DE2251222A1

DE2251222A1 - Verfahren zur herstellung einer masse fuer die herstellung von gipsformen aus ausrangierten gipsformen

Info

Publication number: DE2251222A1
Application number: DE2251222A
Authority: DE
Inventors: Werner Reingen
Original assignee: Boergardts KG H & E; H & E Boergardts Kg 3425 Walkenried
Current assignee: Boergardts-Sachsenstein 3425 Walkenried De GmbH
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1974-05-02
Also published as: DE2251222B2; DE2251222C3

Description

Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gips formen aus ausrangierten Gipsformen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gips formen aus ausrangierten Gips formen, vorzugsweise der keramischen Industrie.
In den Ballungsgebieten der keramischen Industrie fallen in großen Mengen ausrangierte Gipsformen an. In Deutschland handelt es sich dabei vorzüglich um das Gebiet von Bayern, in dem jährlich über 17.000 t ausrangierter Gipsformen anfallen, und um das Gebiet des Westerwaldes, wo die Menge der ausrangierten Gipsformen bei über 4.000 t liegt. Auch in England im Gebiet von Stoke-on-Trent fallen jährlich über 15.000 t an und in Japanmehr' als"30.000 t. Die Gipsformen, die nicht mehr zu gebrauchen sind, werden auf Halden gelagert. Abgesehen von den sonstigen Kosten, die mit der Lagerung auf der Halde entstehen, spielt in zunehmendem MaBe die Verschmutzung der Umwelt eine erhebliche Rolle.
Bei derart großen Abfallmengen hat es nicht an Entwicklungsarbeiten zur Regenerierung solcher ausrangierten Gipsformen gefehlt. Vornehmlich japanische Forscher haben sich dieses Themas angenommen, da gerade Japan seinen Gipsbedarf fast durchweg durch teure Importe decken muß und der im Jahre etwa 40.000 t ausmacht. Durch die Verwertung der ausrangierten Gipsformen könnte also ein beträchtlicher wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden.
Trotz der verschiedenen Entwicklungsarbeiten wurde kein wirtschaftlich und großtechnisch durchführbares Verfahren gefunden.
Die Gips formen werden bekanntlich aus natürlichem Gipsrohgestein hergesbilt, und zwar indem man Formengips aus 3L- und/oder ß-Halbhydrat im allgemeinen mit einer Einstreumenge von etwa 1,45 Teilen Gips in 1 Teil Anmachwasser zu einem gießfähigen, nicht zu dünnen Gips-Wasser-Brei anmacht. Die daraus hergestellten Gipsformen z. B. für die Geschirrporzellan-oder Sanitärporzellanherstellung ermöglichen zwischen 100 und 200 Uberformungen und werden dann ausrangiert, weil sie danach für diese Aufgabe ihre Eigenschaft verlieren.
Man könnte nun diese ausrangierten Gips formen in an sich bekannten Aggregaten zu ß-Halbhydratgips brennen. Doch bei einem solchen Verfahren fällt ein sehr feinmehliges Gipsprodukt an, das sehr voluminös ist und das zur Erzielung einer vergießfähigen Gips-Wasser-Mischung nur mit einer Einstreumenge im Bereich von 0,85 Teilen Gips auf 1 Teil Wasser verarbeitet werden könnte. Höhere Einstreumengen sind mit diesem voluminösen Halbhydrat nicht zu erreichen, da dann eine Vergießbarkeit der Gips-Wasser-Mischung nicht mehr möglich ist..
Gipsformen, die aber mit einem solch niedrigen Gips-Wasser-Verhältnis von 0,85 : 1 hergestellt sind, besitzen eine völlig unzureichende Festigkeit und ihr kapillares Ansaugvermögen zur Ausbildung eines ordentlichen keramischen Scherbens liegt in einem viel zu aktiven Bereich, was bedeutet, daß die zu verformende keramische Masse das Wasser zu spontan an die Gipsform abgibt, worauf ein nichthomogener Scherben entsteht.
