DE2137860C3 - Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen auf der Bans von Calciumsulfat-Halbhydrat durch Teilentwässerung von Calciumsulfat-Dihydrat in einer bzw. zwei Stufen bei ^Temperaturcn von 90 bis 200⁰C, wobei teilweise zu Calciumsulfat-Halbhydrat dehydralisiertes Material aus einer Verfahrensstufe entnommen und an anderer Stelle des Vcrfahrensablaufcs wieder zugeführt wird.

Put/gipse, die ohne Zusatz artfremder, den Versteifungsvcrlauf beeinflussender Stoffe mit Wasser angemacht werden, zeigen ein Versteifungsverhalten nach A b b. I der Zeichnung. Kurve A, d. h., die auf flieüfähig-brciige Konsistenz angesetzte Masse geht innerhalb 5 bis 10 Minuten ajs dem fließfähigen in einen plastisch-kremigen Zustand über. Der Zeitpunkt des Krreichcns dieses Zustandes wird gemäß DIN llbö als Vi-iMuif iii" .ci'inn bezeichnet. Danach bleibt die Masse während weiterer 10 bis 20 Minuten bis zum Versteifungsende beliebig verform- und verarbeitbar. Ober das Versteifungsende hinaus kann sie noch innerhalb einer auf 10 bis 15 Minuten begrenzten Zeitspanne in den" endgültigen Oberflächenzustand versetzt werden, ohne daß dadurch die Endfestigkeit des Putzes beeinträchtigt wird.

Bei den in A b b. 1 dargestellten Abbindekurven ' kennzeichnen die Punkte 1 den Versteifungsbeginn, die

ίο' Punkte 2 das Versteifungsende und die Punkte 3 den Endpunkt der Oberflächenbearbeitbarkeit der Puizgipse Λ B, Cund D. Die endgültige Oberflächenbeschaffenheit wird bekanntlich mittels Glättens, Traufeins oder Filzens erreicht Um solche Putzgipse dem Arbeitsrhythmus besser anzupassen, werden ihre Versteifungseigenschaften in an sich bekannter Weise durch geringe Mengen artfremder Zuschlagstoffe beeinflußt, damh sich ein Versteifungsverlauf gemäß Abb. 1, Kurve B. einstellt Da die zeitliche Verzögerung des Versteifens und Erhärtens eine Abnahme der Putz-Endfestigkeit zur Folg? hat ist eine solche nicht beliebig ausweiibar. Das in A b b. 1 mit den Kurven A und B dargestellte Abbindeverhalten ist bisher nur mit Bindemitteln der Basis Ca-ciumsulfat erreichbar, die sich stofflich aus etwa 60 bis 95% Calciumsulfat-Anhydnt HI und Calciumsulfat-Anhydrit II, geringen Mengen Calciumoxid und 5 bis 30% Calciumsulfat-Halbhydrat zusammensetzen. Die Erzeugung solcher Bindemittel aus Rohgips, der im wesentlichen Calciumsulfat-Dihydrat ist, erfordert Brenntemperaturen bis etwa 1000⁰C.

Bei einem bekannten Verfahren zum Brennen von Stuckgips (DT-PS 6 38 800) wird das Rohgut während des Mahlens auf 180⁰C erhitzt. Aus dem Gemahlenen werden die gröberen Teile ausgeschieden und ganz oder teilweise höher, bis auf etwa 800^c C, erhitzt, worauf diese besonders hoch erhitzten gröberen Teile zur nochmaligen Mahlung dem Frischgut wieder beigemengt werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Anwendung der erforderlichen hohen Brenntemperatür, da der Wärmebedarf sehr hoch und die Wirtschaftlichkeit somit gering ist.

Gleiches gilt aufh bei einem anderen bekannten Verfahren zum Brennen von Putz- oder Estrichgips (DT-PS 9 49 456). bei dem Rohgipsstein mit hoher Temperatur zu Anhydrit gebrannt und danach in noch heißem Zustand mit ungebrannten Rohgipsgrusen oder Rohgipsmehlen vermischt wird, die dadurch in Halbhydrat und/oder Anhydrit 111 umgewandelt werden. Die hohen erforderlichen Temperaturen machen auch dieses Verfahren unwirtschaftlich.

