DE4039319A1 - Verfahren zum herstellen von gipsbaustoffen - Google Patents
Verfahren zum herstellen von gipsbaustoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von leichtgewichti
gen, mit einer Porenstruktur versehenen, platten- oder blockförmigen Gips
baustoffen, insbesondere Wandbauplatten, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 15 71 575 ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung von
Gipsbaustoffen bekannt, bei dem als Gips ungemahlenes Calciumsulfat-Alpha
halbhydrat verwendet wird, mit dem eine gießfähige Aufschlämmung gebildet
wird, der Calciumcarbonat zugesetzt wird, das mit Schwefelsäure zur Erzeugung
von Kohlendioxid umgesetzt wird. Die so in der Aufschlämmung erzeugten Gas
bläschen führen zu einer Porenstruktur im fertigen Produkt. Eine derartige
Gasbläschenerzeugung in der Aufschlämmung führt aber zu Problemen hinsichtlich
einer gleichmäßigen Verteilung hiervon über den Querschnitt, zumal die Gas
bläschen zum Aufsteigen und die Gipsteilchen zum Sedimentieren neigen, so daß
die Qualität der hergestellten Gasgipsprodukte beeinträchtigt wird. Um dieses
Problem zu reduzieren, erfolgt die Zugabe der Schwefelsäure unmittelbar vor
dem Vergießen, so daß sich die Gasbläschen im wesentlichen in der vergossenen
Aufschlämmung ausbilden, die somit in der Form expandiert. - Außerdem wird
darauf verwiesen, daß vorgeformte Schäume in diesem Zusammenhang keine guten
Ergebnisse liefern, da diese das Abbinden verzögern und dadurch selbst Zeit
zum Zusammenfallen haben sowie die Viskosität beeinträchtigt wird.
Gemäß der DE-OS 24 42 021 wird als Gips Anhydrit verwendet, während Gas
in der erzeugten Aufschlämmung durch katalytische Zersetzung von Wasserstoff
peroxid erzeugt wird. Die porosierte Aufschlämmung wird vor Erreichen der ma
ximalen Expansion in Formen gegossen. Abgesehen davon, daß Anhydrit nicht zu
so hohen Festigkeiten wie Calciumsulfat-Alphahalbhydrat führt, ergeben sich
hierbei ebenfalls Probleme durch Aufsteigen von Gasbläschen und Sedimention
von Gipsteilchen.
Außerdem ist es aus der DE-OS 25 46 181 bekannt, einer Aufschlämmung aus
Gips, Wasser und Zusätzen in Gegenwart eines schaumstabilisierenden Zusatzes
ein Schäummittel zuzugeben und aufzuschäumen. Ein derartiges Aufschäumen führt
aber zu keiner im wesentlichen einheitlichen und keiner einhaltbaren mittleren
Schaumporengröße, sondern diese Größen schwanken in einem weiten Bereich, so
gibt es Poren von Lunkergröße bis zu Feinporen, wodurch die Dichte und Quali
tät der hergestellten Schaumgipsprodukte beeinträchtigt werden.
Aus der DE-OS 27 40 018 ist es bekannt, Calciumsulfat-Alphahalbhydrat
zusammen mit einem Anteil Dihydrat zu verwenden und unter Verwendung eines
zugesetzten Schaumbildners die Aufschlämmung aufzuschäumen, wobei das Dihydrat
ein Zusammenwachsen von Schaumblasen verhindern soll. Da der Schaum aber in
der Aufschlämmung erzeugt wird, läßt sich keine gut definierte Porengröße und
Porenmenge einstellen, so daß die Endprodukte entsprechende Dichte- und Qua
litätsschwankungen aufweisen.
Schließlich ist es aus der DE-OS 25 48 912 bekannt, einen wäßrigen
Tensidschaum mit komplizierter Struktur infolge Verwendung von zusätzlich zum
Tensid verwendeten Chemikalien in einem Mischer herzustellen, dem dann Gips
etwa in Form von Halbhydraten zugegeben wird. Die zusätzlichen Chemikalien
sollen zur Schaumstabilisierung dienen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem leichte Gipsbaustoffe mit möglichst gleich
mäßig verteilten Luftporen von im wesentlichen gleichbleibender Größe bei ho
her Festigkeit und vorbestimmter Rohdichte der Produkte hergestellt werden
können.
Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
gelöst.
