EP1999084A1 - Gypsum product - Google Patents
Gypsum productInfo
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- EP1999084A1 EP1999084A1 EP07727407A EP07727407A EP1999084A1 EP 1999084 A1 EP1999084 A1 EP 1999084A1 EP 07727407 A EP07727407 A EP 07727407A EP 07727407 A EP07727407 A EP 07727407A EP 1999084 A1 EP1999084 A1 EP 1999084A1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- gypsum
- salts
- silicates
- plasterboard
- borates
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00612—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
- C04B2111/0062—Gypsum-paper board like materials
Definitions
- the present invention relates to gypsum products having improved properties, in particular gypsum boards.
- Gypsum products such as gypsum plaster boards, gypsum fibreboards, cleaning materials are widely used in construction. These materials contain gypsum (calcium sulfate dihydrate) as a main ingredient.
- the gypsum is formed by a dissolution and recrystallization effect, whereby the resulting gypsum crystal needles become matted and penetrate one another and thus form a firm structure. Residual water trapped in the crystal structure dries over time or is removed from the gypsum body in suitable driers in a short time. This leads to the buildup of mechanical stresses in the resulting gypsum product. Later relaxation (relaxation) can lead to crack formation in building structures or more or less pronounced deformations.
- gypsum fiberboards which, in addition to calcium sulphate dihydrate, contain between 5 and 25% CeI lu lose fibers as the main constituent.
- Gypsum fiber boards are made in a similar way to plasterboard. After complete setting on setting lines, the board strand is divided into individual plates by sawing or a paper cut, and the remaining excess water in the plate is expelled in thermally heated dryers. Gypsum fiber boards are described for example in US 5,320,677.
- Fillers used for laying and grouting such boards also contain gypsum as their main constituent. Such materials are described, for example, in US Pat. No. 3,297,601.
- All of these products are made by mixing burned gypsum with water and, if necessary, excipients, bringing it into the desired shape and allowing the mixture to harden. This forms a matrix of calcium sulfate dihydrate crystals which gives the product stability.
- the shape and dimension of the gypsum crystals essentially determines the stability. It often follows a heating step to remove excess free water from the product, for example in plate dryers about 100 to 130 0 C, when no free water is contained.
- WO 99/08979 describes cured gypsum products having improved resistance to deformation using condensed phosphoric acids or their salts as additives. A similar procedure is described in WO 00/06518.
- WO 2004/052802 describes a method in which tartaric acid or its salts are added to the gypsum slurry. This should be obtained plates that show a reduced creep.
- the object of the present invention was to develop a process with which improved properties of gypsum-bound construction products are obtained, in particular in the area of hydration intensity, hydration expansion and drying shrinkage.
- the object is achieved by a method for producing a gypsum board with improved properties, comprising the following steps: a) mixing
- Setting calcium sulfate phases are those materials which, when mixed with water, are capable of forming calcium sulfate dihydrate.
- Suitable starting materials are, in particular, calcium sulfate hemihydrate (stucco) and anhydrite or screed plaster or combinations of both.
- further processing auxiliaries such as flow agents, surfactants (foaming agents), water repellents, starch, products for improving water retention, etc., may be present.
- the metal silicates which can be used as crystal modifiers follow the general formula SiO 2 : Me 2 O.
- Such metal silicates are obtainable, for example, by the melting together of pure quartz sand and metal carbonates. In this way, compounds of the general formulas Me 4 SiO 4 , Me 2 Si 2 O 5 , Me 2 SiO 3 , Me 2 Si 4 O 9 , or mixtures thereof can be represented.
- Me are monovalent metals such as alkali metals.
- metal silicates are alkali metal silicates. Of these, in turn, sodium and potassium silicates or mixtures thereof are preferred. Sodium and potassium silicates of the composition Me 2 O x nSiO 2 are referred to as water glasses because of their water solubility. These are particularly preferred.
- the ratio between SiO 2 and Me 2 O is preferably in a range from 1.0 to 4.0, ie typically the proportion of SiO 2 predominates.
- condensed silicates in which several silicate units are connected to one another, in particular ring-shaped condensed silicates (metasilicates).
- Suitable proportions of metal silicates are based on the settable calcium sulfate phases in the concentration range of 0.001 to 0.3 wt .-%. Preferred ranges are greater than 0.01 weight percent, more preferably greater than 0.05 weight percent or greater. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
- divalent heavy metal salts in particular transition metal salts.
- Preferred heavy metals are copper, zinc, iron, tin and mixtures thereof. Salts of these transition metals which are soluble in the aqueous phase, for example sulfates, chlorides, hydroxides or oxides, are particularly suitable as crystal modifiers. Particularly preferred substances are copper sulfate and zinc sulfate or their hydrates.
