DE2251222B2

DE2251222B2 - Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsformen aus ausrangierten Gipsformen

Info

Publication number: DE2251222B2
Application number: DE2251222A
Authority: DE
Inventors: Werner 3425 Walkenried Reingen
Original assignee: H & E Boergardts 3425 Walkenried GmbH
Current assignee: Boergardts-Sachsenstein 3425 Walkenried De GmbH
Priority date: 1972-10-19
Filing date: 1972-10-19
Publication date: 1980-09-25
Also published as: DE2251222A1; DE2251222C3

Description

beitet werden könnte. Höhere Einstreumengen sind mit diesem voluminösen Halbhydrat nicht zu erreichen, da dann eine Vergießbarkeit der Gips-Wasser-Mischung nicht mehr möglich ist, Qipsformen, 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 /3-Halbhydratgips der obigen Art soviel aus natürlichem Gispgestein hergestelltes a-Halbhydrat zusetzt, bis eine brauchbare Gips-Wasser-Mischung mit einer ausreichenden Einstreumenge herstellbar ist. Dazu wären 60-65% M-Halbhydrat als Zumischung erforderlich. Dies ist jedoch ein äußerst unwirtschaftlicher Weg, abgesehen von den ungünstigen Eigenschaften, die ein solch hoher cc-Halbhydratanteil der erhärteten Formenmasse gibt. Es sei z. B. darauf hingewiesen, daß durch den hohen «-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 be· dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch, üaß man das Mahlgut unter Zusatz von Wasser, eines festi^keitssteigernden verflüssigenden Mittels und eines Abbindevcrzögerers einem intensiven Rührprozeß von wenigstens (S. höchstens 20 Minuten unterwirft.

Vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn die zerkleinerten Gipsformen bis auf einen Kristallwassergehalt von etwa 2 Gew.-% gebrannt werden. Eis ist besonders darauf zu achten, daß der Brcnnpro/.cß so geführt wird, daß kein Dihydrattest in dem Gut verbleibt, weil Dihydratteilchen die späteren Verarbeitungscigenschaftcn beeinträchtigen wurden.

Die Regenerierung und Aufarbeitung der Gipsforiiien kann vorzugsweise in dem keramischen Betrieb selbst erfolgen, wobei zum Trocknen der ausrangierlen Gispformen beispielsweise die Abwärme aus den Tunnelöfen des keramischen Werkes verwandt werden kam;. :id auch für ilen Brennprozeß können die Abgase b <■■. die Abwärme der Tunnelöfen verwertet werden, f -ic Zerkleinerung der ausrangierten Gipsformen ν .-Hangt keinen hohen Energieaufwand, weil sie gerin ^c Festigkeiten besitzen. Das Mahlen des gebrannten < »utes sollte vorteilhaft nach Abkühlung auf unterhalb 40° C in geeigneten, an sich bekannten Mahlanlagen erfolgen. Günstig wirkt es sich dabei aus, insbesondere auf die Endverarbeitungseigenschaften. wenn die Mahlung bei Zuführung von Kaltluft, d. h. Luft von Zimmertemperatur, stattfindet und diese zugeführtc I.lift in den Mahlgutstrom eingeleitet wird. Ein Sichter braucht wegen des lockeren weichen Ciefügesiles /u mahlenden (Jules das keine groben, harten Körner enthält, nicht nachgeschaltet zu werden.

Bei den lestigkeitssteigernden Zusätzen darf es sieh nicht um Zusätze handeln, die die Kapillaraktivität beeinträchtigen, wie es bei den bekannten Zusätzen der im F'riniär/.ustanci wasserlöslichen aushärtbaren

Kunstharze auf Melamin-Formaldehyd- oder Harnstoff-Formaldehyd-Basis der Fall ist, Diese Zusätze fuhren zum Kapillarverschluß in der Gipsform, so daß diese nicht mehr in der Lage ist, Wasser aufzunehmen. Bei dem 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 dasSystem Gips-Wasser ausüben und durch deren Zusatz man mindestens 30% an Anmachwasser einspart. Kunstharze, die Verflüssiger-Eigenschaften haben, finden sich vorzugsweise unter den hochkondensierter!, 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 Zudosicrung erzielt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn man dem Gemisch eine solche Menge eines Abbindcverzögerers zusetzt, daß bei der Aufbereitung des Gipswassergemisches für die Formenherstellung eine Rührdauer 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 Rührdaucr und den Zusa-.z an Verflüssiger eine günstige Beeinflussung der Festigkeit und der Kapillaraktivität möglieh ist.

