DE2943302A1

DE2943302A1 - Verfahren zur herstellung von wandplatten

Info

Publication number: DE2943302A1
Application number: DE19792943302
Authority: DE
Inventors: Richard David Ladwig
Original assignee: Combustion Engineering Inc
Current assignee: Combustion Engineering Inc
Priority date: 1978-10-30
Filing date: 1979-10-26
Publication date: 1980-05-08
Also published as: GB2036715B; GB2036715A; JPS5560050A; DE2943302B2; SE7908938L; SE437147B; ES485113A1; US4222984A; CA1143272A

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Firma Combustion Engineering, Inc., Windsor, Conn. 06095/USA

betreffend:

"Verfahren zur Herstellung von Wandplatten"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wandplatten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, verschiedene Materialien für unterschiedliche Zwecke dem Gipsmörtel beim Mischen der Aufschlämmung bei der Herstellung von Wandplatten oder Leichtbauplatten zuzusetzen.

Stärke, Dispergiermittel, Beschleuniger, Schäume und Wasser sind einige der Materialien, die in den Mischer zusammen mit dem Gips gegeben werden, um die Aufschlämmung für die Wandplattenherstellung zu bilden. Andere spezielle Materialien werden zugesetzt, wenn Feuerbeständigkeit oder andere Eigenschaften für die Wandplatten gefordert werden. Wie diese Bestandteile der Mischung zugesetzt werden, ist jedoch hier nicht von Bedeutung.

Jeder Zusatz hat seine eigene besondere Bedeutung für die Mischung, aus der die endgültige Wandplatte gebildet wird. Beispielsweise wird Stärke verwendet, um die Gipskristalle

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zu schützen, die zur Haftung an dem Papier dienen. Diese Kristalle, die sich an den Außenflächen der Wandplatte befinden, unterliegen während des Trocknens bei hohen Temperaturen in einem Trockenofen einer Entwässerung. Wenn die Entwässerung stattfindet, schält sich das Papier von der Platte ab. Die Stärke hält Wasser während der Ofentrocknung zurück und schützt diese bindenden Kristalle vor einer starken Dehydrierung. Der Beschleuniger wird als Katalysator verwendet, um die Zeit zu steuern, die für das Abbinden der Platte in der Produktionslinie gewünscht wird. Die Produktionsüberwachung verwendet die minimale Menge an Beschleuniger, die die Aushärtegeschwindigkeit liefert, die für die Produktionsgeschwindigkeit und die Anlagen der Produktionslinie erforderlich ist. Zu viel Beschleuniger kann zu einem geschwächten Platteninneren führen.

Die Dispergiermittel werden verwendet, um die Wasserbindefähigkeit der Aufschlämmung herabzusetzen. Sie reduzieren ferner die Oberflächenspannung und ermöglichen es, daß die Aufschlämmung mit weniger Reibungswiderstand fließt. Schaum wird zugesetzt, um etwa 25 Volumen-% Blasen in der Aufschlämmung zu liefern. Dies liefert ein geringeres Gewicht, das zweckmäßig für eine leichte Handhabung ist, ermöglicht es, daß die Platte ohne Rißbildung oder Brechen genagelt werden kann, und verleiht der Wandplatte Flexibilität. Papierpulpe wird zugesetzt, um ein Faservlies zu liefern, das das Zusammenhalten des kristallinen Kerns unterstützt und ferner dem endgültigen Produkt Flexibilität verleiht. Glasfasern haben denselben Zweck bei feuersicheren Wandplatten. Wasser wird benötigt, um eine Aufschlämmung aus allen Bestandteilen herzustellen, so daß sich eine homogene Mischung ergibt. Das Wasser liefert ferner einen Bestandteil, der für die Reaktion des Gipses mit Wasser zur Herstellung der Wandplatte aus Gips notwendig ist. Daher enthält das Wasser die einzelnen Bestandteile und liefert gleichzeitig das Medium, in dem die Aus-

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bildung der Wandplatte stattfindet. Das Verhältnis von Wasser zu Gips beträgt gewöhnlich 9 : 10. Die Aufschlämmung wird von dem Mischer auf ein sich kontinuierlich bewegendes mit Papier bedecktes Band gegeben. Dieses Band läuft normalerweise mit einer Geschwindigkeit von etwa 38 bis 46 m/min (125 bis 159 Fuß/min). Das Papier wird zu einer Umhüllung geformt, die die Aufschlämmung hält, bis diese reagiert und fest an dem Papier haftet. Sie härtet dann aus oder bindet ab und kann dann geschnitten und mechanisch zum Trocknen angeordnet werden. Nach Beendigung des Trocknungsvorganges werden die Platten gebündelt, umwickelt und zum Transport gestapelt. Aufgrund der Notwendigkeit einer besseren Energieausnutzung bei Herstellungsverfahren ist es wichtig, die zur Herstellung der Wandplatten erforderliche Wassermenge zu reduzieren, um auf diese Weise die zum Trocknen des endgültigen Produktes erforderliche Energie zu reduzieren.