- Suitable proportions of transition metal salts are in the concentration range from 0.001 to 0.3% by weight, based on the content of settable calcium sulfate phases. Preferred ranges are between 0. 01% by weight and 0.1% by weight, preferred ranges are more than 0.01% by weight, more preferably more than 0.05% by weight. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
- borates are typically hydrated, but anhydrous compounds can also be used.
- the borates are preferably used as alkali metal or alkaline earth metal salts.
- Particularly preferred metaborates are used which are formed by dehydration of orthoboric acid (B (OH) 3 ) by dehydration. These form closed rings or open chains.
- Particularly preferred compounds are those of the general formula Me 2 B 4 O 7 , MeB 5 O 8 , Me 2 Bi 0 Oi 6 , Me 2 B 8 Oi 3 , wherein Me is an alkali metal.
- Borax Na is preferably 2 B 4 O 7 x 10 H 2 O.
- Other examples include NaB 5 O 8 x 4 H 2 O and KB 5 O 8 x 4H 2 O.
- Preferred contents are between 0.001 and 0.3% by weight, based on the content of settable calcium sulfate phases. Preferred ranges are more than 0.01% by weight, more preferably more than 0.05% by weight. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
- gypsum-containing products obtainable by the method according to the invention.
- these are plasterboard, gypsum fiber boards.
- gypsum-containing products are as well Plasters, fillers for laying and grouting gypsum boards or floor screeds on a gypsum basis are conceivable.
- crystal modifiers for example the divalent heavy metal salts with metal silicates, the divalent heavy metal salts with borates or the metal silicates with borates.
- the use of all three crystal modifiers is possible.
- the invention is further illustrated by the following example.
- FIG. 1a shows the hydration expansion of the corresponding mixtures. The determination is made by the following measuring method:
- the gypsum slurry is placed in measuring cells (33 ⁇ 40 ⁇ 2 cm) for 30 minutes.
- a thermocouple is positioned in the middle of the specimen to record the rehydration temperature.
- Figure Ib shows the comparison of the hydration expansion of the following products:
- the setting expansion reaches a plateau after a short time, whereby the absolute expansion can be controlled by the choice of the crystal modifier.
- Figure 2a shows the rehydration temperature of the products. It was investigated:
- Figure 2b shows the comparison of the rehydration temperature of the following products:
- the resulting products were examined by scanning electron microscopy.
- FIG. 3 shows an SEM image of a gypsum which contained no crystal modifier.
- the plaster forms elongated crystal needles.
- FIG. 4 shows a SEM image of a gypsum with the addition of 0.01% by weight of CuSO 4 .5H 2 O.
- the crystal habit is markedly changed - the crystals are broad and flat with good cross-linking.
- FIG. 5 shows a SEM image of a gypsum with addition of 0.1% by weight of potassium trimetrasilicate.
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Abstract
Process for producing a gypsum plasterboard having improved properties, which comprises the following steps a) mixing of one or more calcium sulphate phases capable of setting, water and a crystal modifier selected from among divalent heavy metal salts, metal silicates, borates and mixtures thereof; b) shaping of the mixture.
Description
Gipsprodukt gypsum product
Die vorliegende Erfindung betrifft Gipsprodukte mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere Gipsplatten.The present invention relates to gypsum products having improved properties, in particular gypsum boards.
Gipsprodukte wie Gipskartonplatten, Gipsfaserplatten, Putzmaterialien werden vielfältig im Bauwesen eingesetzt. Diese Materialien enthalten als einen Hauptbestandteil Gips (Calciumsulfatdihydrat). Der Gips entsteht über einen Auflösungsund Rekristallisationseffekt, wobei sich die entstehenden Gipskristallnadeln untereinander verfilzen und durchdringen und so ein festes Gefüge bilden. In dem Kristallgefüge eingeschlossenes Restwasser trocknet mit der Zeit oder wird in geeigneten Trocknern in kurzer Zeit aus dem Gipskörper entfernt. Dabei kommt es zum Aufbau von mechanischen Spannungen im entstehenden Gipsprodukt. Durch späteren Spannungsabbau (Relaxation) kann es zu Rissbildungen in Baukonstruktionen kommen oder zu mehr oder weniger stark ausgebildeten Verformungen.Gypsum products such as gypsum plaster boards, gypsum fibreboards, cleaning materials are widely used in construction. These materials contain gypsum (calcium sulfate dihydrate) as a main ingredient. The gypsum is formed by a dissolution and recrystallization effect, whereby the resulting gypsum crystal needles become matted and penetrate one another and thus form a firm structure. Residual water trapped in the crystal structure dries over time or is removed from the gypsum body in suitable driers in a short time. This leads to the buildup of mechanical stresses in the resulting gypsum product. Later relaxation (relaxation) can lead to crack formation in building structures or more or less pronounced deformations.
