NL8020014A

NL8020014A - Pleisterprodukten en een werkwijze voor de voortbrenging ervan.

Info

Publication number: NL8020014A
Application number: NL8020014A
Authority: NL
Original assignee: Tenax Maskin Ab
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1981-12-01
Also published as: WO1981002010A1; BR8009013A; AT380005B; ATA913380A

Description

80 20 O 1 4-^ N.O. 30401 1 : Pleisterprodukten en een werkwijze voor de voortbrenging ervan.

Deze uitvinding betreft pleister(gips)produkten en een werkwijze voor de bereiding ervan. De pleisterprodukten zijn in het bijzonder bestemd voor wandboard (pleisterboard) en vormen voor gebruik bij de vervaardiging van metalen en keramische voortbrengsels.

5 Het is bekend pleisterprodukten te bereiden door het suspenderen i van gips (calciurasulfaat-semihydraat) in water, het vormen van de suspensie tot het gewenste produkt (gewenste vorm) en het laten vastworden (zetten) ervan. Verschillende toevoegsels kunnen aan de bereide suspensie van calciumsulfaat-semihydraat in water worden toegevoegd, zoals 10 versnellers, vertragers en harsen. Het vastworden is blijkbaar een gevolg van het feit, dat het semihydraat gehydrateerd wordt onder vorming van dihydraat (calciumsulfaat-dihydraat).

:

Voor het verkrijgen van het uitgangsmateriaal van de gipsprodukt-bereiding, d.w.z. calciumsulfaat-semihydraat (hemihydraat, half-hy-:15 draat), wordt uitgegaan van calciumsulfaat-dihydraat (hier ook dihy-draatgips genoemd), waarbij het gehalte kristalwater door branden verminderd wordt. Deze branding vereist grote hoeveelheden energie en moet bovendien zorgvuldig geregeld worden, zodat een juist kristalwaterge-halte verkregen wordt.

20 Het is eveneens bekend het calciumsulfaat-hemihydraat te bereiden door water te verwijderen uit calciumsulfaat-dihydraat door toepassing van het sterk water absorberende middel zwavelzuur onder warme omstandigheden. Zo leert het Duitse "Auslegeschrift" 1.274.488 de bereiding van calciumsulfaat-hemihydraat door behandeling van calciumsulfaat-di-25 hydraat met een warme (boven 80°C) oplossing (ongeveer 12,7 tot 37,2 gew.%) van zwavelzuur, eventueel tezamen met modificeermiddelen van de kristalvorm en/of entkristallen.

Gevonden werd nu, dat pleisterprodukten met goede sterkte-eigen-schappen en andere mechanische eigenschappen, die gemakkelijk vervaar-30 digd kunnen worden bij een lage prijs, produkten bevatten, die zijn opgebouwd uit calciumsulfaat-dihydraat versterkt met kaliumsulfaat-calci-umsulfaat-dihydraat (syngeniet) kristallen en eventueel kaliumsulfaat-magnesiumsulfaat-calclumsulfaat-dihydraatkristallen. De versterking kan in hoofdzaak homogeen verdeeld zijn in het totale pleisterprodukt of 35 bijvoorbeeld geconcentreerd zijn tot bepaalde lagen of delen van het produkt, in het bijzonder in de gevallen, wanneer het produkt uit board bestaat. De minimumhoeveelheid dubbelzout (kaliumsulfaat-calciumsul-faat-dihydraat) in een dergelijk versterkt pleisterprodukt of deel of

L

8 02 0 0 1 4 \ 2 laag van een pleisterprodukt is ongeveer 3-5 gew.% en ligt gewoonlijk in het traject van 10 tot 60 gew.% eii bij voorkeur in het traject van ; 15 tot 40 gew.%.