Es ist auch zur Herstellung von Bau- und Putzgipsen im »Doppe5brand«-Verfahren bekannt (DT-AS 11 36 626). den Rohgips, der in einem Brecher auf eine Korngröße von 0 bis 10 mm zerkleinert wurde, vor dem Brand in ein feinkörniges Rohgipsband und in ein grobkörniges Rohgipsband zu zerlegen und letzteres in einem Drehofen auf etwa 800 Sis 1200⁰C zu erhitzen, wobei fast ausschließlich Anhydrit I en'steht, und das austretende erhitzte Material mit dem feinkörnigen Rohgipsband zu vermischen, worauf das ganze Gemisch nach weiterer Zerkleinerung einem Wärmetauscher zugeführt wird. Gei der Zumischung des leinkörnigen Rohgipsbandes wird dieses weitgehend in llalbhvdrat umgewandelt. In dem Wärmetauscher erfolgt d.inn die vollständige Umwandlung des restlichen iJoppe'hydrats in HalbhydraS und Anhydrit III. Auch dieses Verfahren hat den Nachteil hohen Energiebedarfs.

Allen vorerwähnten Verfahren ist eier Nachteil

gemeinsam, daß die Steuerbarkeit, der Abbinde- :ird Verarbeilungseigcnschaften durch die oei den erw?" ·»,-ten hohen Temperaturen entstehenden Phasen hochentwässerten Gipses bis hin zu seinen Zersetzungsprodukt Calciumoxid erschwert wird.

Bei wirtschaftlicher herstellbaren Bindemitteln auf der Basis Calciumsulfat-Halbhydrat, die durch Entwässern von Rohgips bei Temperaturen bis 200⁰C entstehen und deren Abbindecigenschaften wegen ihres Bekanntseins in A b b. 1 graphisch, nicht dargestellt sind. konnte jedoch bisher mit Hilfe von Abbindereglern nur das in A b b. I, Kurve C dargestellte Abbindeverhalten erzielt werden. Charakteristisch sind hierbei besonders das kurze Zeitintervall zwischen Versteifungsbegiitn und Versteifungsende und der sehr kurze Zeitraum, der für die endbearbeitung zur Verfügur.j sieht. Diesen Nachteil besitzen die bei hohen Temperaturen erzeugten Bindemittel nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es. den Nachteil des ungünstigen Versteifens und Erhärtens des Calciumsu!- fat-Halbhydrats einerseits und den Nachteil der kostenaufwendigen hohen Brenntemperaturen zur Erzeugung von Hochtemperaturgipsen andererseits zu vermeiden. Es ist somit die Aufgebe zu lösen, ein Verfahren zur Herstellung verzögert ansteifender und »5 gleichmäßig-langsam erhärtender Putzgipse auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat als Bindemittel zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem Verfahren der eingangs erläuterten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Ausgangsmaterial Calciumsulfat- Dihydrat der ersten Entwässerungsstufe zugeführt wird, in der das feinkörnige Material nahezu vollständig, das mittlere und grobe Material nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu CalciumEuifat-Halbhydna entwässert wird, worauf durch mechanische Spaltung der gröberen Körner deren ungebrannte Kerne freigelegt werden und das so behandelte Gut in drei Kornfrakiionen zerlegt wird, die Fein- und Grobfraktion dann beide vereinigt in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt und anschließend nachgemahlen werden, während die Mittelfraktion ohne Nachbehandlung als Zuschlagstoff dem für die Putzgips-Herstellung vorgesehenen Caiciumsulfat-Halbhydrat-Plaster zugemischt wird ( A b b. 2, Schema A). Hierdurch wird unter Mitwirkung bekannter, organischer und'oder anorganischer Zuschlagstoffe der erhebliche technische Fortschritt erzielt, daß verzögert ansteifende und gleichmäßig-langsam erhärtende Verputzmassen und/oder Spachtelmassen entstehen, wie diese in A b b. 1, Kurve D, dargestellt sind. Es werden somit Putzgipse erreicht, welche die auf Basis von Hochtemperaturgipsen hergestellten Putzgipse, insbesondere hinsichtlich des Zeitintervalls von Versteifungsbeginn bis Versteifungsende und der anschließenden Zeitspanne der Endbearbeitbarkeii, weit übertreffen.

Eine mögliche Abwandlung des weiter oben erläuterten Verfahrens besieht nach der Erfindung darin, daß die Feinfraktion und die Grobfraktion jede für sich in einer zweiten Emwässerungsstufc vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt werden und anschließend nur die Grobfraktion auf eine Korngröße der Feinfraktion feingemahlen wird( Abb. 2, Schema B).

