DE4433864A1 - Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips - Google Patents
Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von GipsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wasserabweisenden
Imprägnierung von Gips durch Behandlung mit Si-gebundene
Wasserstoffatome enthaltendem Organosiloxan und Alkalisili
kat.
Es ist aus US-A-3,455,710 bekannt, daß Gips durch Imprägnie
ren mit Si-gebundene Wasserstoffatome enthaltenden Organosi
loxanen (H-Siloxane) wasserabweisende Eigenschaften verlie
hen werden können. Dort ist auch die Imprägnierung von Mi
schungen aus Gips und Calciumhydroxid mit H-Siloxanen be
schrieben. Calciumhydroxid verbessert die wasserabweisende
Wirkung der H-Siloxane. Calciumhydroxid ist jedoch schlecht
wasserlöslich und kann deshalb nur in unerwünscht großen
Wassermengen oder als schlecht dosierbare Aufschlämmung ein
gesetzt werden.
Die wasserabweisende Wirkung von H-Siloxanen kann auch durch
Zusatz von Siliconaten verbessert werden. Jedoch werden gro
ße Mengen der relativ teuren Siliconate benötigt.
Bei der Serienproduktion von Gipsformkörpern, wie Gipswand
bauplatten und Gipskartonplatten wird üblicherweise durch
Vermischen von Gips mit Wasser, Hydrophobierungsmittel und
anderen Zusatzstoffen ein Gipsbrei hergestellt, der an
schließend getrocknet wird. Hohe Trocknungstemperaturen ver
kürzen die Durchlaufzeiten in kontinuierlichen Fertigungs
straßen. Jedoch zeigen bei 90°C getrocknete Gipsformkörper
im Vergleich zu weniger heiß getrockneten Gipsformkörpern
eine sprunghaft ansteigende Wasseraufnahme auf. Die Hydro
phobierung mit H-Silanen ist bei derartigen Gipsformkörpern
kaum noch wirksam. Auch H-Silane und Calciumhydroxid ent
haltende Gipsformkörper zeigen eine erhöhte Wasseraufnahme,
wenn sie bei 90°C getrocknet worden sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips be
reitzustellen, das vorstehende Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur wasserabweisenden
Imprägnierung von Gips, umfassend die Behandlung des Gipses
mit
- A) Si-gebundene Wasserstoffatome enthaltendem Organosilo xan, dadurch gekennzeichnet, daß der Gips zusätzlich mit
- B) Alkalisilikat behandelt wird.
Die wasserabweisende Wirkung der H-Siloxane wird
durch Zusatz von Alkalisilikat erheblich verbessert. Insbe
sondere ist die wasserabweisende Wirkung bei mit hohen
Trocknungstemperaturen behandelten Gipsformkörpern gut.
Die erfindungsgemäße Imprägnierung kann mit einem H-Siloxan
oder einem Gemisch mehrerer H-Siloxane erfolgen. Die H-Si
loxane können beispielsweise Öle oder Harze sein.
Besonders geeignet sind die H-Siloxane aus Einheiten der
allgemeinen Formel 1,
in der R¹ gleiche oder verschiedene einwertige, gegebenen
falls halogensubstituierte C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoff- oder
Kohlenwasserstoffoxyreste oder Hydroxylgruppen, a 0, 1, 2
oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbesondere 0,1 bis
1 und b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbe
sondere 1,4 bis 1,8 bedeutet, mit der Maßgabe, daß pro Mole
kül mindestens ein Si-gebundenes Wasserstoffatom vorhanden
ist.
Beispiele für die C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoffreste sind Alkyl
reste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n-
Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-,
neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexyl
rest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der
n-Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2,2,4-Trimethylpen
tylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie
der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Alke
nylreste, wie der Vinyl- und der Allylrest; Cycloalkylreste,
wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylreste und Methyl
cyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-,
Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-
Tolylreste; Xylylreste und Ethylphenylreste; Aralkylreste,
wie der Benzylrest, der alpha- und der β-Phenylethylrest.