Pleisterprodukten met een versterking van kaliumsulfaat-calcium-! 5 sulfaat-hydraat en eventueel calciumsulfaat-magnesiumsulfaat-calcium-sulfaat-dihydraat kunnen bereid worden door toevoeging van een kaliumzout, bij voorkeur kaliumsulfaat, aan een suspensie van calciumsul-faat-dihydraat in water, eventueel tezamen met een magnesiumzout, bij voorkeur magnesiumsulfaat, en eventueel in combinatie met een drager, 10 waarna het produkt wordt gevormd en verder op bekende wijze wordt behandeld, waarbij de suspensie beneden 70°c, bij voorkeur beneden 55°C wordt gehouden, zodat geen calcinering plaats heeft. Het kaliumzout bestaat bij voorkeur uit kaliumwaterstofcarbonaat of kaliumtetraboraat, evenwel in de eerste plaats uit kaliumsulfaat. De kaliumzouten kunnen 115 ! als zodanig of gemengd met elkaar gebruikt worden, bijvoorbeeld een mengsel van kaliumsulfaat en kaliumwaterstofcarbonaat en eventueel opgelost in water of tezamen met een drager, bijvoorbeeld natrlumsulfaat.

Het eventueel gebruikte magnesiumzout kan op dezelfde wijze worden toegevoegd als het kaliumzout, bij voorkeur tezamen met het kaliumzout. De 20 dichtheid van het verkregen pleisterprodukt kan ingesteld worden door toevoeging van verschillende toevoegsels en door de mengprocedure (waarbij lucht wordt toegevoegd). Een toevoeging van een bevochtigings-middel is geschikt voor deze regeling van de dichtheid. Wanneer kaliumwaterstofcarbonaat wordt gebruikt, wordt een schuimprodukt verkregen en 25 de uitzetting (de mate van opblazing) kan geregeld worden door kaliumsulfaat tezamen met het kaliumwaterstofcarbonaat te gebruiken, waarbij de verhoudingen daarvan gevarieerd worden volgens het gewenste produkt.

Als uitgangsmateriaal wordt het calciumsulfaat-dihydraat verkregen 30 als afvalprodukt bij de bereiding van fosfaatmeststoffen, zoals ver- j schillende calciumfosfaten en fosforzuur, bij voorkeur gebruikt. Dit I uitgangsmateriaal heeft gewoonlijk een analyse van H3PO4 ongeveer 0,1 gew.% (berekend als P) H3PO4 niet opgelost ongeveer 0,3 gew.% (berekend als P) 35 F ongeveer 1,0 gew.%

Silicaat ongeveer 2 gew.%

Zware metalen 10 g/ton üitloogwater pH 2-3

Water ongeveer 25 gew.% 40 Korrelgrootte 70% <174yum.

8020014 3

Andere uitgangsmaterialen kunnen gebruikt worden, bijvoorbeeld di-hydraatgips, dat verkregen wordt bij de zuivering van rookgas en in de natuur voorkomend dihydraatgips. Het is ook mogelijk als uitgangsmateriaal de produkten verkregen volgens de onderhavige uitvinding opnieuw 5 te gebruiken, die vervolgens worden gebroken en in water worden gesuspendeerd.

De toegevoegde hoeveelheid kaliumzout kan variëren, waarbij de mi-nimumhoeveelheid ongeveer 2 of 3 gew.% is; het ruime traject is 5-40% en een voorkeurstraject 6-20%, berekend op de hoeveelheid calciumsul-10 faat-dihydraat (CaS04.2 H2O). Wanneer magnesiumsulfaat wordt gebruikt zijn minimumhoeveelheden daarvan ongeveer 2-3 gew.% en een ruim traject 4-20%, waarbij een geschikt traject 6^-10% is berekend op de i hoeveelheid calciumsulfaat-dihydraat.

