DE2251222C3

DE2251222C3 - Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsformen aus ausrangierten Gipsformen

Info

Publication number: DE2251222C3
Application number: DE2251222A
Authority: DE
Inventors: Werner 3425 Walkenried Reingen
Original assignee: H & E Boergardts 3425 Walkenried De GmbH; 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: 1981-07-23
Also published as: DE2251222A1; DE2251222B2

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. Gipsformen, die aber mit einem solch niedrigen Gips-Wasser-Verhältnis von 0,85:1 hergestellt sind, besitzen eine völlig unzureichende Festigkeit und ihr kapillares Ansaugveimögen 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 /J-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% cr-Ha1bhydrat ais Zumischung erforderlich. Dies ist jedoch ein äußerst unwirtschaftlicher Weg, abgesehen von den ungünstigen Eigenschaften, die ein solch hoher a-Halbhydratanteil der erhärteten Formenmasse gibt. Es sei z. B. darauf hingewiesen, daß durch den hohen u-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 bei dem eingangs beschriebenen Verfahren dadurch, daß man das Mahlgut unter Zusatz von Wasser, eines festigkeitssteigerndcn verflüssigenden Mittels und eines Abbindeverzögerers einem intensiven Rührprozeß von wenigstens 6, höchstens 20 Minuten unterwirft.

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

Die Regenerierung und Aufarbeitung der Gipsformen kann vorzugsweise in dem keramischen Betrieb selbst erfolgen, wobei zum Trocknen der ausrangierten Gispformen 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 sich 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 Melainin-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 aufzunenmen. s 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

ίο 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 wasserlös'iche PoJykieselsauren geeignet.

2(i Der Zusatz les verflüssigenden Harzes — nachfolgend kurz Verllüssiger 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 ist es vorteilhaft, wenn man dem Gemisch eine solche Menge eines Abbindeverzögerers 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 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 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 180° C, so lange gebrannt, bis das Gut

so einen Kristallwassergehalt erreicht hat, der zwischen 2 und 2,5 Gcw.-% liegt. Danach wird das gebrannte Gut in einer geeigneten Mahlvorrichtung auf eine Teilchengröße unter 100 μ feingemahlen. Das so erhaltene, aus Anhydrit III und /3-HaIbhydrat bestehende Gut, das aber völlig frei von 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

w Material werden dafür 100 kg des feingemahlenen Gutes, welches, wie bereits erwähnt, etwa eine Mischung aus /3-Halbhydrat und Anhydrit III im Verhältnis von 50:50 ist, und

0,4 -1,5 Gew.-% eines Verflüssigers,

h5 0,001-0,Ol Gew.-% eines Abbindeverzögerers und

0,05 -7,7 Gew.-% eines Härters (bei Verwendung eines Verflüssigers auf Melamin-Formaide-

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 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 Halbhydratgcmischzuzumischen, kann natürlich auch die Zugabc dieser drei Stoffe bei der Verarbeitung derGipsmassc zusammen mit dem Anmachwasser 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- Bicgc-	Kugel
Wasser-	volu- Druck-	druck
Verhält-	men Festigkeit	härte
nis	% kp/cirr	kp 'cm'

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

1 : l,0«i 51

18

44

Ausrang.
Formen
erfindungsgemäß behandelt und
zu Formen
verarbeitet

1 : 0,75 42

33

nicht meßbar

104 2 LS

Gipsformen, die aus dem erfindungsgemäßen Gc- Mi misch 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 μπι 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 14 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 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, als festigkeitssteigerndes verflüssigendes Mittel zugesetzt wird.

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

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß das festigkeitssteigernde, verflüssigend wirkende Mittel in trokkener 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 einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut ein Abbindebeschleuniger zugesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

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

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut ein wasserlösliches Salz als Härter zugesetzt wird, das gelöst in Wasser sauer ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut Verflüssiger, Abbindeverzögerer und ggfs. Härter in trockener Form zugemischt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

10, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mahlgut pro 100 kgO,4bis 1,5 Gew.-% Verflüssiger, 0,001 bis 0,01 Gew.-% Abbindeverzögerer und ggfs. 0,05 bis 7,7 Gew.-% Härter zugemischt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Masse für die Herstellung von Gipsformen aus ausrangierten Gipsformen, vorzugsweise der keramischen Industrie, bei dem die ausrangierten s 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

κι Kaltluft auf eine Korngröße unter 200 μΐη 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 der ausrangierten Gipsformen bei über 40001 liegt. Auch in England im Gebiet von Stoke-on-Trent fallen jährlich über

2(i 150001 an und in Japan mehr als 30000 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 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 Wiederverwertung zuzuführen, beispielsweise wie in der Keramischen Zeitschrift 3. Jahrgang, Nr. 2, 1951, Seite 75 und 76, beschrieben oder wie aus der britischen Patentschrift 260110 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 feinteiligcs Halbhydrat oder Anhydrit überführt.
Ti otz dieser verschiedenen Vorschläge hat sich kei-

5(i ncs dieser Verfahren einführen können.

Die Gipsformen werden bekanntlich aus natürlichem Gipsrohgestein hergestellt, und zwar indem man Formengips aus α- und/oder /J-Halbhydrat im allgemeinen mit einer Einstreumenge von etwa 1,45 Teilen Gips in 1 Teil Anmachwasser zu einem gieOfähigen, nicht zu dünnen Gips-Wasser-Brei anmacht. Die daraus hergestellten Gipsformen z. B. für die Geschirrporzellan- oder Sanitärporzellanherstellung ermöglichen zwischen 100 und 200 Oberformungen und

en werden dann ausrangiert, weil sie danach für diese Aufgabe ihre Eigenschaft verlieren.

Man könnte nun diese ausrangierten Gipsformen in bekannten Aggregaten zu /3-Halbhydratgips brennen. Doch bei einem solchen Verfahren fällt ein sehr

μ feinnichliges 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 GiDs auf 1 Teil Wasser verar-