Die Herstellung von Gipskartonplatten ist beispielsweise beschrieben im US- Patent 4,009,062. Typischerweise wird ein mit Wasser angerührter Gipsbrei, enthaltend abbindefähige Calciumsulfatphasen auf eine Kartonbahn kontinuierlich aufgetragen und mit einem zweiten Karton abgedeckt. Der Plattenstrang bewegt sich dann auf einem sogenannten Abbindeband, wobei am Ende des Abbinde- bands eine fast vollständige Umwandlung der abbindefähigen Calciumsulfatphasen in Calciumsulfat-Dihydrat stattgefunden haben muss. Nach dieser Aushärtung wird die Bahn in Platten vereinzelt und das noch in den Platten vorhandene Wasser wird in extern beheizten Mehretagentrocknern entfernt. Dabei kommt es oft zu einem Spannungsaufbau in den Gipskartonplatten.The manufacture of plasterboard is described, for example, in U.S. Patent 4,009,062. Typically, a gypsum slurry stirred with water containing settable calcium sulfate phases is continuously applied to a board web and covered with a second paperboard. The plate strand then moves on a so-called ligating band, whereby at the end of the setting band an almost complete transformation of the settable calcium sulfate phases into calcium sulphate dihydrate must have taken place. After this curing, the web is separated into plates and the water still present in the plates is removed in externally heated multi-floor dryers. This often leads to a buildup of tension in the plasterboard.
Es ist auch üblich, aus solchen Platten weitere Produkte herzustellen, beispielsweise Akustikplatten durch das Stanzen von runden oder eckigen Löchern oder Schlitzen.
Weitere Bauprodukte auf Gipsbasis sind Gipsfaserplatten, die neben Calciumsul- fat-Dihydrat als Hauptbestandteil zwischen 5 und 25% CeI Iu losefasern enthalten. Gipsfaserplatten werden ähnlich hergestellt wie Gipsplatten. Nach vollständigem Abbinden auf Abbindestrecken wird der Plattenstrang in Einzelplatten durch Sä- gen oder einen Scherenschnitt aufgeteilt und das noch vorhandene Überschusswasser in der Platte wird in thermisch beheizten Trocknern ausgetrieben. Gipsfaserplatten sind beispielsweise beschrieben in der US 5,320,677.It is also common to make such products from other plates, such as acoustic panels by punching round or square holes or slots. Other gypsum-based building products are gypsum fiberboards, which, in addition to calcium sulphate dihydrate, contain between 5 and 25% CeI lu lose fibers as the main constituent. Gypsum fiber boards are made in a similar way to plasterboard. After complete setting on setting lines, the board strand is divided into individual plates by sawing or a paper cut, and the remaining excess water in the plate is expelled in thermally heated dryers. Gypsum fiber boards are described for example in US 5,320,677.
Auch Füllmaterialien, die zum Verlegen und Verfugen solcher Platten verwendet werden, enthalten als Hauptbestandteil Gips. Solche Materialien sind beispiels- weise in der US 3,297,601 beschrieben.Fillers used for laying and grouting such boards also contain gypsum as their main constituent. Such materials are described, for example, in US Pat. No. 3,297,601.
Alle diese Produkte entstehen dadurch, dass man gebrannten Gips mit Wasser und gegebenenfalls Hilfsstoffen vermischt, in die gewünschte Form bringt und die Mischung aushärten lässt. Hierdurch bildet sich eine Matrix von Calciumsulfatdi- hydratkristallen, die dem Produkt die Stabilität gibt. Die Form und Dimension der Gipskristalle bestimmt dabei wesentlich die Stabilität. Es schließt sich häufig ein Erwärmungsschritt an, um überschüssiges freies Wasser aus dem Produkt zu entfernen, z.B. in Plattentrocknern ca. 100 bis 1300C, wenn kein freies Wasser mehr enthalten ist.All of these products are made by mixing burned gypsum with water and, if necessary, excipients, bringing it into the desired shape and allowing the mixture to harden. This forms a matrix of calcium sulfate dihydrate crystals which gives the product stability. The shape and dimension of the gypsum crystals essentially determines the stability. It often follows a heating step to remove excess free water from the product, for example in plate dryers about 100 to 130 0 C, when no free water is contained.
Es hat nicht an Versuchen gefehlt, die Eigenschaften von Platten durch Zusätze zu verbessern.There has been no lack of attempts to improve the properties of plates by additives.
WO 99/08979 beschreibt ausgehärtete Gipsprodukte, die einen verbesserten Widerstand gegen Verformung haben, bei dem kondensierte Phosphorsäuren oder ihre Salze als Zusätze eingesetzt werden. Ein ähnliches Vorgehen ist in der WO 00/06518 beschrieben.WO 99/08979 describes cured gypsum products having improved resistance to deformation using condensed phosphoric acids or their salts as additives. A similar procedure is described in WO 00/06518.