Die Verwendung von gemahlenem Calciumsulfat-Alphahalbhydrat mit einer
spezifischen Oberfläche nach Blaine größer 2000 cm2/g, vorzugsweise etwa 3000
bis 4000 cm2/g, führt zu einer genügend hohen Reaktionsfähigkeit des Gipses
und zu Teilchengrößen, die die Verwendung eines vorgefertigten Tensidschaums
ermöglichen, der mit definierter Rohdichte im Bereich von 40 bis 80 kg/m3 und
praktisch gleichmäßiger, definierter Porengröße (die Porendurchmesser besitzen
eine relativ schmale Gaußverteilung) hergestellt und mit der Aufschlämmung vor
dem Vergießen vermischt wird, ohne daß stabilisierende Zusätze notwendig sind
und ohne daß die Gefahr besteht, daß der Schaum zu frühzeitig zusammenfällt
oder zerdrückt wird. Außerdem werden durch die Vermahlung des hohe Endfestig
keiten bewirkenden Calciumsulfat-Alphahalbhydrats Sedimentations- und Thixot
ropieeffekte ausgeschaltet. Die zugegebene Schaummenge richtet sich nach der
gewünschten Rohdichte der Endprodukte, die hierdurch auf einen gewünschten
Wert im Bereich von 300 bis 1200 kg/m3, vorzugsweise 400 bis 800 kg/m3, ins
besondere 500 bis 600 kg/m3, ausgehend vom Feststoffgehalt, dem zum Abbinden
notwendigen Wasser und der entsprechenden Schaummenge eingestellt wird, da das
Verfahren eine exakte Dosierung ermöglicht. Es ergeben sich homogene Produkte
guter und gleichmäßiger Festigkeit und vorbestimmter Rohdichte.
Dadurch, daß Wasser in möglichst geringer überstöchiometrischer Menge
verwendet wird, - die Einstellung eines Ausbreitmaßes analog zu DIN 1164, das
20 cm oder etwas größer ist, bei höchstens 1,5facher stöchiometrischer Was
sermenge wird bevorzugt - sind in den die Luftporen im Endprodukt umschlie
ßenden Stegen kaum Wasserporen vorhanden, die die Festigkeit beeinträchtigen
könnten. Außerdem wird hierdurch ein Trocknen nach dem Entformen, falls über
haupt notwendig, auf ein Minimum reduziert.
Calciumsulfat-Betahalbhydrat kann in einer Menge bis zu etwa 30 Gew.-%,
vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf Calciumsulfat-Alphahalbhydrat einge
setzt werden. Da das Calciumsulfat-Betahalbhydrat sehr feinteilig ist, unter
stützt es die Sämigkeit der gebildeten Aufschlämmung und dient bei gröberem
Calciumsulfat-Alphahalbhydrat (zum unteren Grenzwert der spezifischen Ober
fläche hin) zum Stabilisieren der Aufschlämmung.
Wenn man einen vorgefertigten Tensidschaum mit gröberen Poren einsetzt,
kann auch Calciumsulfat-Alphahalbhydrat mit gröberer Körnung eingesetzt wer
den, ohne daß die Schaumporen zerdrückt werden und Sedimentionserscheinungen
auftreten. Feinere Schaumporen verlangen eine feinere Körnung des Calciumsul
fat-Alphahalbhydrats. Zweckmäßigerweise ist ein Tensidschaum mit einer
gleichmäßigen, d. h. nur einen geringen Schwankungsbereich aufweisenden Poren
größe im Bereich von 100 bis 500 µm, insbesondere 150 bis 200 µm. Als Tensid
kommt beispielsweise Natriumdodecylsulfat in Frage. Der Schaum wird zweckmäßi
gerweise mittels einer Schaumkanone bei einem bestimmten Wasser-Tensid-Luft-
Verhältnis und einer bestimmten Schaumstrecke hergestellt, so daß sich eine im
wesentlichen gleichmäßige Porengröße ergibt.
Als Additive kommen Magerungs-, Füll-, Farbstoffe, Netzmittel und/oder
Zusatzstoffe infrage.
Bei der Herstellung der Gipsbaustoffe anfallender Verschnitt und
Schleifstaub kann für die Herstellung der Aufschlämmung wiederverwendet wer
den.
Die Aufschlämmung kann sowohl kontinuierlich zu einem in seiner Längs
richtung transportierten Strang, der nach entsprechender Verfestigung zer
schnitten wird, ver- oder in Formen gegossen werden. Der Aufschlämmung kann
vor dem Vergießen mit einem die Erstarrungscharakteristik steuernden Zusatz
aus Beschleuniger(n) und/oder Verzögerer(n) gemischt werden.
Für tragende Bauteile ist es zweckmäßig, 100 Gew.-Teilen Gips, d. h.
