DE848622C - Verfahren zur Herstellung von mit Poren durchsetzten Gipsmassen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von mit Poren durchsetzten Gipsmassen Die Erfindung betrifft ein Verfahren, welches bei der Herstellung von aus Gips oder aus gipshaltigem Material bestehenden Kunststeinen, Platten, Wänden, Dielen, geformten Baustoffen und Waren, stückigen Füll- und Isoliermassen, Granulaten, Mörtel-, Verputz- und Anstricharten immer dann angewandt werden kann, wenn diese Produkte in ihrem Gefüge eine Porigkeit aufweisen sollen oder wenn eine solche zulässig ist. Die Porigkeit kann dabei eine Verminderung des Gewichtes, also eine Erniedrigung der scheinbaren Dichte, eine Erhöhung der Wärmeisolation und Schalldämpfung, eine Vergrößerung der Oberfläche und ihrer Haft-und Saugfähigkeit oder einfach eine Materialersparnis bezwecken. Vorzugsweise ist die Erfindung für solche Fälle geeignet und .bestimmt, in denen als Rollstoff oder als wesentliche Rohstoffkomponente der sogenannte Stuckgips benutzt wird, also eine der beispielsweise als Stukkateur- oder als Baugips oder als Edel-, Alabaster-, Form-, Modell- und Bildhauergips im Handel befindlichen Sorten. Sie haben im Zustand vor ihrer Verwendung und dem Abbinden bekanntlich im wesentlichen den Charakter eines Gemenges von Calciumsulfathalbhydrat und löslichem Anhydrit in übrigens keineswegs einheitlichem Mischungsverhältnis, in welchem Gemenge noch kaum löslicher Anhydrit und bereits abgebundenes Dihydrat als Begleitstoffe neben eigentlichen Fremdstoffen sich anzufinden pflegt.
• Bekannten Verfahren gegenüber, von denen einige die Porigkeit der Gipsmasse durch Chlorkalk- plus Wasserstoffsuperoxydzusatz, andere dieselbe durch Aluminiumsulfat- plus Carbonatzusatz, wieder andere sie durch Wasserstoff aus Metallpulvern oder durch Schwefelwasserstoffentwicklung oder durch Einblasen von Luft oder durch Schaummittel zu erreichen suchen, ist das vorliegende Verfahren und sein Porungs.mittel durch die Verwendung von primärem Phosphat, und zwar in Gegenwart von Calciumcarbonat, Kreide, Marmorpulver oder sonstigen kohlensauren Mineralien oder Chemikalien, gekennzeichnet. Aber die vorliegende Erfindung weist noch den Vorteil auf, daß das primäre Phosphat in Form von Superphosphat anwendbar ist, welches als Calciums-uperphosphat, Doppelsuperphosphat, Ammoniaksuperphosphat oder Kaliumsuperphosphat oder als Gemische derselben billig und vor allem, was im Bauwesen einen großen Vorteil bedeutet, allerorts leicht erhältlich ist. Statt dieser handelsüblichen, ohne weiteres gut verwendbaren Superphosphate können auch die in ihnen enthaltenen chemischen Verbindungen der Orthophosphorsäure, also die Chemikalien (P 04 H2) 2 Ca, P 04 H2 N H4 oder P 04 H2 K, in dem neuen Verfahren zur Anwendung kommen. Die Porigkeit, die die abgebundene, erhärtete Gipsmasse aufweisen soll, wird bei diesem Verfahren durch die Bläschen von .Kohlendioxydgas im Gipsbrei hervorgerufen, welches Gas sich aus dem dem Gipspulver vorher zugemischten Carbonat über gelöste Kohlensäure hinweg entbindet, wenn der Phosphatzusatz beim Anmachen des Gipsbreies in Lösung geht oder wenn das Phosphat vorher in das Anmachewasser gegeben wurde.
• Das Verfahren wird also so durchgeführt, daß dem Gipspulver, und zwar bevor es mit Wasser angemacht wird, in einer Mischoperation, gegebenenfalls in einer gemeinsamen Vermahlung und jedenfalls in guter Trockne, entweder sowohl das Carbonat als auch das Phosphat zugesetzt wird oder aber lediglich das Carbonat. In letzterem Falle muß das Phosphat vorher im Anmachewasser verrührt oder gelöst werden. Die notwendige Phosphatmenge kann abweichend davon auch zu einem Teil dem Gipspulver trocken zugemischt werden, während ihr restlicher Teil in das Anmachewasser gegeben wird.
