DE3037314A1 - Wasserfester gipsformkoerper - Google Patents

Wasserfester gipsformkoerper

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DE3037314A1
DE3037314A1 DE19803037314 DE3037314A DE3037314A1 DE 3037314 A1 DE3037314 A1 DE 3037314A1 DE 19803037314 DE19803037314 DE 19803037314 DE 3037314 A DE3037314 A DE 3037314A DE 3037314 A1 DE3037314 A1 DE 3037314A1
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gypsum
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plaster
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Masao Endo
Eiichi Takarazuka Hyogo Hirai
Toru Nishinomiya Hyogo Nishino
Masumi Kobe Hyogo Saito
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Kurashiki Spinning Co Ltd
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Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen wasserfesten Gipsfonrikörper.
Gipsformkörper, die nicht nur eine ausgezeichnete Feuerbeständigkeit und ausgezeichnete adiabatische Eigenschaften, sondern auch eine verhältnismäßig hohe Festigkeit haben, sind als Baumaterialien besonders gut geeignet. Da
jedoch diese Produkte praktisch keine Wasserbeständigkeit habenj können sie an Orten, die dem Regen ausgesetzt sind oder an denen Kondensationswasser entstehen kann, z.B. in Dächern, Außenwänden, Badezimmern, Küchen und Toiletten,
nicht verwendet werden. Vielmehr ist die Verwendbarkeit
solcher Produkte auf Plätze, wie Decken, Fußböden, Innenwände und dergleichen, beschränkt.
In neuerer Zeit werden große Mengen von Gips als Nebenprodukt bei der Entschwefelung von Abgasen erzeugt und weitere Verwendungszwecke für einen solchen Gips werden benötigt. Im Hinblick darauf sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um Gipsformkörpern eine Wasserbeständigkeit zu verleihen. So wird z.B. in der JA-OS 136 224/77 die Einarbeitung einer Alkylsilicatverbindung in eine
Aufschlämmung eines Gipsgemisches beschrieben. Letzteres
ist dadurch hergestellt worden, daß ein <£-Hemihydratgips und/oder ein wasserfreier Gips vom Typ II zu einem ß-Hemihydratgips gegeben worden ist, um ein hydratisiertes
Produkt herzustellen. In der JA-PS 1224/78 wird die Zumischung eines wasserlöslichen Alkalisalzes, z.B. eines Natrium- oder Kaliumsalzesj eines polymeren Siliciummaterials zu Gips oder zu einem zusammengesetzten Gipsprodukt beschrieben. In der JA-OS 33 524/79 wird weiterhin
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die Verwendung einer wäßrigen Lösung von Metallalkylsiliconat oder -phenylsiliconat für ein Baumaterial, das Gips als Hauptkomponente enthält, beschrieben.
Die genannte Siliconverbindung verleiht den Gipsformkörpern zwar eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit, vermindert aber die mechanische Festigkeit der Produkte. Wenn daher eine Siliconverbindung als Wasserabstoßungsmittel oder Mittel zur Erzielung einer Wasserbeständigkeit verwendet wird, dann ist es notwendig, daß eine genügende Wasserbeständigkeit bei Verlusten der mechanischen Festigkeit erzielt wird, die so gering wie möglich sind. In dieser Hinsicht existiert aber bislang noch kein vollständig zufriedenstellendes Verfahren.
Es wurde nun gefunden, daß die Zugabe von Calciumhydroxid oder Calciumoxid zu Gips in Kombination mit einer Siliconverbindung oder die weitere Verwendung einer Emulsion eines poly-o^ß-ungesättigten Säureesters die obigen Probleme löst.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein wasserfester Gipsformkörper, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer Kombination aus Gips, einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallalkylsiliconats oder -phenylsiliconats und aus Calciumhydroxid oder Calciumoxid als wesentlichen Komponenten hergestellt worden ist. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein wasserfester Gipsformkörper, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer Kombination aus Gips, einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallalkylsiliconats oder -phenylsiliconats, einer Emulsion eines polyd/,ß-ungesättigten Carbonsäureesters und aus Calciumhydroxid oder Calciumoxid hergestellt worden ist.
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Gemäß der Erfindung kann der Gips aus der Gruppe Naturgips, chemisch hergestellter Gips, du - und ß-Hemihydratgips, hergestellt durch Calcinierung eines Gipses von der Entschwefelung von Abgasen, ausgewählt werden.