Es wäre auch möglich, so zu verfahren, daß man dem aus Abfallformen hergestellten ß-Halbhydratgips der obigen Art so viel aus natürlichem Gipsgestein hergestelltes iL-Halbhydrat zusetzt, bis eine brauchbare Gips-Wasser-Mischung mit einer ausreichenden Einstreumenge herstellbar ist. Dazu wären 60 -65 % dL-Halbhydrat als Zumischung erforderlich. Dies ist jedoch ein äußerst unwirtschaftlicher Weg, abgesehen von den ungünstigen Eigenschaften, die ein solch hoher ; -Halbhydratanteil der erhärteten Formenmasse gibt. Es sei z. B. darauf hingewiesen, daß durch den hohen o(.-Halbhydratanteil eine große Abbindeexpansion der Gipsmischung eintritt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren vorzuschlagen, mit welchem die ausrangierten Gipsformen in wirtschaftlicher und technisch fortschrittlicher Weise als Rohstoffquelle der gipsverarbeitenden Industrie wieder zugeführt werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß man die ausrangierten Gipsformen zunächst bis auf unter 2 Gew.-$ freien Wassergehaltes trocknet, dann auf eine Korngröße von 2 cm zerkleinert und das zerkleinerte Gut anschließend in an sich bekannten Aggregaten bei Temperaturen bis zu 2000 C brennt, bis es kein Dihydrat mehr enthält und danach unter Zuführung von Kaltluft auf ehe Korngröße unter 200 p feinmahlt und das Mahlgut schließlich unter Zusatz von Wasser, eines festigkeitssteigernden Mittels und eines Abbindeverzögerers einem intensiven Rührprozeß von wenigstens 6, höchstens 20 Minuten unterwirft.
Vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn die zerkleinerten Gipsformen nicht nur bis zum Halbhydrat gebrannt werden, sondern bis auf einen Kristallwassergehalt von etwa 2 Gew.-%, was bedeutet, daß nach dem Brennprozeß sich ein Gemisch aus Anhydrit III, also ein löslicher Anhydrit und Halbhydrat, gebildet hat. Es ist besonders darauf zu achten, daß der Brennprozeß so geführt wird, daß kein Dihydratrest in dem Gut verbleibt, weil Dihydratteilchen die späteren Verarbeitungseigenschaften beeinträchtigen würden.
Die Regenerierung und Aufarbeitung der Gips formen kann vorzugsweise in dem keramischen Betrieb selbst erfolgen, wobei zum Trocknen der ausrahgierten Gips formen beispielsweise die Abwärme aus den Tunnelöfen des keramischen Werkes verwandt werden kann, und auch für den Brennprozeß können die Abgase bzw. die Abwärme der Tunnelöfen verwertet werden. Die Zerkleinerung der ausrangierten Gipsformen verlangt keinen hohen Energieaufwand, weil sie geringe Festigkeiten besitzen. Das Mahlen des gebrannten Gutes sollte vorteilhaft nach Abkühlung auf unterhalb 40°C in geeigneten, an sich bekannten Mahlanlagen erfolgen. Günstig wirkt es ich dabei aus, insbesondere auf die Endverarbeitungseigenschaften, wenn die Mahlung bei Zuführung von Kaltluft, d. h. Luft von Zimmertemperatur, stattfindet und diese zugeführte Luft in den Mahlgutstrom eingeleitet wird. Ein Sichter braucht wegen des lockeren weichen Gefüges des zu mahlenden Gutes , das keine groben, harten Körner enthält, nicht nachgeschaltet zu werden.
Bei den festigkeitssteigernden Zusätzen darf es sich nicht um Zusätze handeln, die die Kapillaraktivität beeinträchtigen, wie es bei den bekannten Zusätzen der im Primärzustand wasserlöslichen aushärtbaren Kunstharze auf Melamin-Formaldehyd- oder Harnstoff-Formaldehyd-Basis der Fall ist.
Diese Zusätze führen zum Kapillarverschluß in der Gipsform, so daß diese nicht mehr in der Lage ist, Wasser aufzunehmen.
Bei den erfindungsgemäßen, die Festigkeit steigernden Systemen, durch die die Festigkeit um mehr als 50 % erhöht wird, bleibt die Kapillaraktivität des Gipskörpers erhalten.
Bei solchen Stoffen handelt es sich um Stoffe, die eine stark verflüssigende Wirkung auf das System Gips-Wasser ausüben und durch deren Zusatz man mindestens 30 % an Anmachwasser einspart. Kunstharze, die Verflüssiger-Eigenschaften haben, finden sich vorzugsweise unter den hochkondensierten, hochmolekularen, wasserlöslichen Aminoplasten auf der Basis Melamin-Formaldehyd, die entweder an wenigstens einer NH2 Gruppe durch Sulfit- oder Sulfonsäure-Gruppen oder durch anorganische oder organische Amide modifiziert sind. Ferner sind wasserlösliche Polykieselsäuren geeignet.