Eveneens werd gevonden, dat verschillende middelen onder mengen 15 1 kunnen worden toegevoegd aan de onderhavige uitgangssuspensie, waarbij ! pleisterprodukten verkregen worden met verschillende modificaties van de eigenschappen. Het is mogelijk semihydraatgips toe te voegen. Toevoeging van waterglas, zoals natriumsilicaat, vergroot de hardheid. Kunststoffen, zoals polyacrylaten en melamineharsen, of uitgangsmateri-20 alen voor kunststoffen, die gelijktijdig met het vastworden van de pleisterprodukten harden, kunnen worden toegevoegd voor het vergroten van de sterkte of de bestandheid tegen water. Andere toevoegsels zijn calciumsilcaat, carboxymethylcellulose, bentoniet en cement.

Dergelijke toevoegsels, die poreusheid voortbrengen, bijvoorbeeld 25 van het silicaattype, zijn van bijzonder belang. Deze toevoegsels bestaan bijvoorbeeld uit perliet of vermiculiet. De verkregen produkten, bijvoorbeeld board of vormen, zijn warmte-isolerend en hebben een goede stijfheid bij buigen bij een geschikte dikte.

Het kaliumwaterstofcarbonaat wordt volgens de uitvinding als zoda-30 nig gebruikt voor de vervaardiging van vastgeworden, harde pleister- schuimprodukten. Echter wordt het kaliumwaterstofcarbonaat bij voorkeur : tezamen met kaliumsulfaat en andere van de aangegeven toevoegsels gebruikt voor de vervaardiging van vastgeworden pleisterprodukten. In plaats van kaliumwaterstofcarbonaat kunnen andere toevoegsels, zoals 35 natriumwaterstofcarbonaat, waterstofperoxide, ammoniumcarbonaat, alumi-niumbrons, die gas afgeven onder de bereldingsomstandigheden, gebruikt worden voor de vervaardiging van schuimprodukten. Echter dragen deze toevoegsels niet bij aan het vastwordende effect.

Het is mogelijk, en in vele gevallen geschikt, bij de vervaardi-40 ging van de onderhavige pleisterprodukten deze te versterken door bij- S 02 0 0 1 4 u 4 voorbeeld staalvezels en/of glasvezels in de gipssuspensie te mengen. Dergelijke versterkingsmiddelen als staven en vliezen kunnen worden ingebed bij de discontinue vervaardiging van vormen of board of kunnen i ! worden gegoten bij de continue produktie van pleisterboard. Het onder- ! 5 havige pleisterprodukt, in het bijzonder in de vorm van pleisterboard, i kan op bekende wijze ook gegoten worden op karton, kunststof, foelies en films van een ander type, rubberdoek, hout of metaal bijvoorbeeld. Deze middelen dragen ook bij tot een toename van de sterkte. Een pleisterprodukt volgens de uitvinding, dat niet voorzien is van een opper- 10 vlaktelaag op deze wijze, kan gedompeld worden in of behandeld worden met een oplossing van bijvoorbeeld kaliumsulfaat of een boraat, zoals kalium- of natriuratetraboraat, dat de hardheid en de sterkte vergroot. De hardheid kan ook worden vergroot door toepassing als toevoegsel van een middel, bijvoorbeeld een zout, dat de oplosbaarheid van de gips be- 15 Invloed, zoals natriumthiofosfaat, -metafosfaat en hexametafosfaat.

Een toevoegsel, waarvan gebleken is dat het verrassend goede pleisterprodukten verschaft, in hoofdzaak pleisterboard, is geconcen- ; ! treerde afvalsulfietloog, in het bijzonder op natriumbasis. Onder toe-1 passing van afvalsulfietloog als toevoegsel wordt de hechting van de 20 oppervlakken, in het bijzonder van karton, op het pleisterboard in zeer grote mate verbeterd. Eveneens wordt de sterkte verbeterd. Een ander middel, dat eveneens de hechting van de oppervlakken verbeterd is maïszetmeel. Dit geeft echter slechte resultaten in vergelijking met afvalsulfietloog.

