DE3122009A1 - "verfahren zur herstellung eines hydrophoben gipses fuer gipskartonplatten" - Google Patents
"verfahren zur herstellung eines hydrophoben gipses fuer gipskartonplatten"Info
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Description
3122003
- ij NACHGEREICHTi
Titel der Erfindung
Verfahren zur Herstellung eines hydrophoben Gipses für Gipskartonplatten
Anwendungsgebiet cer Erfindung
Verfahrensgemäße Herstellung von Gipskartonplatten für die
Bauindustrie mit hydrophoben Eigenschaften, indem, wie bei der normalen Bauplattenproduktion, Gipswasserbrei auf eine
kontinuierliche, waagerecht laufende Kartonbahn aufgebracht wird,, welcher die Vorderseite und die Kanten der Gipsfeauplatte
bedeckt. Der Oberkarton für die Rückseite der Gipsbauplatte wird aUi die lasse des Gipswasserbreies aufgelegt
und auf die überragenden Seitenbereiche des Unterkar—
tons aufgeklebt. Dem Gipswasserbrei werden u. a. Zusätze
untergemischt, die den Gipskartonplatten nach dem Erhitzen und Trocknen wasserabweisende Eigenschaften verleihen und
diece gegenüber den herkömmlichen Bauplatten höheren Feuchtigkeitsbelastungen
ausgesetzt werden können.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Baustoffe, wie auch Gips wasserresistent zu machen, ist ein
schon altes Anliegen. Mach zahlreichen Veröffentlichungen werden wasserabstoßend wirkende Stoffe dem Gips zugesetzt,
u. £-. auch Kalk. Die in den letzten Jahren eingesetzten
Mittel sind vor allem Silikone, Paraffinwachsemulsionen, Ceresine, Ozokerite, Bitumen, Harzemulsionen und auch wasserlösliche
Silikate. Abgesehen von den wasserlöslichen Silikaten ist ihre Wirksamkeit im Verleihen von ;i/asserbeständigkeit
hauptsächlich auf ihre Fähigkeit zurückzufüh-
ren, die Bewegung von Wasser mechanisoh i;u erschwerden. Die
Wirkung dieser Zusatzstoffe hängt hauptsächlich von der Größe und Verteilung der Ernulsionskügelohen ab. In zahlreichen
Patenten werden für Gips wasserabweisende: Wirkungen beachrieben, die durch kombiniert eingesetzte Zusatzstoffe erreicht
werden sollen, wie z. B. Wachs und/oder x.sphalt sowie Maismehl mit Ka.liumpermanganat; wasserunlösliche Thermoplastmaterialien
mit Erdöl und natürlichem Asphelt, Kohlenteer und Polymere auf der Basis von Vinylazetat und Vinylchlorid; ein
Gemisch aus Alkalimetall-Harzseife, einen wasserlöslichen Srdalkali-Metallsalz und Heizölrückstand; Kiefernharz nit
Kohlenteer; ein Gemisch aus Heizölrückst; nden und Harz: aromatische Isozyanate und Diisozyanate; Orgaηοhydrogenpolysiloxane;
Wachs-Asphalt-Emulsionen, Polyvinylalkoholzusatz und Metallkomponenten sowie Zusatr, einer wässri.ge.n.a
Emulsion aus Asphalt/fachs in Verbindung mit kalziniertem Gips und geringen Mengen einer Boratverb :".ndung«
Bei den Verfahren zur Imprägnierung oder Hydrophobierung von Gipskartonplatten spielen zusätzlich die Haftungspro—
bleme Karton und Gips eine bedeutende Ro'..Ie. Es zeigte sich,
daß die überwiegende Anzahl der Hydrophonierungsmittel einer
festen Bindung entgegenwirken bzw. durch Feuohteeinv/ir'cung
nachträglich zu Ablöseerscheinungen des iartons vom Gi iskern
führen und weiterhin neben den Hafti.ngsproblemen iie
4u-·ιIi.bat Jon Knrtons ungünstig beeinfluü.'en. Außerdem ind
bei c; Ι.£..·:ίί.·ι rtan ο Latten reduzierte Festigki. itswerte fust ; te 11-
^e^ bar und die '.a'£iüserbe.;tändigkeit nimmt mii der Zeit ab.