Beispiele für halogensubstituierte C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoff
reste sind mit Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatomen substi
tuierte Alkylreste, wie der 3,3,3-Trifluor-n-propylrest, der
2,2,2,2′,2′,2′-Hexafluorisopropylrest, der Heptafluoriso
propylrest, und Halogenarylreste, wie der o-, m- und p-
Chlorphenylrest.
Besonders bevorzugt sind die nicht substituierten C₁-C₆-Al
kylreste, insbesondere der Methylrest und der Phenylrest.
Beispiele für die C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoffoxyreste sind die
vorstehenden C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoffreste, die über ein
zweiwertiges Sauerstoffatom an das Siliciumatom gebunden
sind. Vorzugsweise sind höchstens 5%, insbesondere keine
der Reste R¹, Kohlenwasserstoffoxyreste oder Hydroxylgrup
pen.
Vorzugsweise weisen die H-Siloxane eine Viskosität von höch
stens 300 mm²/s, insbesondere von 5 bis 100 mm²/s, bei 25°C
auf. Lineare H-Siloxane sind bevorzugt. Der Wasserstoffge
halt beträgt vorzugsweise 0,05 bis 5,0 Gew.-%.
Die H-Siloxane können mit oder ohne organisches Lösungsmit
tel eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die H-Siloxane
zusammen mit Tensiden als wäßrige Emulsion oder wäßriger
Schaum verwendet.
Vorzugsweise werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, 0,1
bis 5, insbesondere 0,2 bis 2 Gewichtsteile H-Siloxan einge
setzt.
Als Alkalisilikat werden vorzugsweise die als Wasserglas be
zeichneten Natrium- und Kaliumsalze der Kieselsäuren einge
setzt.
Die Alkalisilikate weisen vorzugsweise ein molares Verhält
nis SiO₂ : M₂O von 8,0 bis 0,5, insbesondere von 5,0 bis
1,5 auf, wobei M ein Alkalimetallion bedeutet.
Vorzugsweise werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips,
0,05 bis 5, insbesondere 0,1 bis 2 Gewichtsteile Alkalisili
kat eingesetzt.
Unter den Gipsarten ist Plaster (CaSO₄·H₂O) in Form von bei
spielsweise Baugips, Stuckgips oder Isoliergips bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch auch zur
Imprägnierung von anderen Gipsarten, wie Estrichgips, Mar
morgips und Anhydrit. Gut geeignet ist auch das bei der
Rauchgasentschwefelung anfallende Calciumsulfat.
Der Gips kann Zusätze enthalten, die die Herstellung von
Gipsformkörpern erleichtern oder die Eigenschaften der Gips
formkörper verbessern. Zusätze sind beispielsweise Erdalka
lioxide oder Erdalkalihydroxide, Füllstoffe, wie Silicium
dioxid und Cellulosefasern, Beschleuniger, wie Kaliumsulfat
und Aluminiumsulfat, Verzögerer, wie Eiweiße oder Weinsäure
salze, Plastifizierungsmittel für den Gipsbrei, wie Lignin
sulfonate und Haftvermittler für Karton, wie Stärke.
Die Imprägnierung des Gipses kann in Masse erfolgen, d. h. H-
Siloxan und Alkalisilikat werden in den Gipsbrei vor dem
Formen von Formkörpern, gegebenenfalls mit anderen Zusatz
stoffen eingearbeitet. Die Alkalisilikate sind gut wasser
löslich und können deshalb bei der Imprägnierung in Masse
dem trockenen Gips oder dem Gipsbrei als Pulver oder vor
zugsweise als wäßrige Lösung zugegeben werden. Bei der Im
prägnierung in Masse wird als Gips vorzugsweise CaSO₄·1/2
H₂O eingesetzt.
Beim Abbindeprozeß des mit H-Siloxanemulsion und Kaliumsili
katlösung versetzten Gipses wird Wasser wieder ausge
schwitzt. Bei Formkörpern mit hinreichend großer Masse tritt
dieses Wasser perlenförmig an der Oberfläche aus. Weder die
mechanischen Eigenschaften der Formkörper, noch die Abbinde
zeit werden wesentlich beeinflußt. Die austretende Wasser
menge beträgt etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent des eingesetzten
Wassers. Dieses Wasser kann mechanisch entfernt und vorzugs
weise dem Anmachwasser weiterer Ansätze zugeführt werden, da
es noch H-Siloxan, andere Organosiloxane, Alkalisilikat und
gegebenenfalls andere Zusatzstoffe enthalten kann.