25 Andere toevoegsels kunnen eveneens worden gebruikt, bijvoorbeeld middelen, die de afzettingssnelheid vertragen, zoals soda, glycerol, alginaat. Andere toevoegsels zijn zwavelzuur, waterstofhexafluorsili-caat, citroenzuur, ammoniumcarbonaat (hertshoorn), ureumfosfaat, ammoniak. Deze middelen worden o.a. gebruikt voor het regelen van de pH.

30 Wanneer pleisterprodukten, die tegen hoge temperaturen zeer be stand zijn, gewenst zijn, is het geschikt magnesiumoxide in de vorm van een poeder onder mengen toe te voegen. Het magnesiumoxide kan tot 50 gew.% van het calciumsulfaat-dihydraat uitmaken. Het is eveneens geschikt perliet onder mengen toe te voegen.

35 Voor variatie van de dichtheid van de pleisterprodukten kan het watergehalte eveneens gevarieerd worden, d.w.z. men kan de calciumsul-faat-dihydraatsuspensie met water verdunnen, bijvoorbeeld zodanig dat 70% van de suspensie uit water bestaat, of verschillende bevochtigings-middelen onder mengen toevoegen. Voor het verkrijgen van pleisterpro- 40 dukten met een bijzonder lage dichtheid worden de middelen, die gas af- 8020014 οκο·:"£ 5 i geven en reeds zijn beschreven, gebruikt.

Bij de beschrijving van de onderhavige uitvinding is aangegeven, i i dat de suspensie van calciumsulfaat-dihydraat "vast wordt" of "zet".

Echter kan de werkwijze van de uitvinding ook worden opgevat als te be-5 staan uit een "vastworden" van het calciumsulfaat-dihydraat, d.w.z. de | ' ingesloten korrels en het bereide gehele pleisterprodukt zullen harder zijn. Bij de uitvoering van de werkwijze is de korrelgrootte van het kaliumsulfaat van een bepaalde betekenis, aangezien de werkwijze sneller is hoe fijner granulair het kaliumsulfaat is. Kaliumsulfaat met een 10 korrelgrootte tot 70/um is onderzocht en deze korrelgrootte zal ongeveer dezelfde mate van vastworden verschaffen als een water bevattende oplossing van kaliumsulfaat. Vanzelfsprekend zijn oplossingen en zouten en dergelijke, die kaliumsulfaat verschaffen bij menging equivalent aan kaliumsulfaat. Derhalve kan een oplossing van kaliumchloride en een op-15 lossing van magnesiumsulfaat gebruikt worden door deze bijvoorbeeld gelijktijdig toe te voegen. De verschillende aangegeven toevoegsels worden gewoonlijk gebruikt in een hoeveelheid van 1-15 gew.% betrokken op de opgenomen hoeveelheid calciumsulfaat-dihydraat.

De temperatuur van de watersuspensie dient te allen tijde beneden 20 70°C te worden gehouden. Op deze wijze wordt geen wezenlijke vorming | van calciumsulfaat-semihydraat verkregen zelfs in het geval dat dehy-draterende middelen, zoals zwavelzuur, aanwezig zijn. De temperatuur van de suspensie dient bij voorkeur beneden 55°C gehouden te worden, zoals bijvoorbeeld beneden 45°C of 50ÖC, eveneens tijdens de drogings-25 en afzettingstrappen.

Eveneens werd gevonden, dat het gebruik van microgolfbestraling, in het bijzonder in het golflengtetraject van 1-10 cm, pleisterproduk-ten geeft met een grotere mate van kristallisatie in het centrum en eveneens betere sterkte-eigenschappen. Deze uitvoeringsvorm verdient de 30 voorkeur voor de vervaardiging van pleisterboard.

Teneinde een snelle versterking te verkrijgen, is het gewenst gebleken in de oplossing in water van de suspensie een kaliumzoutconcen-tratle te verschaffen van ten minste 3% bij ongeveer 20°C. De vereiste concentratie calciumzout neemt met de temperatuur toe.