Die WO 2004/052802 beschreibt ein Verfahren, bei dem dem Gipsbrei Weinsäure oder ihre Salze zugesetzt werden. Hierdurch sollen Platten erhalten werden, die eine verringerte Kriechneigung zeigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es ein Verfahren zu entwickeln, mit dem verbesserte Eigenschaften von gipsgebundenen Bauprodukten erhalten werden, insbesondere im Bereich der Hydratationsintensität, Hydratationsexpansion und der Trocknungsschwindung.WO 2004/052802 describes a method in which tartaric acid or its salts are added to the gypsum slurry. This should be obtained plates that show a reduced creep. The object of the present invention was to develop a process with which improved properties of gypsum-bound construction products are obtained, in particular in the area of hydration intensity, hydration expansion and drying shrinkage.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Gipsplatte mit verbesserten Eigenschaften umfassend folgende Schritte a) Vermischen vonThe object is achieved by a method for producing a gypsum board with improved properties, comprising the following steps: a) mixing
- einer oder mehreren abbindefähigen Calciumsulfatphasen,one or more settable calcium sulphate phases,
- Wasser und - einen Kristallmodifikator ausgewählt aus zweiwertigen Schwermetallsalzen, Metallsilikaten, Boraten und Mischungen davon; b) Formgebung der Mischung.Water and a crystal modifier selected from bivalent heavy metal salts, metal silicates, borates and mixtures thereof; b) Shaping the mixture.
Abbindefähige Calciumsulfatphasen sind solche Materialien, die beim Vermischen mit Wasser in der Lage sind, Calciumsulfatdihydrat zu bilden. Geeignete Aus- gangsstoffe sind insbesondere Calciumsulfathalbhydrat (Stuckgips) und Anhydrit bzw. Estrichgips oder Kombinationen von beiden.Setting calcium sulfate phases are those materials which, when mixed with water, are capable of forming calcium sulfate dihydrate. Suitable starting materials are, in particular, calcium sulfate hemihydrate (stucco) and anhydrite or screed plaster or combinations of both.
Beim Vermischen mit Wasser bildet sich aus diesen Materialien Gips, der auskristallisiert unter Bildung von nadeligen Gipskristallen, die miteinander verfilzen.When mixed with water, these materials form gypsum, which crystallizes to form needle-like gypsum crystals, which become matted together.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass durch Zugabe von zweiwertigen Schwermetallsalzen, Metallsilikaten oder Boraten oder Mischungen davon, Produkte erhalten werden, die verbesserte Eigenschaften haben.Surprisingly, it has now been found that by the addition of divalent heavy metal salts, metal silicates or borates or mixtures thereof, products are obtained which have improved properties.
Die durch das Vermischen der Calciumsulfatphasen mit Wasser und des Kristall- modifikators oder der Kristal I modifikatoren erhaltene, typischerweise breiartige Mischung wird dann zu dem gipsgebundenen Bauprodukt geformt.
Zusätzlich zu den genannten Stoffen können weitere Verarbeitungshilfsmittel wie Fließmittel, Tenside (Schaumbildner), Hydrophobierungsmittel, Stärke, Produkte zur Verbesserung der Wasserrückhaltung, etc. enthalten sein.The typically mushy mixture obtained by mixing the calcium sulfate phases with water and the crystal modifier or crystal modifiers, is then formed into the gypsum-bound construction product. In addition to the substances mentioned, further processing auxiliaries, such as flow agents, surfactants (foaming agents), water repellents, starch, products for improving water retention, etc., may be present.
Die als Kristallmodifikator einsetzbare Metallsilikate folgen der allgemeinen For- mel SiO2: Me2O. Solche Metallsilikate sind beispielsweise erhältlich durch das Zusammenschmelzen von reinem Quarzsand und Metallcarbonaten. Auf diese Weise lassen sich Verbindungen der allgemeinen Formeln Me4SiO4, Me2Si2O5, Me2SiO3, Me2Si4O9, oder Mischungen hiervon darstellen. Me sind einwertige Metalle wie Alkalimetalle.The metal silicates which can be used as crystal modifiers follow the general formula SiO 2 : Me 2 O. Such metal silicates are obtainable, for example, by the melting together of pure quartz sand and metal carbonates. In this way, compounds of the general formulas Me 4 SiO 4 , Me 2 Si 2 O 5 , Me 2 SiO 3 , Me 2 Si 4 O 9 , or mixtures thereof can be represented. Me are monovalent metals such as alkali metals.