Das ausgeschwitzte Wasser ist Teil des überflüssigen Wassers
in den Formkörpern, welches üblicherweise durch Trocknen
entfernt wird. Das mechanisch entfernbare Wasser muß nicht
durch Wärmebehandlung getrocknet werden. Dies führt zu einer
deutlichen Energieeinsparung.
Die Imprägnierung des Gipses kann aber auch nach dem Formen,
nach dem Abbinden oder erst nach dem Trocknen der Formkörper
erfolgen. Die Imprägnierung kann beispielsweise durch Tau
chen, Sprühen oder Bestreichen aufgebracht werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren beträgt das Gewichtsver
hältnis von H-Siloxan zu Alkalisilikat vorzugsweise 20 : 1 bis
1:5, 6:1 bis 1:1.
In den nachfolgenden Beispielen sind, falls jeweils nicht
anders angegeben,
- a) alle Mengenangaben auf das Gewicht bezogen;
- b) alle Drücke 0,10 MPa (abs.);
- c) alle Temperaturen 25°C.
Aus 100 Gewichtsteilen Naturgips (CaSO₄·1/2 H₂O), 80 Ge
wichtsteilen Wasser und gegebenenfalls weiteren Gewichtstei
len Zusatz wurde ein Gipsbrei hergestellt und in kreisförmi
ge Formen zu Probekörpern mit einem Durchmesser von 85 mm
und 6 mm Höhe gegossen. Nach 30 Minuten wurden die erstarr
ten Probekörper entschalt und 5 Stunden bei den in Tabelle I
angegebenen Temperaturen in einem Umlufttrockenschrank ge
trocknet.
Als Zusatz wurden eingesetzt:
H-Siloxanemulsion: Emulsion von 50 Gewichtsteilen eines Tri methylsilyl-endblockierten Polymethylhydrogensiloxan-ge mischs der Formel (CH₃)₃SiO[SiH(CH₃)O]xSi(CH₃)₃ mit x = 45 bis 90 und 2,5 Gewichtsteilen eines Polyvinylalkohols als Emulgator in 47,5 Gewichtsteilen Wasser.
H-Siloxanemulsion: Emulsion von 50 Gewichtsteilen eines Tri methylsilyl-endblockierten Polymethylhydrogensiloxan-ge mischs der Formel (CH₃)₃SiO[SiH(CH₃)O]xSi(CH₃)₃ mit x = 45 bis 90 und 2,5 Gewichtsteilen eines Polyvinylalkohols als Emulgator in 47,5 Gewichtsteilen Wasser.
Kaliumsilikatlösung:
Lösung von 28 Gewichtsteilen eines Kaliumsilikats mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : K₂O von 3,8 in 72 Gewichtsteilen Wasser.
Lösung von 28 Gewichtsteilen eines Kaliumsilikats mit einem molaren Verhältnis SiO₂ : K₂O von 3,8 in 72 Gewichtsteilen Wasser.
Die Probekörper wurden in horizontaler Lage in Wasser von
23°C so eingetaucht, daß 50 mm Wassersäule über der Proben
oberfläche stand. Nach zweistündiger Wasserlagerung wurden
die Probekörper aus dem Wasser genommen, das oberflächlich
anhaftende Wasser wurde entfernt und die Massenzunahme durch
Verwiegen bestimmt. Die Wasseraufnahme als Massenanteil in %
ist in Tabelle I angegeben.
Die Wasseraufnahme der mit H-Siloxanemulsion und Kaliumsili
katlösung hergestellten Probekörper ist auch nach einer
Trocknung bei 90°C sehr gering.