Calciumsulfat-Alpha- und gegebenenfalls -Betahalbhydrat, bis zu 120 Gew.-Teile
gemahlener Hüttensand und/ oder Braunkohle- und/oder Steinkohle- und/oder
Wirbelschichtasche zuzumischen, wobei insbesondere ein Kalkträger zum Alkali
sieren der Aufschlämmung etwa in Form von Kalkhydrat, Portlandzement o. dgl. in
geringer Menge zugesetzt wird, der zur entsprechenden Reaktionsfähigkeit des
gemahlenen Hüttensandes bzw. der Asche beiträgt. Für derartige tragende Bau
teile wird der entformte Gipsbaustoff einer Warmbehandlung unterworfen, etwa
einer Sattdampfbehandlung unter Atmosphärendruck insbesondere bei ca. 70 bis
100°C während 4 bis 8 h, einer Autoklavbehandlung insbesondere während 4 bis 8
h bei einer Temperatur bis ca. 140°C oder der Einwirkung einer durch ein
Hochfrequenzfeld erzeugten Erwärmung insbesondere im Bereich von ca. 70 bis
100°C ausgesetzt.
Als Hüttensand kommt insbesondere ein solcher in Frage, der auf eine
Feinheit mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine größer 3000 cm2/g ge
mahlen ist.
Gegebenenfalls lassen sich auch gemahlener Bims und/oder Trass in Ver
bindung mit Kalkträgern, etwa Kalkhydrat, einsetzen. Auch diese werden ebenso
wie die erwähnten Aschen insbesondere mit der für Hüttensand angegebenen spe
zifischen Oberfläche eingesetzt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zum
Herstellen von Wandbauplatten.
Fig. 2 und 3 zeigen ausschnittweise zwei mögliche Ausführungen von Sei
tenkanten der mit der Anlage von Fig. 1 hergestellten Wandbauplatten.
Die dargestellte Anlage umfaßt einen Vorratsbehälter 1 für Calciumsul
fat-Alphahalbhydrat mit einer spezifischen Oberfläche größer 2000 cm2/g nach
Blaine, einen Vorratsbehälter 2 für Calciumsulfat-Betahalbhydrat, einen Vor
ratsbehälter 3 für gemahlenen Hüttensand und einen Vorratsbehälter 4 für hy
draulisch reaktive Asche. Die Vorratsbehälter 1 bis 4 sind über entsprechende
Leitungen mit einem Tandem-Mischer 5 (statt dessen kann auch ein Mischer mit
nachgeschaltetem Vorratsbehälter für die zu vergießende geschäumte Mischung
verwendet werden) verbunden, dessen Mischeinheiten 6 alternierend arbeiten.
Den Mischeinheiten 6 wird Wasser über eine Leitung 7 zugeführt, außerdem sind
sie mit einer Schaumkanone 8 zur Erzeugung eines Tensidschaums mit im wesent
lichen gleichmäßiger, vorbestimmter Porengröße und vorbestimmter Rohdichte
verbunden. Zusätzlich kann ein Verzögerer für Gips aus einem entsprechenden
Vorratsbehälter 9 in die jeweilige Mischereinheit 6 gegeben werden.
Wasser in etwas überstöchiometrischer Menge wird in eine Mischereinheit
6 zusammen mit einer vorbestimmten Menge Verzögerer gegeben, wonach vorbe
stimmte Mengen an Feststoffen aus den Vorratsbehältern 1 bis 4 zugegeben und
miteinander zu einer Aufschlämmung vermischt werden. Schließlich erfolgt das
Zumischen einer vorbestimmten Menge Tensidschaum aus der Schaumkanone 8. Die
fertige Mischung wird über einen Förderer 10, beispielsweise einen Schnecken
förderer, in einen Kanal einer mit entsprechenden Förderbändern gebildeten
Stranganlage 11 gefördert. Am Eingang des Förderers 10 kann ein aus einem oder
mehreren Beschleunigern und/oder einem oder mehreren Verzögerern für die Mi
schung bestehender Zusatz zum Steuern der Erstarrungscharakteristik der Mi
schung aus entsprechenden Vorratsbehältern 12 feindosiert zugegeben werden.
Der durch das Eingießen in den Kanal gebildete Strang wird in seiner Längs
richtung gefördert und am Ende des Kanals, wo er eine ausreichende Festigkeit
erreicht hat, durch eine Trenneinrichtung 13 horizontal zerschnitten. Eine in
Strangförderrichtung mitlaufende und zu einer Ausgangsposition zurückführbare
Schneideinrichtung 14 dient zum vertikalen Durchtrennen des austretenden
Strangs in einen Stapel von Platten 15, der anschließend von einem Übersetzer
16 ergriffen und auf einen Wagen 17 abgesetzt wird. Je nachdem, ob Hütten
sand und/oder Asche zur Herstellung verwendet wurde oder nicht, werden die
Stapel auf den Wagen 17 einer entsprechenden Nachbehandlung zugeführt und/oder
gegebenenfalls nach vorherigem Schleifen verpackt.