Besonders bevorzugte Metallsilikate sind Alkalisilikate. Von diesen sind wiederum Natrium- und Kaliumsilikate oder Mischungen davon bevorzugt. Natrium- und Kaliumsilikate der Zusammensetzung Me2O x nSiO2 werden wegen ihre Wasserlöslichkeit als Wassergläser bezeichnet. Diese sind besonders bevorzugt. Das Verhältnis zwischen SiO2 und Me2O liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von 1,0 bis 4,0, d.h. typischerweise überwiegt der Anteil des SiO2.Particularly preferred metal silicates are alkali metal silicates. Of these, in turn, sodium and potassium silicates or mixtures thereof are preferred. Sodium and potassium silicates of the composition Me 2 O x nSiO 2 are referred to as water glasses because of their water solubility. These are particularly preferred. The ratio between SiO 2 and Me 2 O is preferably in a range from 1.0 to 4.0, ie typically the proportion of SiO 2 predominates.
Bevorzugt sind kondensierte Silikate, in denen mehrere Silikateinheiten untereinander verbunden sind, insbesondere ringförmige kondensierte Silikate (Metasili- kate).Preference is given to condensed silicates in which several silicate units are connected to one another, in particular ring-shaped condensed silicates (metasilicates).
Geeignete Anteile an Metallsilikaten sind - bezogen auf die abbindefähigen Calci- umsulfatphasen - im Konzentrationsbereich von 0,001 bis 0,3 Gew.-%. Bevorzugte Bereiche liegen bei mehr als 0,01 Gew.-%, mehr bevorzugt bei mehr als 0,05 Gew.-% oder mehr. Bevorzugt liegt der Gehalt in einem Bereich unter 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt unter 0,1 Gew.-%.Suitable proportions of metal silicates are based on the settable calcium sulfate phases in the concentration range of 0.001 to 0.3 wt .-%. Preferred ranges are greater than 0.01 weight percent, more preferably greater than 0.05 weight percent or greater. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
Als Kristallmodifikator geeignet sind auch zweiwertige Schwermetallsalze, insbe- sondere Übergangsmetallsalze. Bevorzugte Schwermetalle sind Kupfer, Zink, Eisen, Zinn und Mischungen davon.
Als Kristal I modifikatoren eignen sich insbesondere Salze dieser Übergangsmetal- Ie, die im wässrigen löslich sind, beispielsweise Sulfate, Chloride, Hydroxide oder Oxide. Besonders bevorzugte Substanzen sind Kupfersulfat und Zinksulfat bzw. deren Hydrate.Also suitable as a crystal modifier are divalent heavy metal salts, in particular transition metal salts. Preferred heavy metals are copper, zinc, iron, tin and mixtures thereof. Salts of these transition metals which are soluble in the aqueous phase, for example sulfates, chlorides, hydroxides or oxides, are particularly suitable as crystal modifiers. Particularly preferred substances are copper sulfate and zinc sulfate or their hydrates.
Geeignete Anteile an Übergangsmetallsalzen liegen im Konzentrationsbereich von 0,001 bis 0,3 Gew.-% - bezogen auf den Gehalt an abbindefähigen Calciumsul- fatphasen. Bevorzugte Bereiche liegen zwischen 0, 01 Gew.-%, und 0,1 Gew.-%, bevorzugte Bereiche liegen bei mehr als 0,01 Gew.-%., mehr bevorzugt bei mehr als 0,05 Gew.-%. Bevorzugt liegt der Gehalt in einem Bereich unter 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt unter 0,1 Gew.-%.Suitable proportions of transition metal salts are in the concentration range from 0.001 to 0.3% by weight, based on the content of settable calcium sulfate phases. Preferred ranges are between 0. 01% by weight and 0.1% by weight, preferred ranges are more than 0.01% by weight, more preferably more than 0.05% by weight. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
Weitere geeignete Kristallmodifikatioren sind Borate. Diese liegen typischerweise hydratisiert vor, es können jedoch auch wasserfreie Verbindungen eingesetzt werden. Die Borate werden bevorzugt als Alkali- oder Erdalkalisalze eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Metaborate verwendet, die durch Wasserabspaltung aus Orthoborsäure (B(OH)3) durch Wasserabspaltung entstehen. Diese bilden geschlossene Ringe beziehungsweise offene Ketten. Besonders bevorzugte Verbindungen sind solche der allgemeinen Formel Me2B4O7, MeB5O8, Me2Bi0Oi6, Me2B8Oi3, wobei Me ein Alkalimetall ist. Bevorzugt ist insbesondere Borax Na2B4O7 x 10H2O. Weitere Beispiele sind NaB5O8 x 4H2O und KB5O8 x 4H2O.Other suitable crystal modifiers are borates. These are typically hydrated, but anhydrous compounds can also be used. The borates are preferably used as alkali metal or alkaline earth metal salts. Particularly preferred metaborates are used which are formed by dehydration of orthoboric acid (B (OH) 3 ) by dehydration. These form closed rings or open chains. Particularly preferred compounds are those of the general formula Me 2 B 4 O 7 , MeB 5 O 8 , Me 2 Bi 0 Oi 6 , Me 2 B 8 Oi 3 , wherein Me is an alkali metal. In particular Borax Na is preferably 2 B 4 O 7 x 10 H 2 O. Other examples include NaB 5 O 8 x 4 H 2 O and KB 5 O 8 x 4H 2 O.