Der Zusatz des verflüssigenden Harzes - nachfolgend kurz Verflüssiger genannt - zum Gips erfolgt entweder in Pulverform als Trockenmischung oder in flüssiger Form in das für den Gips vorgesehene Anmachwasser. Zusätze von 0,4 - 1,5 Gew.-% Verflüssiger, auf die Trockensubstanz berechnet, haben sich als wirksam erwiesen. Dabei wird die gewünschte Festigkeitssteigerung von bis zu 50 % durch die Höhe der Zudosierung erzielt.
Ferner it es vorteilhaft, wenn man dem Gemisch eine solche Menge eines Abbindeverzögerers zusetzt, daß bei der Aufbereitung des Gipswassergemisches für die Formenherstellung eine Rfihrdauer von mindestens sechs, höchstens zwanzig Minuten, vorzugsweise von acht bis vierzehn Minuten, ermöglicht wird, ohne daß das Gemisch trotz dieser nicht üblichen langen Rührzeiten frühzeitig versteift, sondern sich bei Rührende noch einwandfrei vergießen läßt.
Überraschend war dabei die Erkenntnis, daß durch die lange Rührdauer und den Zusatz an Verflüssiger eine günstige Beeinflussung der Festigkeit und der Kapillaraktivität möglich ist.
Die Erfindung soll nun an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
100 kg ausrangierter Gips formen werden in einem Brecher auf eine Teilchengröße bis zu 2 cm zerkleinert.
Die Körnung wird im Drehofen oder im Kocher bei Temperaturen bis zu etwa 2000 C, vorzugsweise bis zu etwa 1800 C, so lange gebrannt, bis das Gut einen Ktistallwassergehalt erreicht hat, der zwischen 2 und 2,5 Gew.-% liegt. Danach wird das gebrannte Gut in einer geeigneten Mahlvorrichtung auf eine Teilchengröße unter 100 p feingemahlen. Das so erhaltene, aus Anhydrit III und ß-Halbhydrat bestehende Gut, das aber völlig frei vorn Dihydrat ist, wird so dem Verbraucher geliefert oder beim.Hersteller bereits mit den weiteren Zusätzen in trockenem Zustand vermischt, so daß man nur noch das Anmachwasser zuzufügen braucht. Für ein verbrauchsfertiges Material werden dafür 100 kg des feingemahlenen Gutes, welches, wie bereits erwähnt, etwa eine Mischung aus ß-Halbhydrat und Anhydrit III im Verhältnis von 50 : 50 ist, und 0,4 - 1,5 Gew.-% eines VerflUssigers, 0,001 - 0,01 Gew.-% eines Abbindeverzögerers und 0,05 - 7,7 Gew.-% eines Härters benötigt.
Diese vier Bestandteile werden innig miteinander vermischt, worauf das Gut in an sich üblicher Weise durch Zugabe von Anmachwasser verarbeitet werden kann. Zu 100 kg dieses Gutes gibt man, je nach gewünschter Verarbeitungskonsistenz, 75 bis 80 1 Anmachwasser.
Ein Abbindeverzögerer ist ein chemischer Stoff, der in der Gipsverarbeitung wohlbekannt ist und dazu dient, die Versteifungszeit des angemachten Gipses zu verzögern.
Der hier verwendete Härter ist ein wasserlösliches Salz, das in Wasser gelöst einen sauren pH-Wert ergibt und infolgedessen eine weitere Kondensation des kunstharzartigen Verflüssigers bewirkt. Bei der Verwendung der Polykieselsäure als Verflüssiger ist'ein Härter nicht erforderlich.
Zur Herstellung einer Formenmasse wird das oben im Beispiel beschriebene Gemisch nur noch mit der erforderlichen Menge Wasser angemacht.
Der Einfluß des intensiven langen Rührens ist überraschend, zumal das Kapillarvolumen unverändert bleibt. Man erhält einen homogeneren Aufbau des auszuformenden keramischen Scherbens, d.h . die Abgabe des Schlickerwassers während der Scherbenbildung an die Gipsform verläuft gleichmäßig.
Anstatt die Zusätze, wie Verflüssiger, Verzögerer und Härter, herstellungsseitig dem Anhydrit- und Halbhydratgemisch zuzumischen, kann natürlich auch die Zugabe dieser drei Stoffe bei der Verarbeitung der Gipsmasse zusammen mit dem Anmachwasser erfolgen.
In der nachfolgenden Tabelle sind einige Werte über Biegefestigkeit und Härte von ausgehärteten Gips formen wiedergegeben, die aus einem Material gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.

