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Verfahren zur Herstellung von spinell erhärtenden Gipsmassen, insbesondere
Gipsbinden
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung schnell erhärtender Gipsmassen,
die ihrerseits unter Ausnutzung der Eigenschaft des gebrannten Gipses bei Benetzung
mit Wasser durch Hydratbildung fest und hart zu werden, zur Herstellung von geformten
Gipskörperabgüssen, Plastiken, Körperstützen, Gipsbinden usw. verwendet werden können.
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Ungebrannter Gips ist bekanntlich das Dihydrat Ca So4 ' 2 H2 °, das
durch sogenanntes Brennen, d. h. Entwässern bis zu dem Hemihydrat Ca So4- o,s H20
in gebrannten Gips übergeführt wird. Der Ahbindeprozeß des Gipses besteht darin,
daß dieses Hemihydrat wieder bis zu zwei Molekülen Wasser aufnimmt, wobei nach dieser
Aufnahme der Urzustand des ungebrannten Gipses wieder erreicht wird. Dieser Abbindeprozeß
ist nichts anderes als ein typischer Kristallisationsprozeß unter Auftiahme von
Hydratwasser mit exothermer Reaktion.
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Es ist bekannt, die Abbindegeschwindigkeit von Calciumsulfat durch
Zusätze verschiedenster Art zu beeinflussen, und zwar sowohl herabzusetzen als auch
zu beschleunigen. Die bekannten Verfahren, vgl. z.B. die Patentschriften 554 969,
69I 20I und 698 705, beschleunigen und begünstigen den Abbindeprozeß des Gipses
bei der Herstellung von beliebig harten und elastischen Massen aus Gips, insbesondere
Gipsbinden, dadurch, daß Gips mit Lösungen von solchen Bindemitteln oder Klebstoffen
in organischen Lösungsmitteln ver mengt wird, die in Wasser löslich oder quellbar
sind, worauf das Lösungsmittel zur Verdunstung gebracht wird.
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Auch nach der Patentschrift 669 487 werden lyophile, in Wasser lösliche
bzw. quellbare Zusatzstoffe zum Gips verwendet, jedoch an Stelle von gebranntem
Gips, wie bei der Herstellung von
Gipsbinden u. dgl. üblich und
auch in den erstgenannten Patentschriften beschrieben, ungebrannter Gips verwendet.
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Das Verfahren der Erfindung steht geradezu im Gegensatz zu diesen
bekannten Verfahren, indem erfindungsgemäß zur Herstellung schnell trocknender Gipsmassen
dem gebrannten oder ungebrannten Gips organische, in Wasser nicht quellbare und
nicht lösliche Stoffe in emulgierter Form beigegeben werden. Versuche haben ergeben,
daß man durch Emulgierung nicht quellbarer lyophober Substanzen mit entsprechenden
Emulgierungsmitteln und Vermengen dieser Emulsion mit dem Gips nicht nur eine ganz
beschleunigte Abbindung, sondern auch eine ganz vorzügliche Härte der Gipsmassen
erzielen kann.
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Als erfindungsgemäße zu verwendende emulgierbare Stoffe sind besonders
organische, nicht oder nur teilweise polymerisierte, weiter polymerisierbare Stoffe
geeignet. Die besten Ergebnisse wurden mit nichtpolymerisierten oder teilweise polymerisierten
Styrolen oder Indenen erzielt. Es können aber auch andere in Wasser weder quellbare
noch lösliche nicht vollständig polymerisierte polymerisierbare Substanzen, wie
Vinylverbindungen, Acrylverbindungen oder deren nur teilweise polymeri sierte M
ischpolymeri sate, verwendet werden.
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Diese Stoffe entwickeln ihre für die Abbindung des Gipses günstige
Wirkung bereits in erstaunlich geringen Mengen. Es genügt bereits ein Zusatz von
0,02 bis 0,050/0 dieser organischen Stoffe, um ein beschleunigtes Abbinden und Erhärten
des Gipses und eine besonders harte Masse zu erzielen.
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Zweckmäßig verwendet man jedoch etwas größere Mengen von 0,3 bis 0,50/0.
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Die organischen Stoffe werden zusammen mit dem Gips und geeigneten
Emulgatoren mit Wasser zu einem Brei gewünschter Konsistenz verrührt.
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Besonders geeignet sind rein mineralische Emulgatoren, vorzugsweise
Komplexverbindungen zwischen Salzen, insbesondere Sulfaten und Oxyden der gleichen
Metalle, z.B. derartige Komplexverbindungen zwischen Zinksulfat, Magnesiumsulfat
oder Aluminiumsulfat oder ihren Oxyden, die eine ähnliche Struktur aufweisen wie
der kristallisierte Gips, wenn man sein Wasser dem Oxyd gleichsetzt. Mit diesen
Emulgatoren erreicht man eine besonders feine Dispersion der zu verwendenden organischen
Stoffe.
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Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung
von Gipsbinden. Die bisher verwendeten Gipsbinden besitzen erhebliche Nachteile.