Bei der DE Fr. 1 266 200 handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung von papierbeschichteten, wasserabweisenden
Gipsbauplatten. Eine Plasteaufschlämmung wird zwischen
Papierbahnen geformt und dafür eine wasserabweisendir.achende
Jfesse, eine Emulsion von Tallöl, einem wechsähnlichen aliphatischen
Kohlenwasserstoff sowie einem trocknenden Gi. und/oder einem Fettsäureester von Pentaerythrit, verwendet.
Diese Emulsion wird auf die Papier aufgetragen und in einem Ofen rnit einer Temperatur von zumindest 130 0C erwärmt.
• · * m · i
Diese Ob-erf lächenimprägnierung ist aber mit Nachteilen be-
-. haftet, da der Gips "bei Beschädigung der Papierschicht oder ". der durch die Bauplatte führenden Abdichungen der Rohrlei-"
tunge.o von der FeutLchkeit der Luft oder dem Schwitzwasser
5' in "Mitleidenschaft gezogen wird. Ifech den Verfahren DD 125861
und 1:30153 werden Fartigteile auf Beton-, Gips- und Tonbasis mit fLüssigem Paraffin nach dem Trocknen vor iher Abkühlung
getränkt, um sie drAckwasserdicht zu machen. Mit dem gleichen
Ziel wird nach dem Patent DD 132 426 ein Verfahren der
'". -10 Schmelzimprägnierung vorgeschlagen. Paraffingrieß bzw.
; f Paraiiin-Bitumen-Grmulat wird den Ausgangsstoffen zugege- ■
ben, die Fertigteil3 nach der Herstellung getrocknet. Das
■ geschmolzene Imprägnierungsmittel dringt in die Poren ein, .
«*s, kühlt ab und verstopft diese. Wie die Praxis zeigt, v/ird
aber 3ine ausreichende Wasserresistenz bei Gips erst mit Zusätzen
von etwa 15 fessel Paraffin erreicht. Durch die hohen
Materialkosten wird dieses "Verfahren unökonomisch. Auch in
der IK 08 2 614 394 gelangt u. a. Paraffin zur Anwendung.
Um einen ökonomischeren Einsatz zu garantieren, werden Emulsionen hergestellt and eingesetzt. Der Feststoffanteil des
Hydrophobierungsmittels, bezogen auf Gripshalbhydrat, liegt
bei 5 Masse-5&. Ss werden u. a. JBaraffinemulsionen, deren Herstellung
und Zusammensetzung unter Schutz gestellt werden, verwendet. Für die Gipskartonplattenproduzenten liegt der
Nachteil in der Anschaffung einer Smulgieranlage, der Lagerhaltung
von mindestens fünf Ausgangschmikalien sowie den "**" erforderlichen Einsätz von qualifiziertem Personal für den
komplizierten technologischen Prozeß der Zudosierung der Komponenten. Wird aber die Emulsion von einer chemischen
Fabrik bezogen, sind bis zu 65 % Wasser zusätzlich zu transportieren;
außerdeir ist die Stabilität und Haltbarkeit dieser Emulsion begrenzt und eine Isolierung der Tankanlagen
in Frostperioden erforderlich.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, mit gpringstmöglichem Einsatz an
HydrophobierungszuEätzen eine durchgängige hydrophobe Gipskartonplatte
ökononisch herzustellen, die gleiche positive
3122003
bautechnische Eigenschaften wie normale Gipskartonplatten
besitzt und darüber hinaus nooh in Räumen mit einer relativen
Luftfeuohte >75 # einsetzbar ist.
Darlegung des Wesens der Erfindung
'Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Hydrophobieren von Gips, insbesondere für die Herstellung
von Gipskartonplatte!!, einzusetzen, das eine Haftung Gips/ICarton sowie eine. Beständigkeit gegenüber
. 10 zeitweise hohen Feuchtigkeitsgehalten dar umgebenen Luft
absichert. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein
Verfahren gelost, bei dem Hartwachse oder Hartwachse in
Kombination mit festen Kohlenwasserstoffen als Hydro- > phobierungsmittel pulverförmig und/oder als Granulat mit
dem Gips dem Wasser zugegeben und zu eiaem homogenen Brei vermischt werden oder das Hydrophobieruagsmittel dem Gips
wasserbrei untergemischt wird. Der nachfolgende Abbinde—
prozeß und die Naßhaftung Gips/Karton bLeiben unbeeinflußt.