Die Erfindungsoll nun an einem Ausführungsbcispiel näher erläutert werden.

100 kg ausrangierter Gipsformen 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 200° C, vorzugsweise bis zu etwa IHO" C, so lange gebrannt, bis das Gut einen Kristallwassergehalt erreicht hat, der zwischen 2 und 2.5 Gew.-% liegt. Danach wird das gebrannte Gut in einer geeigneten Mahlvorrichtung auf eine Teilchengröße unter 100 μ feingemahlen. Das so erhaltene, aus Anhydrit HI und ß-Halbhydral bestehende C)Ut. das aber völlig frei von Dihydrat ist, wird so dem Verbraueher geliefert oder beim Hersteller bereits mit den weiteren Zusätzen in trockenem Zusland vermischt, so daß man nur noch das Anmachwasser zuzufügen braucht. Für ein verbrauchsfertiges Material weiden dafür 100 kg des feingemahlenen Gutes, welches, wie bereits erwähnt, etwa eine Misehung aus /J-Halbhydrat und Anhydrit III im Verhältnis von 50:50 ist, und

0.4 --1,5 (ie\v.-% eines Verflüssiger^,
0.001-().()I (icw.-'r eines Abbindeverzögerers ti ml

0.05 -7,7 Gew.-% eines Härteis (bei Verwendung eines Verflüssigers iiuf Melamin-Foi mäkle-

hyd-Basis)
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 I 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 auf der Basis von Melamin-Formaldehyd 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 angemicht.

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 derGipsmasse zusammen mit dem Anmaehwasser erfolgen.

In der nachfolgenden Tabelle sind einige Werte über Biegefestigkeit und Härte von ausgehärteten Gipsformen wiedergegeben, die aus einem Material gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden.

Tabelle

Gips-	Poren	Biege-	Kugel
Wasser-	volu	Druck-	druck
Verhält-	men	Festigkeit	härte
nis	%	kp/cm²	kp/cm^:

Ausrang.
Formen
gebr., gem.
u. zu Formen verarbeitet

1 : UW 51

44

Ausrang.
Formen
erfindungsgemäß behandelt und
zu Formen
verarbeitet

1 : 0,75 42

33

nicht meßbar

104 21«

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

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsformen aus ausrangierten Gipsformen, vorzugsweise der keramischen Industrie, bei dem die ausrangierten Gipsformen zunächst getrocknet und dann zerkleinert werden und das zerkleinerte Gut anschließend bei Temperaturen bis zu 200° C gebrannt wird, bis es nur noch Anhydrit III und Halbhydrat enthält, und es danach unter Zuführung von Kaltluft auf eine Korngröße unter 200 um feingemahlen und das Mahlgut mit Wasser verrührt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mahlgut unter Zusatz von Wasser, eines festigkeitssteigernden verflüssigenden Mittels und eines Abbindeverzögerers einem intensiven Rührprozeß von wenigstens

6, höchstens 20 Minuten unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß man das Mahlgut einem zwischen 8 und i4 min dauernden Rührprozeß unterwirft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Gipsformen bis auf einen Kristallwassergehalt von etwa 2 Gew.-% gebrannt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut hochkondensieite, hochmolekulare, wasserlösliche Aminoplaste auf der Basis von Melamin-Formaldehyd, die entweder an wenigstens einer NHi-Gruppe durch Sulfit- oder Sulfonsäurc-Gruppen oder durch anorganische oder organische Amide modifiziert sind, als fcstigkeitsstcigerndes verflüssigendes Mittel zugesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut eine wasserlösliche Polykiesclsäurc als festigkeitsstcigerndes verflüssigendes Mittel zugesetzt wird.

(S. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß das fcstigkeitsstcigcrndc, verflüssigend wirkende Mittel in trokkcner oder flüssiger Form zugesetzt wird, und zwar in einer Menge von 0,4-1,5 Gcw.-Of·. auf die Trockensubstanz des festigkeitssteigernden Mittels bezogen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis (S, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut ein Abbindebeschleuniger zugesetzt wird.

X. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis

7. dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut zusammen mit dem festigkeitssteigernden verflüssigenden Mittel auf der Basis von Melamin-Formaldchyd ein Härter zugesetzt wird.

'). Verfahren nach Anspruch K. dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut ein wasserlösliches Salz ills Härter zugesetzt wird, das gelöst in Wasser sauer ist.

K). Verfahren nach einem der Ansprüche I bis ^l). dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut Verflüssiger. Abbindeverzögerer und ggfs. Härter in liockener Form /!!gemischt werden.

I I. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis K). dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut pro KM) i.gO. »his 1.5 (iew.-'"< Verflüssiger. 0.(KiI Ins 0.01 (iew.-'ί Abbindeverzögerer und ggfs. 0.05 his 7."" Ciew.-'ί· Marter /!!gemischt werden.

Die Erfindung bezieht sieh auf ein Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsfarmen aus ausrangierten Gipsformen, vorzugsweise der keramischer? Industrie, bei dem die ausrangierten Gipsformen zunächst getrocknet und dann zerkleinert werden und das zerkleinerte Gut anschließend in bekannten Aggregaten bei Temperaturen bis zu 200° C gebrannt wird, bis es nur noch Anhydrit III und Halbhydrat enthält und es danach unter Zuführung von Kaltluft auf eine Korngröße unter 200 um feingemahlen und das Mahlgut mit Wasser verrührt wird.

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 17000 t ausrangierter Gipsformen anfallen, und um das Gebiet des Westerwaldes, wo die Menge de/ ausrangierten Gipsformen bei über4000 t liegt. Auch in England im Gebiet von Stoke-on-Trent fallen jährlich über 15000 t an und in Japan mehr als 30000 t. Die Gipsforrnen, 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 Maße 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, der im Jahre etwa 40000 t ausmacht. Durch die Verwertung der ausrangierten Gipsformen könnte als ein beträchtlicher wirtschaftlicher Vorteil erzielt werden.

Es ist zwar bekannt, verbrauchte Gipsformen einer Wiedcrverwcrtii ig zuzuführen, beispielsweise wie in der Keramischer Zeitschrift 3. Jahrgang. Nr. 2, l')5 1. Seite 75 und 7(S, beschrieben oder wie aus der britischen Patentschrift 260 110 bekannt, wonach man die Gipsformen zunächst reinigt, dann in Wasser einweicht, bis sie völlig gesättigt sind, sie dann anschließend trocknet, äußere Schichten entfernt und die so gereinigten Formen oder Gegenstände entweder in ihrem ursprünglichen Zustand oder nach Zerkleinerung einer Wärmebehandlung aussetzt, so daß überschüssiges Wasser ausgetrieben wird, und sie schließlich in fcinteiliges Halbhydrat oder Anhydrit überführt.

Trotz dieser verschiedenen Vorrrhläge hat sich keines dieser Verfahren einführen können.

Die Gipsformen werden bekanntlich aus natürlichem Gipsrohgestein hergestellt, und zwar indem man Formengips aus <t- und/oder ß-Halbhydrnl im allgemeinen mil einer Einstreumenge von etwa 1.45 Teilen Gips in I Teil Anmachwasser zu einem gießfähigen, nicht zu dünnen Gips-Wasser-Brei anmacht. Die daraus hergestellten Gipsformen z. B. für die Geschirrporzellan- oder Sanitärporzellanherstcllung ermöglichen zwischen 100 und 200 Uberformungen und werden dann ausrangiert, weil sie danach für diese Aufgabe ihre Eigenschaft verlieren.

Man könnte nun diese ausrangierten Gipsfornicn in bekannten Aggregaten zu /!-Halbhydratgips brennen. Doch bei einem solchen Verfahren fällt ein sein feinmchliges (iipsprodukl an. ilas sehr voluminös ist uiiil ilas zur ht/iclinig einer vcrgießfiihigcn (iips-Wasser-Mischurig mir mit einer Einstrciimcngc im Bereich von O.N'> Teilen Clips auf I Teil Wasser veiiu-