Die Mehrzahl dieser Binden wird dadurch hergestellt, daß der Gips in Pulverform
auf die Mullbinde, Baumwollfaser, Cellulosefaser oder sonstige Faser aufgetragen
wird. Beim Benetzen und Erweichen solcher Gipsbinden fällt daher ein großer Teil
des nur lose mit der Binde verbundenen Gipses in das Netzwasser und geht verloren.
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Außerdem schmieren solche Binden infolge des zu geringen Haftens des
Gipses auf der Faser während des Anlegens. Durch beide Vorgänge entsteht ein beachtlicher
Verlust an Gips, der dem Abbinde-und Versteifungsprozeß verlorengeht. Außerdem ist
es für den Arzt oder die Krankenschwester, die den Gipsverband anlegen, lästig,
einerseits mit einer staubenden Binde, andererseits mit einer breiigen und schmierigen
Masse zu arbeiten.
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Die eingangs erwähnten bekannten Verfahren haben zum Ziele, diese
Nachteile durch Zusatz von wasserlöslichen oder wasserquellbaren Klebstoffen oder
Bindemitteln zu gebranntem oder ungebranntem Gips zu beseitigen. Wenn auch eine
Verbesserung der Haftfähigkeit des Gipses gegenüber den lediglich mechanisch mit
Gips versehenen Binden erzielt wird, so ist das Haftvermögen der beanspruchten Masse
noch ungenügend, um eine völlige Fixierung des Gipses auf dem Fasermaterial zu erzielen.
nNach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Gipsbinden dadurch hergestellt, daß
man den Gips mit geringen, jedoch zum Haften der mineralischen Substanz auf der
Faser genügende Mengen organischer, in Wasser nicht quellbarer und nicht löslicher
Stoffe emulgiert, die Emulsion auf die Trägersubstanz aufbringt und durch Wasserentzug
irreversibel bricht. Hierdurch läßt sich eine Fixierung des Gipses auf der Faser
erreichen, die das Abfallen und damit auch das Schmieren des Gipses im Augenblick
der Benetzung verhindert.
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Die auf die Faser aufgebrachte Gipsmenge wird quantitativ zur erhärtenden
Kristallisation gebracht, wobei die in emulgierter Form beigegebenen organischen
Stoffe den Erhärtungsprozeß beschleunigen und durch Verkittung der Kristalle noch
eine Härtesteigerung des Gipses zur Folge haben Das Brechen der auf der Trägerfaser
aufgebrachten Emulsion kann auf verschiedene Weise erfolgen. Vorzugsweise werden
die Gipsbinden u. dgl. auf etwa 105 bis I60° erhitzt, bis die gewünschte Wasserabgabe
erreicht ist. Man kann aber auch bei tieferen Temperaturen das Wasser entziehen,
namentlich, wenn man den Wasserentzug durch Anwendung von Vakuum unterstützt. Schließlich
ist es auch möglich, das Wasser unter Druck bei bestimmten Temperaturen zu entziehen,
indem man die Gipsbinde abpreßt, z. B. indem man die Gipsbinde durch Walzen führt.
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In Ausübung der Erfindung wird feingepulverter Gips mit dekamerem
Polystryol und einer Komplexverbindung von Zinksulfat mit Zinkoxyd von der Formel
ZnSO4 7ZnO 7 Zn 0 mit Wasser emulgiert. Auf I00 Teile Gips werden 0,3 bis 0,5 Teile
Polystyrol, 2 bis 5 Teile Emulgator und 200 bis 300 Teile Wasser verwendet. Der
so erzielte streichbare Brei wird gegebenenfalls unter leichtem Erwärmen auf eine
Mullbinde aufgebracht. Die Gipsbinde wird bei normalem Druck bei Temperaturen zwischen
I50 und I600 getrocknet. Es können auch höhere Temperaturen verwendet werden, solange
sich das Fasermaterial nicht verfärbt. An Stelle der Mullbinde kann eine beliebige
natürliche oder künstliche organische oder mineralische Faser, z.B. Baumwollfaser,
Cellulosefaser, Papierfaser
oder Asbestfaser verwendet werden. Dekameres
Styrol wird mit einer wässerigen Aufschlämmung von Zinksulfat und Zinkoxyd im Verhältnis
von 1 :2 bis 3 mit einem Wassergehalt von 85 bis goO/o zu gewöhnlicher Temperatur
durch intensives Verrühren emulgiert. Die Bildung der Emulsion kann durch gelindes
Erwärmen unterstützt werden.
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Dann wird in diese Emulsion unter intensivem Rühren so viel Gips eingetragen,
daß die fertige Gipsemulsion nicht mehr als etwa 2 bis 30/0 Zinksulfat-Zinkoxyd-Gemisch
und etwa 0,05 bis 0,I °/o dekameres Styrol enthält, beide Prozentzahlen bezogen
auf den reinen Gipsgehalt. Erforderlichenfalls kann zur Erzielung einer breiigen
streichbaren Konsistenz der Gipsemulsion der Wassergehalt vermindert werden. Die
Emulsionspaste wird auf das Gewebe aufgetragen und derart getrocknet, daß durch
den Wasserentzug die Emulsion bis zur Irreversibilität zerstört ist. Die erforderlichen
Temperaturen hängen in weiteren Grenzen von der Qualität des Gipses ab. Die Troclrnung
kann durch Druckverminderung oder -erhöhung begünstigt werden.