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Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Gips Es ist bereits
bekannt, die mechanischen Eigenschaften von Gips durch Zusatz von organischen Bindemitteln
zu verbessern. Da durch die in Frage kommenden leim- oder harzartigen Stoffe wasserlöslicher
Natur die Abbindeverhältnisse von Gips ungünstig beeinflußt werden; wurde auch schon
vorgeschlagen, dem Gips einen leim- oder harzartigen Stoff wasserlöslicher oder
-quellbarer Natur unter Zuhilfenahme von organischem Lösungsmittel vor der Verarbeitung
einzuverleiben. Durch diese Arbeitsweise wird die Beeinträchtigung der Abbindeverhältnisse
zwar vermindert, keineswegs aber aufgehoben. Naturgemäß kann mittels wasserquellbarer
oder -löslicher Zusätze auch kein wasserunempfindliches Produkt :erzielt werden.
Zur Verbesserung von Gips in Richtung eines festeren, elastischeren und dabei wasserbeständigen
Produktes wurde bisher noch keine befriedigende Möglichkeit gewiesen.
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Wie gefunden wurde, läßt sich eine voll befriedigende Verbesserung
der mechanischen Eigenschaften von Gipsmassen erzielen, wenn dem Gips bei der Verarbeitung
Harnstoff und Formaldehyd zugesetzt werden und die Ar-, beitsbedingungen so gewählt
werden, daß die dem Gips einverleibten Stoffe im Anschluß an den Abbindeprozeß einer
Verharzung unterliegen.
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Es ist bereits bekannt, @ daß ein Zusatz von Harnstoff die Festigkeitseigenschaften
von Gips förderlich beeinflußt. Für diese Wirkung von Harnstoff ist die nadelförmige
Gestalt der Harnstoffkristalle verantwortlich gemacht worden. Mit dieser Wirkungsweise
von Harnstoff berührt sich die vorliegende Erfindung in, keiner Weise, da hier Harnstoff
und Formaldehyd in der Gipsmasse zu einem hochmolekularen holloidkörper uan gesetzt
werden und im Endprodukt nicht mehr nadelförmig, sondern als amorphes, porenverschließendes
und -verklebendes Kunstharz vorliegen und zweifellos auf ganz anderer Grundlage
und in ganz anderer Richtung verbessernd auf die Gipsnassen wirken.
Jcdc::falls
bccinträchtigen Harnstoff und Formaldehyd, im niedermolekularen, d. h. noch keinerlei
Harz- oder Kolloidcharakter aufweisenden Zustande zugeführt, die :\bbindeverhältnisse
von Gips, im Gegensatz zu leim- oder harzartigen Körpern. in keiner Weise. Die an
derartigen Gipsgemischen weiterhin zu bewirkende Bildung von Harnstofi-Formaldeliyd-Harz
aus den zugefügten Komponenten, die dem Material erst die wesentlichen neuen Ei-enschaften
verleiht, ist ein Vorgang, der der Mithilfe geeigneter Reaktionsfaktoren. bedarf.
Solche Reaktionsfaktoren sind einesteils Kondensationskatalysatoren, wie sie für
die Harnstoff-Formaldehyd-Harzbildung zahlreich bekanntgeworden sind, andernteils
sind es die Temperaturverhältnisse. Bei Benutzung stark wirkender Verharzungskatalysatoren.
z. B. sauer oder alkalisch wirkender Mittel, kann man bereits in der Kälte, wenn
auch verhältnismäßig langsam, zum Endergebnis gelangen, wie andererseits auch Hitzeeinwirkung
allein, wenn auch weniger günstig, die Harzbildung zu bewirken vermag. Am schnellsten
und vollkommensten führt naturgemäß die gleichzeitige Benutzung von Katalysator-
und Wärmeeinwirkung zum Ziel.
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plan hat, um die Erfindung auszuführen, bei der Verarbeitung von Gips
etwa ein Gemisch von Harnstoff und Formaldehyd und z. B. ein kondensierend wirkendes
Mittel saurer Natur zuzusetzen; zweckmäßig fügt man diese Stoffe dem Anmachwasser
bei. Nach dem bei Gips bekanntlich ziemlich rasch verlaufenden Abbindeprozeß überläßt
man das dem Verwendungszweck entsprechend verformte Material je nach den -gegebenen
Verhältnissen bei gewöhnlicher oder erhöhter Temperatur der verfestigenden Verliarzung.