Sowohl bei der Durchführung des Verfahrens nach Verfahrensschema A als auch nach Verfahrensschema B gemäß A b b. 2 lassen sich besonders gute Ergebnisse dadurch erzielen, daß das Ausgangsmaterial <;ine Körnung von 0 bis 60 mm. die Feinfraktion eine Körnung von < 0,2 mm, die Miltelfraktion eine Körnung von 0.2 bis 2 mm und die Grobfraktion eine . Körnung von > 1 mm umfaßt

Die Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren entstehenden Putzgipse können insbesondere hinsichtlich ihrer Festigkeiten und Härten sowie ihres Anmachwasserbedarfs dadurch verändert werden, daß die zweite Entwässerungsstufe für die Grobfraktion eine hydrothermale ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand eines Beispiels in Verbindung mit A b b. 2 der Schema-Zeichnung näher erläutert.

Der grubenfeuchte Rohgips wird zunächst in einem Steinbrecher 1 auf eine Korngröße von 0 bis 60 mm gebrochen. Danach wird er der erster Entwässerungsstufe Z vorzugsweise einem Drehofen, zugeführt, in der bei Temperaturen von 90 bis 150⁰C die Körner < 0.2 mm nahezu vollständig, die Körner >0.2 mm nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert werden, worauf das so behandelte Gut in Vorrichtung 3, vorzugsweise in einer Hammermühle oder einer Prallmühle, durch mechanische Spaltung vorwiegend der groben Körner auf ein Kornband von 0 bis 4 mm zerkleinert wird. Das so gekörnte Material wird anschließend über ein Mehrdeckerschwingsieb 4 in drei oder mehr Kornfraktionen zerlegt, nämlich in eine Feinfraktion < 0.2 mm, eine Mittelfraktion von 0,2 bis 2 mm und eine Grobfraktion > 1 mm. Die Fein- und Grobfrakiion werden danach gemeinsam (Verfahrensweg A) oder jede für sich (Verfahrensweg B) einer zweiten Entwässerungsstufe 5, beispielsweise einem Gipskocher, zugeführt, wo sie bei Temperaturen bis etwa 200°C vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt werden, im Falle der Entwässerung der vereinigten Fein- und Grobfraktion wird dieses Material anschließend mittels eines Mahlwerkes 6 nachgemahlen, während bei getrennter Entwässerung beider Fraktionen (Verfahrensweg ß^nur eine Nachvermahlung der Grobfrakiion erfolgt, da die Feinfraktion bereits die erforderliche Endkörnung besitzt. Die Mittelfraktion erfährt keine weitere Entwässerung oder Nachvermahlung. Sie wird dem für die Putzgips-Herstellung als Bindemittel vorgesehenen Calciumsulfat-Halbhydrat-Plaster, der aus der Feinund/od;r Grobfraktion entstanden ist, in einem Mischgang 7 zugesetzt. Dem Mischgang werden auch organische und/oder anorganische Zuschlagstoffe aus den Dosierbehältern 8 zugeführt.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich in einem kontinuierlichen Produktionsablauf durchführen.

Die schonende mechanische Spaltung vorwiegend der groben Gipsgesteinskörner nach der ersten Entwässerungsstufe geschieht gezielt zu dem Zweck, dem als Mittelfraktion bezeichneten Korngut von 0,2 bis ? mm eine Oberfläche zu verleihen, deren einer Teil Wasser chemisch bindet und dadurch in den Umwandlungsprozeß des Bindemittels mit Wasser zu Calciumsulfat-Dihydrat mit cinbezogen wird und deren anderer Teil auf das Bindemittel abbindebcschleunigend wirkt. Die Einbeziehung des als Zuschlagstoff dienenden Korns der Mittelfraktion in den Abbindevorgang des Bindemiuels hat gegenüber der Verwendung artfrem-•der Zuschlagstoffe den Vorteil, daß dieses nicht als indifferentes Materia! von dem sich aus dem Bindemittel bildenden Kristallgefüge umschlossen wird, sondern ein Teil desselben ist. Es übernimmt gleichzeitig die Funktion eines Kristallisationskeimes und bewirkt dabei

die Entstehung eines Gipsputzgefüges, das in erstrebenswerter Weise eine geringere Härte und Sprödigkeit aufweist, als dies bei Putzgipsen bekannter Verfahren, insbesondere solcher auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat als Bindemittel, bisher gefunden wurde.