Beispiele für geeignete Alkalimetallalkylsxliconate oder -phenylsiliconate sind Natriummethylsiliconat, Natriumäthylsiliconat, Natrxumpropylsiliconat, Kaliummethylsiliconat, Kaliumäthylsiliconat, Kaliumpropylsiliconat, Natriumphenylsiliconat, Natriumbenzylsiliconat, Kaliumphenylsiliconat, Kaliumbenzylsiliconat. Diese Alkälimetallsiliconate werden in Form einer wäßrigen Lösung verwendet.
Die zu verwendende Menge der wäßrigen Lösung von Alkalimetallsiliconaten ist nicht kritisch, liegt aber vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Gips. Durch die Verwendung von mehr als 2 Gewichtsteilen kann die Festigkeit der Formkörper vermindert werden, was vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen nicht günstig ist.
Beispiele für geeignete poly-otvß-ungesättigte Carbonsäureester sind Polymethylacrylat, Polyäthylacrylat, Polybutylacrylat, Polymethylmethacrylat, Polyäthylmethacrylat, Polybutylmethacrylat, Copolymere von Acrylsäure oder Methacrylsäure mit anderen Monomeren und teilweise hydrolysierte Materialien, die bei oder nach der Polymerisation emulgiert werden können. Insbesondere wird eine .Emulsion des Polymeren mit einer ausgezeichneten Alkalibeständigkeit und mit einer niedrigsten Filmbildungstemperatur von weniger als 45 C bevorzugt.
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Die Emulsion des poly-ot,ß-ungesättigten Carbonsäureesters verleiht dem Gipsformkörper eine Wetterbeständigkeit, eine Alkalibeständigkeit, eine Wasserabstoßungsfähigkeit, eine Wasserbeständigkeit und dergleichen. Im Falle von Schaumstoff körpern hat die Emulsion nicht nur den Effekt, daß eine Pulverbildung oder eine Weißfärbung auf der Oberfläche der Schaummaterialien verhindert wird, sondern daß auch der Schaumstoff bei seiner Herstellung stabilisiert wird.
Die bevorzugte Menge der Emulsion des poly-^·, ß-ungesättigten Carbonsäureesters ist 5 bis 20 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips.
Erfindungsgemäß wird das Calciumhydroxid oder das Calciumoxid in einer Menge von mindestens 0,1 Gewichtsteilen, insbesondere mehr als 0,2 Gewichtstellen, je 100 Gewichtsteile Gips verwendet.
Die obengenannten wesentlichen Komponenten werden mit einer geeigneten Menge von Wasser, beispielsweise 30 bis 80 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Gips, vermischt, um eine Aufschlämmung herzustellen. Diese wird sodann gegossen, verformt und getrocknet, wodurch ein wasserfestes Gipsformprodukt erhalten wird.
Der erfindungsgemäße Gipsformkörper kann je nach dem Anwendungszweck leicht gemacht werden. Die Leichtmachungsmethode ist nicht kritisch, doch wird im allgemeinen ein Verschäumungsverfahren, bei dem in der Aufschlämmung bei der Verfestigung Gase erzeugt werden, bevorzugt, da dieses Verfahren einen gleichförmigen Formkörper mit geringem Gewicht ergibt. Der leichte Gipsformkörper kann dadurch
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hergestellt werden, daß die Aufschlämmung in Gegenwart von Hydroperoxid und eines Zeroetzungskatalysators verschäumt wird. Die als Verschäumungsmittel verwendete Menge von Hydroperoxid kann entsprechend der erforderlichen Dichte des Formkörpers ausgewählt werden. Im allgemeinen wird es bevorzugt, 0,4 bis 2,0 Gewichtsteile Hydroperoxid (35 gew.-%ig) pro 100 Gewichtsteile Gips zu verwenden.
Der erfindungsgemäß verwendete Zersetzungskatalysator für Hydroperoxid kann in geeigneter Weise aus Kobaltverbindungen, wie Kobaltsulfat, Kobaltnitrat, Kobaltchlorid und dergleichen, je nach der Aktivität des Katalysators, den Verschäumungsbedingungen, der Dichte des verschäumten Formkörpers, der Absetzzeit der Aufschlämmung und dergleichen, ausgewählt werden. Naturgemäß ist der Katalysator nicht auf die Kobaltsalze eingeschränkt. Gewünschtenfalls kann ein Mittel zur Kontrolle der Topfzeit der Aufschlämmung, z.B. Zitronensäure und Kaliumsulfat, zugesetzt werden.