• Ein mit den Zusatzstoffen dieses Verfahrens angesetzter Gipsbrei kann, solange er noch flüssig und viskos ist, ohne nennenswerte Schwierigkeiten in Formen, Fugen oder sonstwie vergossen, auch verstrichen, gespritzt und durch Schleudern gegossen werden, ohne daß die Porigkeit des anschließend zur Erhärtung kommenden Materials ausbleibt. Die Aibbindezeit des Gipses wird durch diese Zusatzstoffe regelmäßig praktisch nicht verkürzt, vielfach wird sie eher etwas verlängert.
• Bezüglich des technischen Fortschrittes und der Vorteile, die bei Anwendung des neuen Verfahrens, zumindest bei Verwendung der Calciumverbindungen, deutlich in Erscheinung treten, gilt folgendes: Zunächst ergeben sich ein wirtschaftlicher und daneben ein fabrikationstechnischer Vorteil insofern, als die Reaktionsprodukte der an und für sich schon besonders billigen Zusatzstoffe Phosphat und Carbonat sich, abgesehen von dem hierfür verlorenen Kohlendioxyd, durchaus aktiv an dei Strukturfestigkeit beteiligen, und insofern, als in Verfahrensgang keine gesundheitsschädlicher Stoffe auftreten, was von vielen der bekannten bisherigen Verfahren nicht behauptet werden kann. Ein weiterer technischer Fortschritt zeigt sich, physikalisch-chemisch erklärt, darin, daß bei Durchführung des neuen Verfahrens der ganze Zeitabschnitt, in welchem sich die Gasbläschen bilden, vergrößern und halten, überraschend gut mit der Zeitdauer der Gipsabbindung übereinzustimmen pflegt. Hieraus ergibt sich eine bequeme Handhabung des Verfahrens in der Praxis.
• Eine experimentelle Untersuchung dieses nützlichen Phänomens zeigte, daß infolge der Kohlensäureentbindung, und zwar gerade nur während ihrer Zeitdauer, sowohl das entstehende Dihydrat als auch das sich bildende tertiäre Phosphat die Tendenz haben, in Lösung zu bleiben oder zu gehen. Bei der hohen Konzentration des Gipsbreies läßt sich diese erhebliche Zunahme der Löslichkeit zwar nicht unmittelbar beobachten, eine experimentelle höhere Verdünnung gestattet :dies aber und zeigt auch, daß die Koljlensäureentbindung die Polymerisation jener die Struktur aufbauenden Stoffe hemmt. Hieraus kann man folgern, daß in gewissem Grade eine Kopplung zwischen Gasentbindung und Gipsabbindung besteht. Wenn die erstere und ihr Gasdruck nachläßt und gerade ehe die Gasblasen demzufolge wieder zusammenschrumpfen können, tritt offenbar eine spontane Beschleunigung der letzteren, also der Gipsabbindung ein. Diese Erscheinung ist ganz charakteristisch für das neue Verfahren, während bei den bisher bekannten Porungsverfahren recht unbequeme Bedingungen eingehalten werden müssen, damit einerseits das Gas nicht zu früh entbindet und aus dem noch allzu dünnflüssigen Gipsbrei nutzlos entweicht und damit es andererseits auch wiederum nicht zu spät und einer hohen Viskosität gegenüber allzu kraftlos auftritt.
• Es ist schon erwähnt worden, daß sich im vorliegenden Verfahren auch die festen Reaktionsprodukte der Porungsmittel am Aufbau der Strukturfestigkeit beteiligen. Sie scheinen auf eine Oberflächenhärtung der verfilzten Dihydratnädelchen hinzuwirken, da die Abriebfestigkeit der im neuen Verfahren abgebundenen Gipskörper trotz der durch die Porigkeit vergrößerten Oberfläche gut zu sein pflegt.
• Schließlich hat sich das neue Verfahren auch gerade dann als vorteilhaft erwiesen, wenn die mit Poren durchsetzte Gipsmasse in festem Kontakt mit Füllmassen oder Einlagen, wie Sägepulvern oder .Sägespänen, Rohrgeflechten oder Holzstäben, zusammen einen -ganz besonders leichten Baustoff oder einen solchen von höherer Zug- und Biegefestigkeit zu bilden hat. Die Anwesenheit des primären Phosphats zu Beginn der Abbindung bewirkt dabei einen innigen Verband zwischen der organischen und der mineralischen Materie.