Gleichzeitig mit dem horizontalen Trennen des verfestigten, noch nicht
voll ausgehärteten Strangs können seitlich entsprechende Nuten 18 eingefräst
werden, so daß die Wandbauplatten 14 über einen Nut-/Federeingriff o. dgl. zu
sammensetzbar sind.
Bei der Herstellung des Strangs kann auch eine entsprechende Bewehrung
für die Gipsbauteile eingebracht werden, falls dies erwünscht ist. Zu diesem
Zweck kommen gemahlenes Altpapier, Faserschlamm aus Cellulose und Altpapier,
Mineral- und/oder Glasfasern, sonstige Verstärkungen, Gewebe oder Matten in Frage,
um eine Verbesserung der Biegezugfestigkeit, der Dübelauszugfestigkeit
und der Nagelbarkeit zu erreichen.
Claims (16)
1. Verfahren zum Herstellen von leichtgewichtigen, mit einer Poren
struktur versehenen, platten- oder blockförmigen Gipsbaustoffen, insbesondere
Wandbauplatten, wobei Calciumsulfat-Alphahalbhydrat, Wasser in einer etwas
überstöchiometrischen Menge und gegebenenfalls Abbindeverzögerer und/oder
-beschleuniger für Gips und Additive unter Bildung einer gießfähigen Auf
schlämmung gemischt und einer geeigneten Formgebung unterworfen werden, da
durch gekennzeichnet, daß gemahlenes Calciumsulfat-Alphahalbhydrat
mit einer spezifischen Oberfläche nach Blaine größer 2000 cm2/g, vorzugsweise
etwa 3000 bis 4000 cm2/g, gegebenenfalls zusammen mit Calciumsulfat-Betahalb
hydrat in einer Menge bis etwa 30 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezo
gen auf das Calciumsulfat-Alphahalbhydrat sowie ein vorgefertigter Tensid
schaum mit einer definierten Rohdichte im Bereich von 40 bis 80 kg/m3 und mit
gleichmäßiger, definierter Porengröße, der der Aufschlämmung vor der Formge
bung in einer Menge zur Einstellung einer definierten Rohdichte des Gipsbau
stoffs im Bereich von 300 bis 1200 kg/m3, vorzugsweise 400 bis 800 kg/m3,
insbesondere 500 bis 600 kg/m3, beigemischt wird, verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tensid
schaum mit einer gleichmäßigen Porengröße im Bereich von 100 bis 500 µm, ins
besondere 150 bis 200 µm, verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Tensidschaum mit einer Schaumkanone bei einem bestimmten Wasser-Tensid-Luft-
Verhältnis und einer bestimmten Schäumstrecke hergestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß Wasser bis zur 1,5fachen stöchiometrischen Menge so verwendet wird, daß
die den Tensidschaum enthaltende Aufschlämmung ein Ausbreitmaß analog DIN
1164, das 20 cm oder etwas größer ist, zeigt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung kontinuierlich zu einem in seiner Längsrichtung trans
portierten Strang vergossen wird, der nach entsprechender Verfestigung zer
schnitten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Aufschlämmung in Formen gegossen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Aufschlämmung vor dem Vergießen mit einem die Erstarrungscharakteristik
steuernden Zusatz aus Beschleuniger(n) und/oder Verzögerer(n) gemischt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Verschnitt und Schleifstaub für die Herstellung der Aufschlemmung wieder
verwendet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der entformte Gipsbaustoff getrocknet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß 100 Gew.-Teilen Gips (Alpha- und gegebenenfalls Betahalbhydrat) bis zu
120, insbesondere bis zu 60 Gew.-Teile gemahlenen Hüttensand und/oder Braun
kohle- und/oder Steinkohle- und/oder Wirbelschichtasche, vorzugsweise mit ei
ner spezifischen Oberfläche nach Blaine größer 3000 cm2/g, zugemischt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kalkträ
ger in Form von Kalkhydrat, Portlandzement o. dgl. in geringer Menge zugesetzt
wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der
entformte Gipsbaustoff einer Warmbehandlung unterworfen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ent
formte Gipsbaustoff einer Sattdampfbehandlung, insbesondere unter Atmosphä
rendruck bei 70 bis 100°C während 4 bis 8 h, unterworfen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ent
formte Gipsbaustoff einer Autoklavbehandlung, insbesondere während 4 bis 8 h
bei einer Temperatur bis 140°C, unterworfen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ent
formte Gipsbaustoff einer Erwärmung insbesondere zwischen ca. 70 und 100°C
durch Einwirkung eines Hochfrequenzfeldes ausgesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,
daß verstärkend wirkende Fasern zugemischt werden.
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