Erfindungsgemäß können die Probleme des Standes der Technik, daß die Siliconverbindung, die eine ausgezeichnete Fähigkeit als wasserabstoßendes Mittel oder als Mittel zur Erzielung einer Wasserbeständigkeit hat, den Gipsfonrikörper schwächt, überwunden werden.
Der erfindungsgemäße Gipsformkörper hat daher eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit. Er ist für verschiedene Anwendungszwecke, insbesondere für Baumaterialien, geeignet.
Durch die Erfindung wird die Verwendbarkeit von Gips erweitert und die Verwendung eines Gipses, der in großen
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Mengen als Nebenprodukt bei der Entschwefelung von Abgasen anfällt, wird wirksam erreicht.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert. Beispiel 1
Sieben Arten von Formkörpern wurden nach den in Tabelle I angegebenen Ansätzen hergestellt (Formkörper 1 ist ein Vergleichsprodukt).
Tabelle I
Menge (Gewichtsteile)
Nr. des Formkörpers Komponenten 12 3 4
Wasser 50 6 50 50 50 50 50 60
Zitronensäure 0, o, 02 0, 02 0, 02 0, 02 O1 02 0, 02 0,02
Calciumhydroxid - 0, 05 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0,6
Kaliummethylsiliconat
(Feststoffgehalt 50
Gew.-%)		 1 1 1 1 1 1 1
Emulsion von PoIy-
äthylacrylat (Fest
stoff gehalt 45 Gew.-90		 10 10 10 10 10 10 10
Hemihydratgips 100 100 100 100 100 100 100
6 gew.-9Oi ge s Hydro
peroxid		 6 6 6 6 6 6
Kobalt(II)-sulfat 05 0, 05 0, 05 0, 05 0. 05 0, 05 0,05
Wasser, Zitronensäure, Calciumhydroxid, Kaliumalkylsiliconat, die Emulsion des Polyacrylsäureesters, Hemihydratgips und Kobalt(II)-sulfat werden unter Rühren zur Herstellung der Gipsaufschlämmungen vermischt. Nach Zugabe von
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Hydroperoxid (6 gew.-%ig) zu der resultierenden Aufschlämmung unter genügendem Rühren wird das Gemisch in Formen (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegossen und nach 1 h aus den Formen herausgenommen. Die Formkörper werden 24 h lang bei 5Q°C stehen gelassen, um Gipsformkörper herzustellen.
In Tabelle II sind die physikalischen Eigenschaften der Gipsformkörper zusammengestellt.
Tabelle II
Physikalische Eigen- Formkörper
schäften 1 2 3 4 5 6
spezifisches Gewicht
(p) 0,47 0,52 0,48 0,47 0,51 0,54 0,64
Biegefestigkeit (Fn ,-)
(kg/cm2)1* ' 8,7 9,4 10,9 11,7 11,3 11,3 11,0
Druckfestigkeit (P'o g)
(kg/cm2)2) ' 14,9 16,2 18,3 22,1 20,7 19,3 20,4
Befeuchtbarkeit (V%)3)10,2 10,9 7,8 5,3 2,2 0,7 1,9
1) Die Biegefestigkeit (Fn c) wird entsprechend der Formel:
F05 =F(0,5/p)2'2
errechnet, in der Fn ,- die errechnete Biegefestigkeit des Formkörpers ist, wobei dessen spezifisches Gewicht als 0,5 genommen wird. F ist die beobachtete Biegefestigkeit des Formkörpers mit einem spezifischen Gewicht von ρ. p ist das beobachtete spezifische Gewicht des Formkörpers.
2) Die Druckfestigkeit F'n ,- ist ein berechneter Wert entsprechend der Formel:
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ptO,5-- F'iO
in der F · Q ~. die berechnete Druckfestigkeit des Formkörpers ist, wobei dessen spezifisches Gewicht als 0,5 angenommen wird. F ist die beobachtete Druckfestigkeit des Formkörpers mit einem spezifischen Gewicht von ρ und ρ ist das spezifische Gewicht des Formkörpers.