• Es gehört in den Bereich der vorliegenden Erfindung, wenn das Verfahren in Gegenwart oder unter Hinzufiigen noch weiterer, eine Porenbildung begi.instigendeti Stoffe oder Maßnahmen, auch solcher betrieben wird, die in anderer Richtung, beispielsweise auf eine Härtung oder auf eine Verlängerung der Abbindezeit usw. hinwirken. Das gleiche gilt für jedes Verfahren, bei welchem dem Gipspulver oder einer solches' enthaltenden Komposition oder einem Gipsbrei besonders, beispielsweise hinsichtlich der Partikelgröße oder der Löslichkeit, präparierte Gemische oder Lösungen oder Mixturen oder Lösungen zugesetzt werden, sofern diese Präparate primäres Phosphat mit oder ohne Carbonat enthalten Lind dieses Phosphat innerhalb eines Gipsbreies aus Bestandteilen des Präparates oder Zusätzen zum Gipsbrei eine Gasentwicklung und damit eine Porenbildung verursacht oder fördert. Ausführungslicispiel 61,0 Gewichtsteile Gipsmehl, welches als gewöhnlicher Baugips (Stuckgips) im Handel erhältlich ist, werden in einer Mischtrommel mit o,8 Gewichtsteilen feingemahlener Kreide und gleichzeitig mit 2,3 Gewichtsteilen mittelfeingemahlenem handelsüblichem Superphosphat in trockenem Raum etwa io Minuten hindurch gut vermischt, gegebenenfalls nach besonderer Vermahlung.
• Die fertige Mischung a,us den drei genannten Komponenten wird sodann in einen zunächst trocken,en,eisernen :lnniaclielreliälter ül>ergeführtund in diesem dann auf einmal mit 35,3 Gewichtsteile? kalten Leitungswassers schnell übergossen und ohne wesentliches Rühren angemacht. Das Zusetzen dieser vorher zugemessenen Wassermenge dauert etwas weniger als i Minute. Von der dritten oder vierten Minute an kann der noch niedrigviskose, durchaus ruhig erscheinende Brei in einfache, nach oben hin völlig offene Würfelformen so vergossen werden, daß noch ein leichtes Treiben während des Abbindens möglich ist. Das Ausgießen in die Formen ist im allgemeinen nach der siebenten Minute beendet. Dabei ist die Viskosität noch sehr niedrig, d.li. die Masse noch durchaus gießfähig. Etwa in der zwanzigsten Minute seit Wasserzugabe setzt eine sich praktisch bemerkbar machende Erhöhung der Viskosität ein, was daran erkennbar ist, daß eine schlanke Probenadel unter dein Einfluß ihres geringen Eigengewichts in dein Brei gerade. noch bis auf den Grund des Gipsbreies hindurchdringt. Zu diesem Zeitpunkt ist auch das ganz ruhige Treiben der Masse in den Formen beendet, und von jetzt ab erfolgt die Abbindung derart, -daß sich von etwa der vierzigsten Minute ab die Wände der Gußforinen abnehmen und die gegossenen Körper ohne Schaden bequem transportieren lassen.
• So gegossene Steine wiesen eine durch ihr gesamtes Volumen Hindurch gleichmäßige Porigkeit auf. Auf ihr beruhte eine Gewichtsersparnis von 42 °/o, bezogen auf Vergleichssteine, die aus dem gleichen Gipsmehl unter völlig gleichen Verhältnissen und unter gleich großem Wasserzusatz, aber ohne Phosphat und Kreide und somit ohne künstliche Porigkeit hergestellt wurden. Die vergleichenden Wägungen wurden erst am vierten Tage vorgenommen, weil erst nach viertägiger Lagerung im trockenen Raum absolute Gewichtskonstanz eintritt. Die Würfelfestigkeit der so erzeugten Porensteine war ganz bedeutend höher, als sie gemäß einer im Baugewerbe üblich gewordenen Faustformel WB=-rund 5o . S3 bei Porengips erwartet wird, in welcher Formel unter S das Raumgewicht in kg/dm3 zu verstehen ist. Auch die Abriebfestigkeit war sehr gut.
• Wenn das Verfahren unter sonst gleichen Umständen so durchgeführt wurde, daß die Mischung in den Formen selbst mit Wasser angemacht wurde, ergaben sich nur geringe Verbesserungen der angegebenen Resultate. Bei dem im Ausführungsbeispiel genannten Baugips handelt es sich nicht etwa um Estrichgips, sondern um Stuckgips, was auch die Abbindungszeiten erkennen lassen.