Bevorzugte Gehalte liegen zwischen 0,001 und 0,3 Gew.-% bezogen auf den Gehalt an abbindefähigen Calciumsulfatphasen. Bevorzugte Bereiche liegen bei mehr als 0,01 Gew.-%, mehr bevorzugt bei mehr als 0,05 Gew.-%. Bevorzugt liegt der Gehalt in einem Bereich unter 0,2 Gew.-%, mehr bevorzugt unter 0,1 Gew.-%.Preferred contents are between 0.001 and 0.3% by weight, based on the content of settable calcium sulfate phases. Preferred ranges are more than 0.01% by weight, more preferably more than 0.05% by weight. Preferably, the content is in a range below 0.2 wt .-%, more preferably below 0.1 wt .-%.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind gipshaltige Produkte erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren. Bevorzugt handelt es sich dabei um Gipskartonplatten, Gipsfaserplatten. Grundsätzlich sind auch gipshaltige Produkte wie
Putze, Spachtelmassen zur Verlegung und Verfugung von Gipsplatten oder Fußbodenestriche auf Gipsbasis denkbar.Another object of the invention are gypsum-containing products obtainable by the method according to the invention. Preferably, these are plasterboard, gypsum fiber boards. Basically, gypsum-containing products are as well Plasters, fillers for laying and grouting gypsum boards or floor screeds on a gypsum basis are conceivable.
Geeignet ist auch eine Kombination verschiedener Kristallmodifikatoren beispielsweise der zweiwertigen Schwermetallsalze mit Metallsilikaten, der zweiwer- tigen Schwermetallsalze mit Boraten oder der Metallsilikate mit Boraten. Auch der Einsatz aller drei Kristallmodifikatoren ist möglich.Also suitable is a combination of different crystal modifiers, for example the divalent heavy metal salts with metal silicates, the divalent heavy metal salts with borates or the metal silicates with borates. The use of all three crystal modifiers is possible.
Überraschenderweise zeigt sich, dass solche Produkte verbesserte Eigenschaften im Bereich der Hydratationsintensität, der Hydratationsexpansion und/oder der Trocknungschwindung haben. Bezogen beispielsweise auf die Herstellung von Gipskartonplatten kann durch den Zusatz der Kristallmodifikatoren erreicht werden, dass die Produkte in der Produktion ein intensiveres Abbinden und eine geringe Hydratationsexpansion und damit eine bessere Stabilität in der Entstehungsphase zeigen. Die entsprechend hergestellten Platten unterliegen keinem bzw. nur einem stark verringerten Trocknungsschwind im Plattentrockner, vergli- chen zu einer Herstellung ohne Zusatz eines Kristallmodifikators.Surprisingly, it has been found that such products have improved properties in terms of hydration intensity, hydration expansion and / or drying shrinkage. With regard to the production of plasterboard, for example, it can be achieved by the addition of the crystal modifiers that the products exhibit a more intensive setting and a low hydration expansion during production, and thus a better stability in the formation phase. The correspondingly produced plates are subject to no or only a greatly reduced Trocknungsschwind in the plate dryer, compared to a production without the addition of a crystal modifier.
Die Erfindung wird durch das folgende Beispiel näher erläutert.The invention is further illustrated by the following example.
Beispielexample
600 g Stuckgips wurden mit 0,1% feinst aufgemahlenem Gips versetzt. Das Wasser-Gips-Verhältnis betrug 0,61. Das Anmachwasser hatte eine Temperatur von 35°C. Diesem Gipsbrei wurden verschiedene Kristallmodifikatoren zugesetzt.600 g stucco were mixed with 0.1% finely ground gypsum. The water-gypsum ratio was 0.61. The mixing water had a temperature of 35 ° C. Various crystal modifiers were added to this gypsum slurry.
Eingesetzt wurdenWere used
0,1% ZnO,0.1% ZnO,
0,1% Kupfersulfat x 5 H2O,0.1% copper sulfate x 5 H 2 O,
0,05% Natriumtrimetasilikat.