Aus 100 Gewichtsteilen Naturgips (CaSO₄·1/2 H₂O), 80 Ge
wichtsteilen Wasser und gegebenenfalls weiteren Gewichtstei
len Zusatz wurde ein Gipsbrei hergestellt und in Formen zu
quaderförmigen Probekörpern mit den Maßen 40 mm×40 mm×160 mm
gegossen. Nach 30 Minuten wurden die erstarrten Pro
bekörper entschalt. Zusätze und Abbindeverhalten der Probe
körper sind in Tabelle II angegeben. Die Zusätze sind in
Beispiel 1 beschrieben.
Beim Abbindeprozeß des mit H-Siloxanemulsion und Kaliumsili
katlösung versetzten Gipses wurde Wasser wieder ausge
schwitzt. Dieses Wasser trat perlenförmig an der Oberfläche
aus.
Die Probekörper wurden 100 Stunden bei 40°C in einem Umluft
trockenschrank getrocknet.
Die Probekörper wurden wie in Beispiel 1 in Wasser gelagert
und von oberflächlich anhaftendem Wasser befreit. Die Was
seraufnahme als Massenanteil in % ist in Tabelle II angege
ben.
Claims (6)
1. Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips,
umfassend die Behandlung des Gipses mit
- A) Si-gebundene Wasserstoffatome enthaltendem Organosi loxan (H-Siloxan), dadurch gekennzeichnet, daß der Gips zusätzlich mit
- B) Alkalisilikat behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die H-Siloxane aus
Einheiten der allgemeinen Formel 1,
aufgebaut sind, in der
R¹ gleiche oder verschiedene einwertige, gegebenenfalls ha logensubstituierte C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoff- oder Koh lenwasserstoffoxyreste oder Hydroxylgruppen,
a 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbeson dere 0,1 bis 1 und
b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbeson dere 1,4 bis 1,8 bedeutet, mit der Maßgabe, daß pro Mo lekül mindestens ein Si-gebundenes Wasserstoffatom vor handen ist.
R¹ gleiche oder verschiedene einwertige, gegebenenfalls ha logensubstituierte C₁-C₁₅-Kohlenwasserstoff- oder Koh lenwasserstoffoxyreste oder Hydroxylgruppen,
a 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbeson dere 0,1 bis 1 und
b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbeson dere 1,4 bis 1,8 bedeutet, mit der Maßgabe, daß pro Mo lekül mindestens ein Si-gebundenes Wasserstoffatom vor handen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Alkalisili
kat Natrium- und Kaliumsalze der Kieselsäuren eingesetzt
werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, wobei, bezogen auf 100
Gewichtsteile Gips, 0,1 bis 5 Gewichtsteile H-Siloxan
eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, wobei, bezogen auf 100
Gewichtsteile Gips, 0,05 bis 5 Gewichtsteile Alkalisili
kat eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, wobei H-Siloxan und Al
kalisilikat in den Gipsbrei vor dem Formen von Formkör
pern eingearbeitet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944433864 DE4433864A1 (de) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944433864 DE4433864A1 (de) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4433864A1 true DE4433864A1 (de) | 1995-02-16 |
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ID=6528918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944433864 Withdrawn DE4433864A1 (de) | 1994-09-22 | 1994-09-22 | Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4433864A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0685438A1 (de) * | 1994-06-01 | 1995-12-06 | Wacker-Chemie GmbH | Verfahren zur wasserabweisenden Imprägnierung von Gips |
EP1120384A1 (de) * | 2000-01-27 | 2001-08-01 | Wacker Polymer Systems GmbH & Co. KG | Hydrophobierungsmittel zur Hydrophobierung von gipsgebundenen Baustoffen |
DE102007062773A1 (de) | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Baerlocher Gmbh | Hydrophobiertes Bindemittelgemisch und daraus hergestellte Baumaterialien |
US9410058B2 (en) | 2014-04-10 | 2016-08-09 | United States Gypsum Company | Compositions and methods for water-resistant gypsum fiber products |
-
1994
- 1994-09-22 DE DE19944433864 patent/DE4433864A1/de not_active Withdrawn
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DE102007062773A1 (de) | 2007-12-27 | 2009-07-02 | Baerlocher Gmbh | Hydrophobiertes Bindemittelgemisch und daraus hergestellte Baumaterialien |
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