3) Die Befeuchtbarkeit wird nach folgender Formel errechnet:
Gewicht des Formkörpers (G) Gewicht des ge-Befeucht- β nach dem Einweichen in Was- - trockneten Form barkeit * ser (A) _ körpers (g)
Volumen des Formkörpers (crn^) Γ
Dabei wird (A) dadurch bestimmt, daß das geformte Produkt in strömendes Wasser mit einer Fließgeschwindigkeit von etwa 150 ml/min 24 h lang in einer solchen Weise eingetaucht wird, daß sich die obere Oberfläche des geformten Produkts 2 cm unterhalb der Oberfläche des Stroms befindet.
Die Beziehung zwischen der Biegefestigkeit, der Druckfestigkeit und der Befeuchtbarkeit gemäß Tabelle I und der verwendeten Menge von Calciumhydroxid gemäß Tabelle II wird in der Figur dargestellt. Dabei zeigt die Figur die Beziehungen zwischen der Menge von Calciumhydroxid (Abszisse) und der Biegefestigkeit, der Druckfestigkeit und der Befeuchtbarkeit nach (1), (2) und (3) (die Festigkeit wird in der linken Längsachse und die Befeuchtbarkeit in der rechten Achse angegeben).
Beispiel 2
Vier Arten von Formkörpern wurden nach den Ansätzen der Tabelle III hergestellt (die Formkörper 8 und 9 sind Vergleichsprodukte).
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- li -
Tabelle III
Menge (Gewichtsteile)
Formkörper Komponenten 8 9 10 11
Wasser (Fest- 55 54, 5 54, 5 44 02
Zitronensäure 0,04 o, 04 0, 04 0, 2
Calciumhydroxid - - 0, 2 0,
Kaliummethylsiliconat
stoffgehalt 50 Gev.-%) 1 1 1
Emulsion von Polyäthylacry-
lat (Feststoffgehalt 45
Gew. -%) - 10
Hemihydratgips 100 100 100 100
Die Komponenten der Tabelle III werden unter Rühren vermischt, wodurch Gipsaufschlämmungen erhalten werden. Die Aufschlämmungen werden in Formen (4 cm χ 4 cm χ 16 cm) gegossen und nach 1 h entfernt. Nach Stehenlassen über einen Tag und eine Nacht bei Raumtemperatur werden die Produkte 24 h lang bei 50 C getrocknet, wodurch Gipsformkörper erhalten werden. Die physikalischen Eigenschaften sind in Tabelle IV zusammengestellt.
Tabelle Physikalische Eigen
schaften		 IV 8 5
6		 Formkörper
9 10		 11 .1
,5
Biegefestigkeit (kg/cm2)Χ *
Befeuchtbarkeit (V%)2*		 90,
20,		 86,
5,		 90
0
,7 87,0
,3 1,7
1) und 2) werden gemäß Beispiel 1 bestimmt.
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L e e r s e i t e

Claims (6)

KRAUS & WEJSElRT PATENTANWÄLTE J U d / O \ ^f DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 ■ D-8OOO MÜNCHEN 71 ■ TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd TELEGRAMM KRAUSPATENT 2717 WK/rm KURASHIKI BOSEKI KABUSHIKI KAISHA Kurashiki / Japan Wasserfester Gipsformkörper P a t ent a η s ρ r ü c h e
1. Wasserfester Gipsformkörper, dadurch g e k e η η zeichnet , daß er aus einer Kombination aus Gips, einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallalkylsiliconaten oder -phenylsiliconaten und Calciumhydroxid oder Calciumoxid als wesentliche Komponenten hergestellt worden ist.
2. Gipsformkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Herstellung min-
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destens O,1 Gewichtsteil Calciumhydroxid oder Calciumoxid, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, zugesetzt worden sind.
3. Wasserfester Gipsformkörper, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einer Kombination aus Gips, einer wäßrigen Lösung von Alkalimetallalkylsiliconaten oder -phenylsiliconaten, einer Emulsion eines poly-oO, ß-ungesättigten Carbonsäureesters und Calciumhydroxid oder Calciumoxid als wesentlichen Komponenten hergestellt worden ist.
4. Gipsformkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung mindestens 0,1 Gewichtsteil Calciumhydroxid oder Calciumoxid, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, zugesetzt worden sind.
5. Gipsformkörper nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß er ein geschäumtes Material darstellt.
6. Gipsformkörper nach Anspruch 3f dadurch gekennzeichnet , daß der poly-^ß-ungesättigte Carbonsäureester ein Polyacrylsäureester und/oder Polymethacrylsäureester ist.
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