Die Figur Ia zeigt die Hydratationsexpansion der entsprechenden Mischungen. Die Bestimmung erfolgt durch folgendes M ess verfahren :0.05% sodium trimetasilicate. FIG. 1a shows the hydration expansion of the corresponding mixtures. The determination is made by the following measuring method:
Zur Bestimmung der Längenänderung mittels induktiver Messwegaufnehmer wird der Gipsbrei für 30 min in Messzellen (33 x 40 x 2 cm) gegeben. In der Mitte des Prüfkörpers wird ein Thermofühler zur Aufzeichnung der Rehydratationstempera- tur positioniert.In order to determine the change in length by means of inductive displacement transducers, the gypsum slurry is placed in measuring cells (33 × 40 × 2 cm) for 30 minutes. A thermocouple is positioned in the middle of the specimen to record the rehydration temperature.
Die Figur Ib zeigt den Vergleich der Hydratationsexpansion der folgenden Produkte:Figure Ib shows the comparison of the hydration expansion of the following products:
0,1 Gew.-% K2B4O7 x 4H2O. - 0,1 Gew.-% K2Bi0Oi6 x 8H2O und0.1 wt .-% K 2 B 4 O 7 x 4H 2 O. - 0.1 wt .-% K 2 Bi 0 Oi 6 x 8H 2 O and
0,1 Gew.-% Na2B8Oi3 x 4H2O.0.1 wt.% Na 2 B 8 Oi 3 x 4H 2 O.
Die Abbindeexpansion erreicht nach kurzer Zeit ein Plateau, wobei die absolute Expansion durch die Wahl des Kristallmodifikators gesteuert werden kann.The setting expansion reaches a plateau after a short time, whereby the absolute expansion can be controlled by the choice of the crystal modifier.
Figur 2a zeigt die Rehydratationstemperatur der Produkte. Es wurden unter- sucht:Figure 2a shows the rehydration temperature of the products. It was investigated:
0,1 Gew.-% CuSO4 x 5H2O 0,05 Gew.-% CuSO4 x 5H2O 0,1 Gew.-% Natriumtrimetasilikat 0,1 Gew.-% Kaliumtrimetasilikat0.1% by weight of CuSO 4 × 5H 2 O 0.05% by weight of CuSO 4 × 5H 2 O 0.1% by weight of sodium trimetasilicate 0.1% by weight of potassium trimetazilicate
Figur 2b zeigt den Vergleich der Rehydratationstemperatur der folgenden Produkte:Figure 2b shows the comparison of the rehydration temperature of the following products:
0,1 Gew.-% K2B4O7 x 4H2O,0.1% by weight K 2 B 4 O 7 x 4H 2 O,
0,1 Gew.-% K2Bi0Oi6 x 8H2O und0.1 wt .-% K 2 Bi 0 Oi 6 x 8H 2 O and
0,1 Gew.-% Na2B8Oi3 x 4H2O.
Alle Kristallmodifikatoren zeigen gegenüber dem Nullversuch ein höheres Niveau der Hydratationstemperatur. Bei allen Produkten liegt das Maximum zeitlich vor dem Maxium des Nullversuchs, d.h., dass die Produkte schneller Gipsstrukturen bilden, was sich günstig auf die Produktsprozesse auswirkt. Die Rehydratierung verläuft rascher und intensiver ab.0.1 wt.% Na 2 B 8 Oi 3 x 4H 2 O. All crystal modifiers show a higher level of hydration temperature compared to the blank trial. For all products, the maximum lies ahead of the time limit of the zero test, ie the products form gypsum structures more quickly, which has a positive effect on the product processes. The rehydration proceeds faster and more intense.
Die erhaltenen Produkte wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht.The resulting products were examined by scanning electron microscopy.
Figur 3 zeigt eine REM-Aufnahme eines Gips, der keinen Kristallmodifikator enthielt. Hier bildet der Gips längliche Kristallnadeln aus.FIG. 3 shows an SEM image of a gypsum which contained no crystal modifier. Here the plaster forms elongated crystal needles.
Figur 4 zeigt eine REM-Aufnahme eines Gipses mit Zusatz von 0,01 Gew.-% CuSO4 x 5H2O. Der Kristallhabitus ist deutlich verändert - die Kristalle sind breit und blattförmig mit guter Vernetzung.FIG. 4 shows a SEM image of a gypsum with the addition of 0.01% by weight of CuSO 4 .5H 2 O. The crystal habit is markedly changed - the crystals are broad and flat with good cross-linking.
Figur 5 zeigt eine REM-Aufnahme eines Gipses mit Zusatz von 0,1 Gew.-% KaIi- umtrimetasilikat.FIG. 5 shows a SEM image of a gypsum with addition of 0.1% by weight of potassium trimetrasilicate.
Auch hier erkennt man gut miteinander verwachsene blättrige Kristalle.