Tabelle

! - ' Gips- Poren- Biege- Druck- Kugeldruck-

Wasser volu- Festigkeit härte

Verhält- men kp/cm² 2 2

nis 8 kp/cm kp/cm2

Ausrang. Formen

gebr., gem. u. zu

Formen verarbeitet 1 : 1,09 51 18 44 nicht

meßbar

Ausrang. Formen

erfindungsgemäß

behandelt und zu

Formen verarbeitet 1 verarbeitet 1 : 0,75. 42 33 104 218

Gipsformen, die aus dem erfindungsgemäßen Gemisch hergestellt worden sind, lassen sich mehrfach nach dem erfindungsgemäßen Verfahren regenerieren.

Claims

PatentansprUche

1. Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsformen aus ausrangierten Gipsformen, vorzugsweise der keramischen Industrie, dadurch gekennzeichnet, daß man die ausrangierten Gipsformen zunächst bis auf unter 2 Gew.-% freien Wassergehaltes trocknet, dann auf eine Korngröße von 2 cm zerkleinert und das zerkleinerte Gut anschließend in an sich bekannten Aggregaten bei Temperaturen bis zu 2000 C brennt, bis es kein Dihydrat mehr enthält und danach unter Zuführung von Kaltluft auf eine Korngröße unter 200 p feinmahlt und das Mahlgut schließlich unter Zusatz von Wasser, eines festigkeitssteigernden Mittels und eines Abbindeverzögerers einem intensiven Rührprozeß von wenigstens 6, höchstens 20 Minuten unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührdauer vorzugsweise zwischen 8 und 14 Minuten liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Gips formen bis auf einen Kristallwassergehalt von etwa 2 Gew.-$ gebrannt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die festigkeitssteigernden Mittel stark verflüssigend wirkende Mittel sind, vorzugsweise hochkondensierte, hochmolekulare, wasserlösliche Aminoplaste auf der Basis von Melamin-Formaldehyd, die entweder an wenigstens einer NH2-Gruppe durch Sulfit- oder Sulfonsäure-Gruppen oder durch anorganische oder organische Amide modifiziert sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als festigkeitssteigerndes Mittel eine wasserlösliche Polykieselsäure zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das festigkeitssteigernde, verflüssigend wirkende Mittel in trockener oder flüssiger Form zugesetzt wird, und zwar in einer Menge von 0,4 - 1,5 Gew.-%, auf die Trockensubstanz des festigkeitssteigernden Mittels bezogen.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem feingemahlenen Brennprodukt weitere in der Verarbeitung von Kalziumsulfathalbhydrat bekannte Mittel, wie Abbindeverzögerer und Abbindebeschleuniger, zugesetzt sind und bei Verwendung eines festigkeitssteigernden Mittels auf der Basis von Melamin-Formaldehyd ein Härter.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter ein wasserlösliches Salz ist, das gelöst in Wasser einen sauren pH-Wert ergibt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem feingemahlenen gebrannten Produkt herstellungsseitig bereits Verflüssiger, Abbindeverzögerer und Härter in trockener Form zugemischt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem feingemahlenen Brennprodukt pro 100 kg 0,4 bis 1,5 Gew.-% Verflüssiger, o,001 bis 0,01 Gew.-% Abbindeverzögerer und 0,05 - 7,7 Gew.-% Härter zugemischt sind.