Nebeneinander sind Dihydrat, Harfcwachs und Wasser vorhanden. Bei der nachfolgenden thermischen Behandlung
wird die lempsratur im Trockner so gestauert, daß bei
Materialtemperaturen bis ca. 60 0C die jipskartonplatte
fast vollständig unter Bildung von Hohlräumen austrocknet. Die Platten müssen dann kurzzeitig bis ca. 85 0C er-
25. wärmt werden, damit das Hartwachs oder■iie Hartwachskombin;.tion
schmilzt und, vom Dampfdruck das Restwasser un— w terstützt, in die vorhandenen Hohlräume eindringen kann.
Hierbei kommt es zu chemischen Reaktionen und zur Ausbildung von Bindungen zwischen dem Hydrophobierungs- und
Bindemittel. Diese Reaktionen sind gekennzeichnet durch
partielle Verseifungen, indem die Karbo-cyl gruppe η des
Hydrophobierungsmittels mit auftretenden Kationen vom Bindemittel unter den Bedingungen der karzen Brhitzungsphase
reagieren. Eine zusätzliche Verbesserung des Haft-Verbundes wird durch die Ausbildung physikalischer Bindungen
zwischen dem Hydrophobierungszusatz und dem Bindemittel durch den polaren Charakter der Estergruppierung
erreicht, wobei der gute Imprägnierungseffekt durch
den Einsatz von laschungen bei der Kombination im entsprechenden Mengenverhältnis entspricht unc hydrophobe sowie
hydrophobile Gruppen gebunden werden. Die wasserabweisende Wirkung ergibt sioh
<urch die Abschirmung des Ditydratgerüstes mittels des Hydrophobierungsmittels, wodurch die für Gips typische kapillare Saugkraft
stark herabgesetzt bzw. zum -überwiegt nden Teil unterbunden
wird, ils Zusatzmittel kommen Hai'twachse wie
Montanwachs und/cder Carnaubawachs allein ider in Kombination
mit fester Kohlenwasserstoffen, der-m Erstarrungspunkt
50 0C betragt, in Frage. Unter Berücksichtigung
der verfahrensgenäßen Herstellung von Gips] :ar tonplat ten zeigte sich, daß das Hydrophobierungsmitte", in Form von
Feingranulat mit einem Korngrößenbereich νm 0,063 bis
0,8 mm, am günst:.gsten von 0,1 bis 0,5 mm, einzusetzen ist. Besondere Ιξ/drophobierungseffekte werlen beim Einsatz
von Kombinationen mit Anteilen von mindest jns 10 #. festen
Kohlenwasserstoffen erreicht, denn die dadirch.bedingte
Erniedrigung der Sohmelzviskositität schaft günstige Voraussetzungen
für die aufgezeigten Reaktionan.
Die Zusammensetzung ist zur gezielten Erreichung günstiger bauphysikalischer Kennwerte der Gripskirtonplatten im
Bereich von 90 bis 23 % Hartwachs und 10 bis 75 %■ festen
Kohlenwasserstoffen in Abhängigkeit von den verwendeten
Modifikationen des Systems CaSO^ - H2O zu variieren.
Die jeweils vorgesehenen Anteile werden geschmolzen, im
flüssigen Zustand gemischt und zu einem Feingranulat versprüht. Durch den Einsatz von Feingranulat in Form einer
Kombination von Hartwachs mit festen Kohlenwasserstoffen,
z. B. bei einer Paraffinwachsmischung wird der Schmelzpunkt in einen für die Gipskartonplattenherstellung günstigen
thermischen Behandlungsbereich gebracht, wie dargelegt, die Schmelzviskosität des Hydrophobjerungsmittels
erniedrigt, ein Sindringen in die durch des entwichene fasser- gebildeten Hohlräume erleichtert urd günstige Be-'
dingungen für eine schnelle chemische Reaktion der Terseifung
eingeleitet. Dadurch werden die netwendigen Zusatzmengen im Tergleich zu den in der Praxis ίblichen und der
BAD ORIGINAL
Literatur ---usgCWiesenen Anteilen derartiger Hydrophobierungemittel
bei der Behandlung bzw. Herstellung von Gipskartonplatten auf ein bis jetzt nicht übLiches Maß von
>4 Masse-% gerenkt. WELt Anteilen von et.va 3 Masse-% der
Parai"finwachsmicichung, bezogen auf die eingesetzte Gipshalbhydratmenge,
wurden die erf indungsge uäßen hydrophoben Gipskartonplatten hergestellt. Die Eigenschaften entsprechen
denen einer normalen Bauplatte und außerdem ist eine ausgezeichnete Wasserbeständigkeit vorhanden. Dies bestatigen
Messungen an 40 Proben (400 mm χ JOO mm), die an unterschiedlichen
Stellen bei einer pro dutt ions se it ig ausgesonderten