Der Abbindebeschleunigung wird dadurch entgegengewirkt, daß der Mischung aus Calciumsulfat-Halbhydrat-Plaster und dem Korn der Mittelfraktion bei deren Zusammenführung ein oder mehrere Abbindeverzögerer je nach gewünschtem Verzögerungseffekt in an sich bekannter Weise zugesetzt werden. Abbindeverzögerer, wie beispielsweise Weinsäure u. a. m., heben die Abbindebeschleunigung nicht nur auf, sondern bewirken je nach Art und Zusatzmenge über das ursprüngliche, normale Abbindcverhalten des Calciumsulfat-Halbhydrat-Plasters hinaus eine zeitlich einstellbare Verzögerung des Ansteifungs- und Erhärtungsvorganges. Bei den erfindungsgemäß hergestellten Putzgipsen wird so die Ansteifungszeit durch die anschließende Erhärtungszeit um ein Vielfaches übertroffen.

Die erfindungsgemäßen Putzgipse steifen nach 30 bis 90 min an und erreichen nach diesem Zeitraum eine der Norm gemäße Versteifungsanfangs-Konsistenz. Danach setzt sich unter gleichmäßig-langsamer Konsistenz-Zunahme eine allmähliche Abbindung und Erhärtung der Massen steuerbar in weiteren 1 bis 8 Stunden fort, innerhalb deren sie plastisch verform- und verarbeitbar und endbearbeitbar sind. Solche Putzgipse bieten auf Grund ihres Abbindeverhaltens Verarbeitungsvorteile insbesondere im Stadium der Endbearbeitung, indem sie dem Verarbeiter die Möglichkeit geben, die Verputzfläche innerhalb einer langen Zeitspanne in den gewünschten, gefilzten oder geglätteten Endzustand zu versetzen. Ein weiterer Vorteil des gleichmäßig-langsamen Erhärtens ist, daß spannungsarme Verputzflächen entstehen, wodurch Putzschäden, beispielsweise bei extremer Temperaturwechselbeanspruchung, weitestgehend vermieden werden.

Die gleichen Vorteile werden auch dann erreicht, wenn als Ausgangsmaterial nicht oder nicht nur Rohgips, sondern Chemiegips, beispielsweise bei der Phosphorsäure-Herstellung als Nebenprodukt feinkristallin anfallendes Calciumsulfat- Dihydrat, allein oder im Gemisch mit Rohgips verwendet wird.

Da auf chemischem Wege entstehendes Calciumsulfat-Dihydrat normalerweise feinkristallin anfällt, ist dieses im Falle seiner alleinigen Verwendung zunächst zu Calciumsulfat-Halbhydrat zu entwässern, wonach dann das gesamte Gut oder ein Teil davon mit Wasser wieder zu Calciumsulfat-Dihydrat in Tafel- oder Brockenform umgewandelt wird, um anschließend dem Verfahren gemäß der Erfindung unterzogen zu werden.

Bei Verwendung von Gemischen aus Chemiegips und Rohgips, die in beliebigem Mischungsverhältnis angewendet werden können, entfällt die Vorschaltung einer Entwässerungsstufe und damit auch die Umwandlung zu Calciumsulfat-Dihydrat in Tafel- oder Brockenform.

Gemische aus beiden Stoffen durchlaufen sofort das erfindungsgemäße Verfahren.

Die Entwässerung der Grobfraktion in der zweiten Entwässerungsstufe nach dem in A b b. 2 dargestellten Schema B kann auch auf hydrothermalem Wege durchgeführt werden, so beispielsweise in einem Autoklav 5a, die zu Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat führt, während die Feinfraktion parallel dazu in einem Gipskocher 56 oder einem Gleichstromdrehofcn zu

ίο Calciumsulfat-beia-Halbhydrat entwässert wird, das Calciumsulfat-alpha-Halbhydrat dann zunächst mittels eines Mahlwerkes 6 auf eine Korngröße < 0.2 mm feingemahlen wird, wonach beide in einem Mischgang 7 in beliebigen Mengenverhältnissen wieder vereinigt werden.