Again, one recognizes well intergrown leafy crystals.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Gipsplatte mit verbesserten Eigenschaften umfassend folgende Schritte a) Vermischen von - einer oder mehreren abbindefähigen Calciumsulfatphasen,1. A process for producing a gypsum board having improved properties, comprising the following steps: a) mixing - one or more settable calcium sulfate phases,
- Wasser und- Water and
- einem Kristallmodifikator ausgewählt aus zweiwertigen Schwermetallsalzen, Metallsilikaten, Borate und Mischungen davon; a) Formgebung der Mischung.a crystal modifier selected from bivalent heavy metal salts, metal silicates, borates and mixtures thereof; a) Shaping the mixture.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallsilikate die allgemeine Formel SiO2: Me2O aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that the metal silicates have the general formula SiO 2 : Me 2 O.
3. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallsilikate Alkalisilikate, bevorzugt Natrium- oder Kaliumsilikate, oder Mischungen davon sind.3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the metal silicates alkali metal silicates, preferably sodium or potassium silicates, or mixtures thereof.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsilikat ein Verhältnis SiO2: Me2O zwischen 1,0 und 4,0 aufweist.4. The method according to claim 2, characterized in that the metal silicate has a ratio SiO 2 : Me 2 O between 1.0 and 4.0.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Silikat zur Klasse der kondensierten Silikate, insbesondere der Metasilikate gehört.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the silicate belongs to the class of condensed silicates, in particular the metasilicates.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Silikat, bezogen auf die abbindefähigen Calciumsulfatphasen im Konzentrationsbereich von 0,001 bis 0,3 Gew.-% liegt.6. The method according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the amount of silicate, based on the settable calcium sulfate phases in the concentration range of 0.001 to 0.3 wt .-% is.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiwertige Schwermetallsalz ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Kupfersalzen, Zinksalzen, Eisensalzen, Zinnsalzen und Mischungen davon.7. The method according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the divalent heavy metal salt is selected from the A group consisting of copper salts, zinc salts, iron salts, tin salts and mixtures thereof.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiwertigen Übergangsmetallsalze Sulfate, Chloride, Hyd- roxide, Oxide oder Kombinationen davon sind.8. The method according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the divalent transition metal salts are sulfates, chlorides, hydroxides, oxides or combinations thereof.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsmetallsalze im Konzentrationsbereich von 0,001 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf die abbindefähigen Calciumsulfatphasen vorliegen.9. The method according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the transition metal salts are present in the concentration range of 0.001 to 0.3 wt .-% based on the settable calcium sulfate phases.
10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Borate ausgewählt sind aus Metaboraten, insbesondere Me2B4O7, MeB5O8, Me2Bi0Oi6, Me2B8Oi3 mit Me = Alkalimetall.10. The method according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the borates are selected from metaborates, in particular Me 2 B 4 O 7 , MeB 5 O 8 , Me 2 Bi 0 Oi 6 , Me 2 B 8 Oi 3 with Me = alkali metal.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an Boraten bezogen auf die abbindefähigen Calci- umsulfatphasen im Konzentrationsbereich von 0,001 bis 0,3 Gew.-% liegt.11. The method according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the content of borates based on the settable calcium umsulfatphasen in the concentration range of 0.001 to 0.3 wt .-% is.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Tenside, Schaumbildner, Hydrophobierungsmittel, Abbindebeschleuniger, Abbindeverzögerer, Stärken, Stärkeether, Fließmittel, Mittel zur Verbesserung der Wasserrückhaltung enthalten sind.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that surfactants, foaming agents, water repellents, setting accelerators, setting retarders, starches, starch ethers, flow agents, agents for improving water retention are additionally included.
13. Gipsplatte erhältlich nach einem der Ansprüche 1 bis 12.13. gypsum board obtainable according to one of claims 1 to 12.
14. Gipsplatte nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz des Kristallmodifikators die Kristallisationseigenschaften des Gipses verändert.14. Plasterboard according to claim 13, characterized in that the addition of the crystal modifier alters the crystallization properties of the gypsum.
15. Gipsplatte nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Gipsfaserplatte handelt. 15. Plasterboard according to one of claims 13 or 14, characterized in that it is a gypsum fiber board.
16. Gipsplatte nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Gipskartonplatte handelt.16. gypsum board according to one of claims 13 or 14, characterized in that it is a plasterboard.
17. Gipsplatte nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Akustikplatte handelt.17. Plasterboard according to claim 16, characterized in that it is an acoustic panel.
18. Verwendung eines Kristallmodifikators ausgewählt aus zweiwertigen Schwermetallsalzen, Metallsilikaten, Boraten und Mischungen davon zur Modifikation der Eigenschaften einer Gipskartonplatte. 18. Use of a crystal modifier selected from bivalent heavy metal salts, metal silicates, borates and mixtures thereof for modifying the properties of a plasterboard.
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