• Da manche Kunststeinfabrik sich nur mit schlechten Qualitäten von Rohgipsmehlen zu versorgen vermag, in denen zum Beispiel ein hoher Gehalt an unlöslichem Anhydrit und vorgebildetem Dihvdrat vorliegt, und da eine solche Fabrik dann hinter den mit besserem Gips erzielbaren Bestwerten an Festigkeit usw. zurückbleibt, ist es für sie von besonderem Wert, daß durch das Porungsmittel auch nicht die kleinsten Mengen weiterer Ballaststoffe in die Gipsmasse eingeschleppt werden. Sie kann das phosphathaltige Poi-ungsmittel in Form von Chemikalien üblicher Reinheitsgrade verwenden. Nun hat sich jedoch herausgestellt, daß Superphosphate bei manchen Gipssorten günstigere Abbindungszeiten, Abriebfestigkeiten usw. ergeben und überhaupt oft günstigere Nebenerscheinungen hervorrufen als die ihnen entsprechenden Chemikalien technischer Reinheits- und Feinheitsgrade, was vielleicht von einer Verschiedenheit ,der Kristalltrachten herrührt. Überdies sind die Chemikalien zuweilen kaum oder nur teuer erhältlich. In solchen und ähnlichen Fällen und überhaupt kann das Verfahren erfindungsgemäß so durchgeführt werden, daß als Mittel zur Verursachung der Gasentbindung Lösungen, Extrakte, Säureaufschlüsse oder Flotationsfraktionen aus Superphosphat angewandt werderi oder die aus diesen durch Filtrierun.g, Zentrifugierung, Einengung, Kristallisation oder Trocknung auf Rückstand erzielten Produkte.
• Wo es auf eine Anpassung an eine spezielle Rohgipsqualität nicht ankommt, also im allgemeinen, kann das neue Verfahren auch so durchgeführt werden, daß als Mittel zur Gasentbindung völlig gebrauchsfertige pulvrige Porungspräparate angewandt werden, die also die notwendige Carbonatmenge gleich enthalten. Erfindungsgemäß ist die optimale Zusammensetzung für solche universell anwendbaren Porungspräparate, die also lediglich in das Gipsmehl trocken eingemischt zu werden brauchen, eine solche, daß in ihnen der Gehalt an Kreidepulver (Calciumcarbonat) oder sonstigem Carbonatpulver, sinngemäß bezogen auf Schlämmkreide, mindestens das o,3fache und höchstens das iofache der im Präparat als wasserlösliche Phosphorsäure vorhanden, d. h. quantitativ bestimmbaren Menge beträgt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von mit Poren durchsetzten Gipsmassen, insbesondere Kunststeinmassen, und von porenhaltigen, durch Gipsabbindung verfestigten oder verkitteten Strukturen, bei welchem die Porigkeit ganz oder teilweise durch im Gipsbrei aus kohlensauren Mineralien oder Chemikalien beziehungsweise aus der entsprechenden Kohlensäure entbundene Gasblasen hervorgerufen wird, gekennzeichnet durch die Verwendung eines oder mehrerer ganz oder teilweise aus primärem Phosphat bestehenden Mittel zur Verursachung, Veranlassung oder Förderung der Gasentbindung.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur Verursachung, Veranlassung oder Förderung der Gasentbindung Calciumsuperphosphat oder Doppelsuperphosphat oder Ammoniaksuperphosphat oder Kaliumsuperphosphat oder .sonstiges Superphosphat oder Gemische, Lösungen oder chemische Verbindungen oder Komplexe mehrerer derselben angewandt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, -daß als Mittel zur Verursachung, Veranlassung oder Förderung der Gasentbindung Lösungen, Extrakte, Säureaufschlüsse oder Flotationsfraktionen aus einem oder mehreren Superphosphaten angewandt werden oder aber die aus diesen Lösungen, Extrakten, Aufschlüssen oder Fraktionen durch Filtrierung, Zentrifugierung, Einengung, Kristallisation oder Trocknung erzielten Produkte. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Mittel zur Verursachung, Veranlassung oder Förderung der Gasentbindung, insoweit es sich um trockene Mittel handelt, als gebrauchsfertig hergestellte carbonathaltige Pulverpräparate und von solcher Zusammensetzung angewandt werden, daß in ihnen, albgesehen von sonstigen Bestandteilen, der Gehalt an Kreidepulver (Calciumcarbonat) oder sonstigem Carbonatpulver, sinngemäß bezogen auf Schlämmkreide, mindestens das o,3fache und höchstens das iofache der im Präparat als wasserlösliche Phosphorsäure quantitativ bestimmbaren Menge beträgt.