Gewöhnlich müssen 75 % des Wassers, das während der Herstellung zugesetzt wird, während des Trocknens aus den Platten entfernt werden (etwa o,5 kg pro 9,3 dm² der Wandplatten) . Die Trocknungszeit beträgt gewöhnlich 45 bis 60 min und erfordert 2 bis 2,5 Millionen BTU pro 93 m² Wandplatten einer Dicke von 1,27 cm.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das durch die Verwendung von einer geringeren Menge an Wasser für die Herstellung der Aufschlämmung effizienter wird, da die zum Trocknen erforderliche Wärmemenge reduziert wird, ohne daß die Festigkeit und Flexibilität der Wandplatten beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

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Das Calciumligninsulfonat und Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat kann in einem Verhältnis von 2,0 bis 1,0 für eine Gipsaufschlämmung verwendet werden.

Der Zusatz kann quantitativ in einer Menge entsprechend Anspruch 3 in die Aufschlämmung in Abhängigkeit von der gewünschten Herabsetzung der Wasser- und Wärmemenge und von den gewünschten Platteneigenschaften eingearbeitet werden.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen im Zusammenhang mit den beigefügten Abbildungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Trocknungsgeschwindigkeiten eines Vergleichsgipses im Vergleich mit zwei anderen Gipsen, denen Ligninsulfonate mit spezifischem Herstellungsursprung zugesetzt wurden,

Fig. 2 zeigt ein Diagramm eines zweiten Vergleichsgipses im Vergleich mit zwei anderen Gipsen, denen Ligninsulfonate mit anderen spezifischen Herstellungsursprüngen zugesetzt wurden,

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Trocknungsgeschwindigkeiten eines dritten Vergleichsgipses im Vergleich mit einem Gips, dem ein erfindungsgemäßer Zusatz zugesetzt worden ist.

Die meisten Dispergiermittel, die derzeit in der Industrie verwendet werden, sind Nebenprodukte des Pulpedigestierverfahrens, wobei das Lignin aus den Holzteilchen herausgelöst wird, wodurch sich die Holzfasern trennen können.

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Das Lignin wird durch Sulfosäure gelöst und das als Nebenprodukt auftretende Ligninsulfonat abgetrennt, aufgefangen und an viele Industriezweige als Dispergiermittel verkauft. Derartige Ligninsulfonate enthalten andere Chemikalien aus dem Pulpeherstellungsprozeß, insbesondere relativ große Anteile an Holzzuckerarten und kleinere Anteile an löslichen Chemikalien. In den meisten durchgeführten Versuchen waren die Ligninsulfonate, insbesondere die Natriumsalze, hinsichtlich der Qualität der damit hergestellten Gipstestkörper abträglich. Es ist insbesondere nicht wünschenswert, sif in großen Mengen zu verwenden, und zwar aufgrund der Möglichkeit von feuchten Spalten, die auftreten, nachdem die Wandplatte versandt worden ist.

Überraschenderweise wurde gefunden, dai eine ökonomische Dispergiermittelzusammensetzung unter Verwendung von Lignin herstellen läßt, die nicht die schädliche Wirkung auf die Qualität der Wandplatten aufweist, die Lignin in größeren Mengen zeigt, und bei der die Diffusionsgeschwindigkeit von Wasserdampf aus den Wandplatten während des Ofentrocknens vergrößert ist, so daß sich hierdurch eine verbesserte Brandstoffausnutzung ergibt.

