C.? e , |
| "vrachse, Metallseifen, Silikone, Farbstoffe, 1-z-grliente,
I`a.'--?i- |
| iznd r-@unsttiar@e wie Kolophoniur.r" Haj=iist=o'f-J', rir@@1_
7trr,@i-- |
| i@::elams_nf@xma:ldehd-, 1-henol-foririaldc°h;_,d-, |
| lnden-, Alk- d-, Kohlenwasserstoffharz .-, |
| w ie Fol@d:zrir:@.-1.chlcr:id, Polyv'idenc?ilcx@it, 1-clL.:sli
._=j, |
Polybutadienstyrol, ABS-Produkte, i=olybutadienacrylnitrile, Polyvinylacetate,
Polyacrylate, Naturkautschuk sowie zahlreiche andere Substanzen gelöst, emulgiert
oder dispergiert sein. Es sind auch Imprägnierflüssigkeiten mit solchen Bestandteilen
verwendbar, die unter. der Einwirkung von Härtungsmitteln und/oder von milder Wärme
härten. Bei Anwendung derartiger Imprägnierflüssigkeiten kann es zweckmäßig sein,
die härtende Komponente und das dazugehörige Härtungsmittel in aufeinander folgenden
getrennten Arbeitsstufen einzutränken. Man kann aber auch die härtende Komponente
bzw. das Härtungsmittel. dem Anmachwasser des Gipsbreies zufügen und mit dem Härtungsmittel
bzw. mit der härtenden Komponente allein beim Prozeß der Wasserentfernung durchtränken.
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Weiterer Gegenstand der Erfindung ist bei allen vorgeschlagenen Arten
der Entfernung des überschüssigen Wassers auch die zusätzliche Durchtränkung des
Gipsf ormkörpers mit Waschwasser und die anschließende Wiederentfernung auf die
gleiche Art wie die des ursprünglich anhaftenden Wassers. Bei dieser zusätzlichen
Behandlung werden eventuell noch im Gipsteil vorhandene lösliche Verunreinigungen,
die später zu Ausblühungen fÜhren würden, ausgewaschen.
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Besonders wertvoll ist diese Möglichkeit der Auswaschung bei Gipsfertigteilen,
die aus Chemiegipsen hergestellt wurden, da hier in der Regel größere A4engen an
Verunreinigungen vorliegen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Entfernung des überschüssigen
Wassers aus Gipsformkörpern, bei dem überschüssiges, nicht zum Abbindeprozeß benötigtes
Wasser direkt in flüssiger Form abgetrennt wird, sowie eine Teilimprägnierung und/oder
eine Auswaschung der Gipsformkörper möglich ist, ist ein bedeutender technischer
Fortschritt erzielt worden, da die Wasserentfernung rasch und mit geringen Kosten
erfolgt und die Teilimprägnierung und/oder die Auswaschung gleichzeitig durchgeführt
werden können. Falls eine Nachtrocknung noch nötig ist, läßt sich diese mit einem
Aufwand durchführen, der wesentlich geringer ist, als er für die gleiche Menge Wasser
ohne die erfindungsgemäße
Vorentwässerung erforderlich wäre. Überraschenderweise
werden auch die mechanischen Festigkeiten der Gipsf ormkörper durch das erfindungsgemäße
Verfahren selbst bei der zusätzlichen Durchführung des Waschprozesses nicht verändert-,
auch dann nicht, wenn die Gipsformkörper in noch nicht voll abgebundenem Zustand
dem erfindungsgemäßen Prozeß unter-, worfen wurden.
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Die nachfolgenden Beispiele sollen das Wesen der Erfindung näher erläutern:
Beispiel Eine nach dem Gießverfahren hergestellte Gipszwischenwandplatte
mit einem Raumgewicht im getrockneten Zustand von 0,9 g/cm3 sowie den Abmessungen
60 x 50 x 10 cm wird unmittelbar nach dem Entformen in eine Druckkammer gebracht
und von 5 Seiten mit komprimierter Pressluft beaufschlagt. Die 6. Seite rhit den
Abmessungen 60 x 50 cm liegt auf einem Rahmen mit geeigneter Abdichtung auf. Der
Innenraum des Rahmens ist von der Druckkammer getrennt und steht über eine Zeitung,
durch die das aus der Platte herausgepreßte Wasser ablaufen kann, mit der Außenatmosphäre
in Verbindung. Der zeitliche Entwässerungsablauf ist aus der folgenden Tabelle zu
entnehmen und wird in der Abbildung 1 näher veranschaulicht.
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Ferner ist aus der Tabelle zu ersehen, daß sich die mechanischen Festigkeiten
des Gipsteiles durch die Entwässerungsbehandlung nicht ändern. Die Bestimmung der
Biegezug- und Druckfestigkeiten wurde nach DIN 1168 an zur Gewichtskonstanz getrockneten
Probekörpern vorgenommen, die nach der angegebenen Entwässerungsdauer der Apparatur
entnommen wurden. Entwässerung einer Gips-Zwischenwandplatte bei Anwendung von 2,5
atü Pressdruck und mechanische Festigkeiten nach DIN 1168 nach der jeweiligen Behandlungszeit
| Presszeit ausgepreßtes Wasser Biegezug- Druck- |
| P;;inuten in festigk. festigk. |
| vom gesamten anhaften- DIN 1-168 DIY 1368 |
| den Wasser kp/cm2 kp/cm |
| 5 36 33,5 72 |
| 10 43 34 76 |
| 15 47 33 75 |
| 20 5 0 35 76 |
| 25 53 35 `76 |
| 30 56 35 76 |
Beispiel 2 Ein nach dem Gießverfahren hergestelltes CTipsbauteil mit Dachziegelformat
sowie den Abmessungen 34 x 2? x 3 cm wird nach dem Erstarren auf einen dem Bauteil
angepaßten Rahmen gebracht. Die dem Bauteil zugewandte Rahmenseite ist mit einer
entsprechenren Lichtung versehen. Dadurch ist der Innenraum des Rahmens völlig luftdicht
abgeschlossen, so daß beim Anlegen von Vakuum dort ein Unterdruck von 9G0 mm -Nassersäule
entsteht und somit das überschüssige Wasser in flüssiger. Form aus dem Gipsbauteil
herausgesaugt wird. Ileichzeitig wird auf der gegenüberliegenden;`:Deite des Bauteiles
durch eine Berieselungsvorrichtung zunächst so viel Nasser aufgebracht, daß der
Anteil an löslichen Salzen von 0,2 auf 0,02 Gewichtsprozent gesenkt wird. Anschlie.-,end
wird der Baukörper mit einer@Imprägnierflüssigkeit, beispielsweise einer niederprozentigen
Paraffindispersion in Wasser, berieselt, um die Wasserfestigkeit zu erhöhen. Nach
dieser Behandlung wird das Fertigteil wie üblich auf einen Feuchtigkeitsgehalt ven.
unter 1
% getrocknet