Allen diesen Putzgipsen können in bekannter Weise artfremde mineralische Zuschlagstoffe, beispielsweise Kalkhydrat, Kalksande, Dolomitsande, Quarzsande, Perlite, Vermiculite, Blähton u. a. m., zugemischt werden. Die Wirkung dieser Stoffe auf die erfindungsgemäßen Plitzgipse ist die gleiche, wie sie bereits bei Putzgipsen anderer, bekannter Verfahren gefunden wurde.

Desgleichen können das Abbinden und die Verarbeitbarkeit regulierende chemische und/oder natürliche, anorganische Stoffe, wie Kaliumsulfat und Estrichgips, oder organische Stoffe, wie ionogene und nichtionogene Zelluloseäther, Pflanzengummis, Stärken, Stärkeäther, Kern- und Knollenmehle, pflanzliche und tierische Proteine, Netzmittel, Säuren, Salze, Polykondensations- und Polyadditionsharze, Kunstharzredispersionspulver u. a. m., zugesetzt werden, deren Effekte bekannt sind. Darüber hinaus kann die Mittelfraktion als Zuschlagstoff auch anderen, verfahrensunabhängigen Putzmischungen zugegeben werden, deren Bindemittel-Basis entwässerter Gips oder Kalkhydrat oder ein Gemisch aus entwässertem Gips und Kalkhydrat ist. Ebenso kann die vor der zweiten Entwässerungsstufe entstandene Feinfraktion als Zuschlagstoff anderen, verfahrensunabhängigen Putzmischungen zugegeben werden, deren Bindemittel-Basis entwässerter Gips oder Kalkhydrat oder ein ΟεπιϊχςΙι aus entwässertem Gips und Kalkhydrat ist.

Auch das aus der Grobfraktion durch hydrothermale Entwässerung entstandene CalciumsuIfai-alpha-Halbhydrat kann anderen, verfahrensunabhängige n, z. B. aul Basis von Kunstharzen oder Calciumsulfat-beta-Halbhydrat oder Anhydrit oder Kalkhydrat oder Gemischen aus Calciumsulfat-beta-Halbhydrat und Kalkhydrai

jo aufgebauten Putzmischungen zwecks Regulierung dei Festigkeits- und Verarbeitungseigenschaften zugesetzi werden.

Die vom Verfahren der Erfindung unabhängiger Verwendungsmöglichkeiten des vor der zweiten Ent· Wässerungsstufe entstandenen Korns der Fein- und dei Mittelfraktion als Zuschlagstoffe gelten analog für di< Herstellung von Spachtelmassen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   t. Verfahren zur Herstellung von Putzgipsen auf der Basis von Calciumsulfat-Halbhydrat durch Teilentwässerung von Calciumsulfat-Dihydrat in einer bzw. zwei Stufen bei Temperaturen von 90 bis 200⁰G, wobei teilweise zu Calciumsulfat-Halbhydrat .. dehydratisiertes Material aus einer Verfahrensstufe entnommen und an anderer Stelle des Verfahrensablaufes wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsmaterial Calciumsulfat-Dihydrat der ersten Entwässerungsstufe zugeführt wird, in der das feinkörnige Material nahezu vollständig, das mittlere und grobe Material nur in einer dünnen Oberflächenschicht zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert wird, worauf durch mechanische Spaltung der gröberen Körner deren ungebrannte Kerne freigelegt werden und das so behandelte Gut in drei Kornfraktionen zerlegt wird, die Fein- und Grobfraktion dann beide vereinigt in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt und anschließend nachgemahlen werden, während die Mittelfraktion ohne Nachbehandlung als Zuschlagstoff dem für die Putzgips-Herstellung vorgesehenen Calciumsulfat-Halbhydrat-Plaster zugemischt wird ( A b b. 2, Schema A). \
2. 2. Abwandlung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feinfraktion und die Grobfraktion jede für sich in einer zweiten Entwässerungsstufe vollständig in Calciumsulfat-Halbhydrat umgewandelt werden und anschließend nur die Grobfraktion auf eine Korngröße der Feinfraktion feingemahlen wird (Abb.2, Schema B).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Entwässerungsstufe ein Ausgangsmaterial einer Körnung von 0 bis 60 mm zugeführt wird, wobei die Feinfraktion eine Körnung von < 0,2 mm, die Mittelfraktion eine Körnung von 0,2 bis 2 mm und die Grobfraktion eine Körnung von > 1 mm aufweist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobfraktion in der zweiten Entwässerungsstufe hydrothermal zu Calciumsulfat-Halbhydrat entwässert wird.