Die Dispergiermittelzusammensetzung, die dieser Erfordernisse erfüllt, ist eine 2,0 : 1,0 - Mischung aus Calciumligninsulfonat und Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat, wobei der Alkohol ein linearer Alkohol ist. Diese Substanzen können sämtlich als anionische oberflächenaktive Mittel eingestuft werden und eigenen sich sowohl zur Verwendung mit grobem Stuckgips als auch zur Verwendung mit feingemahlenen "nachgemahlenem, getrocknetem Stuckgips", der am schwierigsten mit dem zugesetzten Ingredienz von löslichem Calciumchlorid und aufgrund der feinen Vermahlung des Stuckgipses zu dispergieren ist.

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Durchgeführte Versuche zeigten, daß eine Kombination von Calciumligninsulfonat und synthetischem oberflächenaktiven Mittel die wirksamste Dispergierung ergibt. Jede untersuchte Formulierung des Dispergiermittels zeigte ausgezeichnete Paperbindeeigenschaften und keine nachteilige Wirkung auf die Festigkeit. Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat mit einem linearen Alkohol in Kombination mit Calciumligninsulfonat reduzierte die Trocknungszeit im Vergleich zu allen bekannten Formulierungen beträchtlich. Das erfindungsgemäße Dispergiermittels zeigt die Fähigkeit, ausgezeichnete Wandplatteneigenschaften beizubehalten, wenn es in Konzentration verwendet wird, die hoch genug sind, um die gewünschten Resultate in bezug auf eine verbesserte Diffusion zu erhalten. In ökonomischer Hinsicht zeigt sich, daß die Kosten für das erfindungsgemäße Dispergiermittel größer als für die gewöhnlich verwendeten Lignunsulfonate sind, jedoch die Kostensteigerung aufgrund steigender Energiekosten akzeptabel sind. Die nachteiligen Wirkungen der Dispergiermittel auf Ligninbasis werden beseitigt.

Die Ungeeignetheit einer Reihe von anderen Ligninsufonatformulierungen für die Erzeugung der gewünschten Trocknungsgeschwindigkeiten ist im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Formulierungen dargestellt. Lieferer verschiedener Ligninsulfonate erklären derzeit ihr Produkt als alleine wirksam zur Reduzierung der Wassermenge für Gipsaufschlämmungen und folglich zur Reduzierung der Wärmemenge, die erforderlich ist, um das endgültige Produkt uu erhalten. Um die Ungeeignetheit von solchen Ligninsulfonaten

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dai zustellen, sind die Fig. 1 und 2 als Summe einer ausgedehnten Untersuchung beigefügt.

Alle bekannten Ligninsulfonatdispergiermittel, die derv:i it vom Markt angenommen werden, wurden mit Vergleichsgipsen getestet, um die Krgobnisse der Wassermengenreduktion und der T rock η ujuj Kg-¹¹SiMiWi ndigkei ί zu bestimmen.

In l'iy. I ist die Troeknunysgcschwindigkeit eines ersten Voigleiohsyipi.es mit bekanntem Marn.ipcrse C-21, einem Calciumijiui Nat r i und i gn iusiil fonut (stark gereinigt) und Norlig 11, ι· i η Ca Ic i iiml i gn i nuulf onat dargestellt, beide Produkte von der American Can Company, American Lane, Greenwich, Connecticut. Beide Ligninsulfonatarten wurden in einer Menge von 0,5 Gew.-% /u den entsprechenden Aufschlämmungen zugesetzt. Es wurde gefunden, dall dies die höchste verwendbare Menge war. Bei dieser Menge begann eine erhebliche Beeinträchtigung der Festigkeit.

Diese Dispergiermittel zeigen eine beträchtliche Reduzierung der erfordt;rlichon Wa.^c;sermengfi, 7,8 % für Marasperse 1.-2 1 und ^rj, 2 \ für Norlig 11, jedoch zeigen die Kurven klar

linen beträchtlichen Anstieg der Trocknungszeit im Vergleich /U den Very 1eichsgips ohne Zur.ittz eines Dispergiermittels aul Li mi i ni>as i s . 'laher wird tatsächlich ein wcsentl ichter Anstieg ilci /um ΊΊ ocknon der Wandplatten erforderlichen Wärmemange vermerk t .

i ig. J .'''igL Kurven für r.-i.'ion zweiten Vorq 1 eichsgips im Vergleich mit solchen, denen winder Ligninsulfonate al leine /u.ji'sc-l /.t winden. Hierbei handelt oj; sich um ürzan S, ein Natr iunl ig:i i n.-uil fonat, und Or/an Λ, ein Ammoniuml igninsulonat, Leide von der Crown Zeilerbach Corporation, Chemical Products Division, Camas, Washingt.on, die in einer Gewichts-WiMiyo von 0,18 % den entsprechondon Aufschlämmungen zugesetzt wurden. Obwohl beide Ligninsulfonate eine Reduzierung der Wassormcnqo um 3,8 ¹J ermöglichten, war jeweils eine größere TiockungszoiI als beim Vcrgleichsgips ohne Zusatz eines Dispergiermittels auf Ligninbasir erforder-