Menge von etwa 100 m produzierten Gipskartonplatten entnommen wurden. Die Wasseraufrahme betrug im
Durchschnitt nach 2 h = 1 ,48 #, nach 24 h = 4,1 0Io, nach
96h = 6,5 # und nach 120 h = 6,8 %. Das Lagerungswasser
wurde alle 24 h gewechsel. Neben diesen günstigen Werten bietet das Hydrophobierungsmittel gleichzeitig eine günstigere
Kantenfestigkeit gegenüber kurzzeitigen Überhitzungen
im Trockner. Weitere Verbesserungen der Festigkeiten, 7/asserresistenz
u. ;i. Eigenschaften, sind unter vorgenannten
Bedingungen möglich, wenn der Wasserans^ruch des verwendeten
Gipsbindemittels zur Erreichung der Verarbeitungs—
konsistenz gesenkt und damit ein dichteres Gefüge erreicht wird. Dies ist z. B. möglich durch die Verwendung von
oC-Halbhydrat- oder Anhydrit-II-Bindemit'ieln oder den Zusatz
von Verflüssigern zum normalen Hal"Dhydratgips.-Es
wurden aber auch nocht positive Ergebnisse erzielt, wenn dem Gipsbrei schaum- oder porenbiltende Stoffe zugesetzt
und die Rohdichte der fertigen Platte .verringert
wurde. Zwar gehen die Biegefestigkeiten gegenüber der normalen
Bauplatte etwas zurück, aber der iydrophobe Charakter
der ;jo hergestellten leichten Plattsn entspricht durchaus
den Forderungen für den Einbau in Fsuchträumen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Hei'stellung eines hydrophoben Gipses fir
Gipskartonplatten, cadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung aus Halbhydrs t und/oder Anhydrit und Zusätze von
Hartwachsen oder Ca:r naubawachs oder hartwachshaltigen Kombinationen
mit festen Kohlenwasserstoffen in fester, feinverteilter
!form in ./asser eingebracht werden und nach dem
Abbinden des Gipses durch eine thermische Behandlung einer chemischen Reaktion unterzogen wird, bei der zwischen den
polaren Gruppen des Hartwachses und den Kationen des Bindemittels partielle chemische und physikalische Bindungen
entstehen.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß
hartwachahaltige Konbinationen aus 90 # bis 25 fo Hartwachs
und 10 fo bis 75 fo festen Kohlenwasserstoffen bestehen.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei hartwachsha" tigen Kombinationen die Einzelkomponenten
im geschmolzunen Zustand vermischt werden.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmelze voji Hartwachs oder der hartwachshaltigen
Kombination zu einen Feingranulat versprüht wird.
5. Verfahren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Hartwach.;e oder hartwachshaltige Kombinationen
mit einer Säurezahl > 5, vorzugsweise 10 bis 35, eingesetzt werden, die unter d^n Bedingungen einer thermischen Behandlung
des ausgeh; ir te ten Gipses eine partielle Verse ifungsreaktion
mit d'jrn Bindemittel eingehen.
6. Verfahren nach pj.nkt 1 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die partielle Verseifung bei Temperaturen oberhalb von 60 0C erfolgt.
7. Verfahren nach dsn Punkten 1, 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet,
daß Hirtwachse oder Carnaubawachs und/oder
/8 BAD ORIGINAL
β m
deren Kombinationen mit festen Kohlenwasserstoffen in granulierter
Form in einem Korngrößenbereich von 0,063 bis 0,8 mm, vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 mn, eingesetzt v/erden.
8. Verfahren nach Punkt 1, 2, 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusätze einen Schmelzpunkt von 65 0C bis
90 0C, vorzugsweise von 75 0C bis 88 0C, mit einer Volumenausdehnung im Schmelzbereich von 5,0 <$ bis 12,8 #, vorzugsweise
von 5,5 % bis 11 ,5 %, mit einer u.chmelzintensität bäi
90 0C von 15 cP bis 70 cP, vorzugsweise 25 cP bis 55 oP, besitzen.
9. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur
Erzielung eines besonders dichten Gefildes zusätzlich verflüßfiigend
wirkende Stoffe, wie Melamii harze, eingesetzt v/erden.
10. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gel ennzeichnet, daß zur
Herstellung leichter hydrophober Gipskcrtonplatten poren-
oder schaumbildende Stoffe zugesetzt werden.
BAD
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