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An Stelle von Harnstoff lassen sich ebenso wirksam auch dessen Derivate,
insbesondere Thioharnstoit, verwenden; entsprechend kann Formaldehyd durch äquivalente
Produkte, wie Hexamethylentetramin, ersetzt werden. An Stelle von Harnstoff können
auch Stoffe, wie Calciumc},anamid, die durch hydrolytische Spaltung Harnstoffe liefern,
Anwendung finden. Harnstoffe und Formaldehyd können auch in Form der Methylolharnstoffe
oder der ihnen nahestehenden analogen Verbindungen noch niedermolekularer Natur
zur Verwendung gebracht werden. Ungeeignet und ausgeschlossen von.der Erfindung
sind alle Harnstoff -Formaldehyd- Kondensationsprodukte, die bei noch vorhandener
Wasserlöslichkeit, aber schon merklich ausgeprägter Viscosität, bereits ausgesprochene
Emulsionscolloide von höher molekularer 1`Tatur darstellen. Bei der Bemessung der
-Mengenverhältnisse von Harnstoa und Formaldehyd verbleibt man im Rahmen der für
die Harzbildung erforderlichen bekannten Proportionen: bevorzugt «erden Mischungsverhältnisse,
bei denen Harnstotf und Formaldehyd im Molverhältnis i.- i bis i : z stehen. Man
kann den Formaldehydgehalt der Gipsmassen auch noch nachträglich erhöhen, indem
man dem bereits verformten Material Formaldehyd durch Tränken, Tauchen oder gasförmig
zuführt. Schließlich kann auf diesem Wege überhaupt der gesamte benötigte Formaldehyd
zugeführt werden. Die hierbei gegebenenfalls benutzten Formaldehvdlösungen erhalten
zweckmäßig einen kleinen Zusatz von Harnstoff, der dem Wiederherauslösen von Harnstoff
aus den Gipsmassen entgegenwirkt.
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Die verbesserten Gipsmassen eignen sich in erhöhtem Maße für alle
bekannten Verwendungszwecke von Gips; hierbei bieten die gesteigerten Festigkeitseigenschaften,
die eine erheblich knappere Bemessung aller mechanisch beanspruchten Teile zulassen,
sowie die hohe Wasserbeständigkeit und allgemeine Widerstandsfähigkeit besondere
Vorteile. Dieselben Materialeigenschaften bieten auch die Möglichkeit für solche
Verwendungszwecke, für die Gipsmassen bisher nicht genügend fest und beständig waren,
z. B. für der Witterung ausgesetzte Formteile, völlig wasserbeständige porzellanartige
Massen, dauerhafte Abgüsse und Plastiken u. dgl. Die normalerweise für alle derartigen
Zwecke anzuwendendenZusatzmengen an Harnstoff und Formaldehyd bzw. analogen Produkten
liegen im Bereich von i bis i o o'o der trocknen Gipsmassen.
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Durch Anwendung noch weitergehender Zusatzmengen werden Produkte erhalten,
die mit steigendem Harzgehalt bei hoher Zugfestigkeit und Bruchfestigkeit immer
zähplastischer werden. Mit Zusatzmengen von 150/0 und mehr werden beispielsweise
Stoffe erzielt, die sich in ziemlich beliebiger Weise mechanisch bearbeiten lassen
und die, in Form von Platten, Stäben oder Blöcken hergestellt, vielseitiger Weiterverarbeitung
und -venvendung fähig sind. Bei der Herstellung solcher hochgradig gefüllten Gipsmassen
tritt ein speziellerer Einfluß der angewandten Harnstoffkomponente und der Verharzungsbedingungen
deutlicher in Erscheinung.
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Selbstverständlich kann die Benutzung des Verfahrens in Verbindung
mit sonstigen für die Gipsverarbeitung bereits als förderlich erkannten Maßnahmen
erfolgen. Es können geeignete Zusatzstoffe. wie z. B. Füllstoffe faseriger Natur,
Farbstoffe, gegebenenfalls auch Weichmachungsmittel, angewendet werden.
Die
Verformung der Gipsmassen kann ixnter Benutzung aller dafür geeigneten apparativen
Hilfsmittel erfolgen. Bei abschließender Wärmebehandlung der Gipsmassen ist darauf
zu achten, daß eine austrocknende Behandlung des Materials, welche auch das Hydratwasser
des Gipses abführen würde, vermieden wird. Man entgeht dieser Schwierigkeit am besten
durch das Arbeiten in geeignet eingestellter abgeschlossener Wasserdampfatmosphäre.
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Das Verfahren behebt die wesentlichen Mängel eines wichtigen Baustoffes
und erschließt ihm dadurch weitergehende Verwendungszwecke; ferner ermöglicht es
die Gewinnung hochwertiger Kunststoffe auf der Basis von Gips.