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lieh. Hierbei war der Wert von 0,18 % die bei der alleinigen Verwendung von Ligninsulfonat als Zusatz effektivste Menge. Bei dieser Menge (1134 g pro 92,9 m² von 1,27 cm starken Platten) waren die Eigenschaften gut, abgesehen von der langen Trocknungszeit und daher der hierfür erforderlichen Wärmemenge.

Fig. 3 zeigt grafisch die Ergebnisse bei einem Zusatz eines erfindungsgemäßen Dispergiermittels. Die Kurve D be-Lrifft. die Trocknung eines Vergleichsgipses ohne den erfindiingsgemäßen Zusatz. Die Kurve J stellt die Trocknung eines (H[JSeS unter Zusatz von 0,27 7, einer Mischung aus Calcium-I igninsulfonaL und Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat dar, wobei der Alkohol ein linearer Alkohol ist. Die durch dir Kurve J dargestellte Formulierung ist die beste Art und Weise der Durchführung der Erfindung mit Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat in Kombination mit Calciumligninsu1fonat.

Insbesondere zeigt die Kurve J die Trocknungszeit für eine Aufschlämmung mit einem Zusatz aus zwei Teilen Calcium-1 igninsulfonat und einem Teil Ammonium- oder Natriumalkoholäthersulfat. Quantitativ wurde diese Mischung der Aufschlämmung in einem Bereich von 0,22 bis 4,6 kg zu 93 m² von Platten mit einer Stärke von 1,27 cm zugesetzt. Die Kurve J zeigt deutlich eine 4 iige Abnahme der erforderlichen W.isseimenge zur Herstellung der Ausschlämmung aus Stuckgips und, was wesentlich wichtiger ist, eine 40 %ige Abnahme der Trocktuinqsze i L .

Es ι·π|ίΙ)Ι. sich praktisch kein Unterschind zwischen solchen

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Formulierungen, bei denen Ammoniumalkoholäthersulfat und bei denen Natriumalkoholäthersulfat verwendet wträ . Quantitativ ergibt jedes der oberflächenaktiven Mittel eine Reduzierung an benötigtem Wasser und an Wärme, wenn es mit Calciumligninsulfonat in einem Verhältnis kombiniert wird, das in den Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 Calciumligninsulfonat zu dem Alkoholäthersulfat fällt. Jedoch wird bevorzugt wie bei der Kurve J ein Verhältnis von 2 : 1 verwendet.

(Da die Versuche entsprechend den Fig. 1, 2 bzw. 3 nur bezüglich der zu einer Figur gehörigen Versuche unter identischen Bedingungen vorgenommen wurden, sind die Kurven einer Figur nicht mit denjenigen einer anderen unmittelbar vergleichbar, sondern nur in Relation zueinander zu setzen.)

G3QO19/OB4O

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Wandplatten, wobei aus gebranntem Gips eine Aufschlämmung durch Zusatz von Wasser hergestellt wird, wobei die Aufschlämmung in Schichtform zwischen einer Papiereinhüllung zur Bildung der Wandplatte angeordnet und die Wandplatte erhitzt wird, um genügend Wasser auszutreiben, um der Wandplatte ihre endgültige gewünschte Härte und Festigkeit zu verleihen, dadurch gekennzeichnet, daß dem gebrannten Gips Calciumligninsulfonat und Natrium- oder Ammoniumalkoholäthersulfat zugesetzt wird, wobei der Alkohol ein linearer Alkohol ist.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsverhältnis von Calciumligninsulfonat zu dem Alkoholäthersulfat, die dem gebrannten Gips zugesetzt werden, im Bereich von 1 : 1 bis 3 : 1 verwendet wird.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Calciumligninsulfonat und Alkoholäthersulfat in einer Menge von 0,22 bis 4,6 kg (0,5 bis 10,0 pounds) auf 93 m² (1000 Quadratfuß) von 1,27 cm (o,5 Inch) starken Platten dem gebrannten Gips zugesetzt wird.

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