35 De uitvinding wordt meer gedetailleerd beschreven in de volgende voorbeelden.

Voorbeeld I ! 50 kg K2SO4 werden toegevoegd aan 1000 kg van een dihydraat-gipssuspensie, die 20% water bevat. De toevoeging werd uitgevoerd onder 40 krachtig roeren bij 1400 omwentelingen per minuut. De suspensie werd 1020014 * 6 : onmiddellijk op een board gegoten en kubieke proeflichamen i (5 cm x 5 cm x 5 cm) werden vervaardigigd, Het board met omgevingstemperatuur van ongeveer 20°C werd in een zeer korte tijd vast (enkele mi- I nuten). De proeflichamen vertoonden een druksterkte van 8 MPa na I 5 24 uren.

Voorbeeld II

300 kg kaliumsulfaat in vaste vorm werden toegevoegd aan 3600 kg van een suspensie van dihydraatgips onder krachtig roeren, zoals in voorbeeld I. Board en proeflichamen werden vervaardigd zoals in voor-10 beeld I. De dichtheid van het verkregen board was 1,1-1,3 g/cm^. De druksterkte van de proeflichamen was 4,1 MPa zoals bepaald na 96 uren bij 20°C of 48 uren bij 40°C.

Voorbeeld III

j - - “ 1000 kg dihydraatgips van 72% werden gemengd met 35 kg ammoniumwa- j ' ; 15 terstofcarbonaat en 60 kg kaliumsulfaat. Het mengsel werd gegoten tot vlakke platen. Na een afzettingsperiode van 15-20 minuten bij 13°C werd een board met goede sterkte-eigenschappen verkregen.

Voorbeeld IV

100 kg semihydraatgips, 1000 kg dihydraatgips van 72-73%, 35 kg i 20 ammoniumcarbonaat en 60 kg kaliumsulfaat werden gemengd. Na een afzet-tingsperiode van 15-20 minuten bij 13°C na het gieten op board, werd board van enigszins slechtere eigenschappen verkregen dan board volgens voorbeeld I.

Voorbeeld V

25 1000 kg dihydraatgips van 72% in de vorm van een suspensie werden gemengd met 55 kg kaliumsulfaat waarvan 70% met een korrelgrootte kleiner dan 80yum. Platen werden bereid op een pleisterboardmachine, gestold en gedroogd door microgolfbestraling gedurende 2 seconden, die zesmaal werd herhaald in een periode van 4 minuten. De temperatuur van 30 de suspensie was maximaal ongeveer 44°C; plaatselijk leek het dat een enigszins hoge temperatuur tijdelijk werd bereikt.

Voorbeeld VI

Een suspensie van dihydraatgips van 72%, die 1,5% afvalsulfietloog (droge stof) bevatte, werd continu gevormd tot een dikte van ongeveer 35 13 mm op een lopend vel van papierboard op een pleisterboardmachine.

Kaliumsulfaat (7 gew.% betrokken op droge dihydraatgips) werd aan de I suspensie tijdens het vormen toegevoegd. Het was in een fijne granulai-; re vorm (80% passeerde een zeef met een maaswijdte van 70yum). De gevormde platen werden op een gebruikelijke wijze gestold en gedroogd, 40 waarbij de suspensie een maximumtemperatuur van ongeveer 41°C had.

8 02 0 0 1 4 "· 7

Wandboard van ongeveer 13 mm met goede sterkte-eigenschappen werd verkregen.

i ; i

Het is derhalve duidelijk, dat een pleisterprodukt met uitstekende eigenschappen verschaft wordt volgens de uitvinding en dat dit produkt 5 vervaardigd kan worden uit een uitgangssuspensie met als voornaamste component calciumsulfaat-dihydraat. Derhalve bevat naast water de suspensie in hoofdzaak calciumsulfaat-dihydraat, bijvoorbeeld 80-100%, bij voorkeur 90-100 gew.% van de vaste stoffen, met inbegrip van de normale verontreinigingen. Het is niet gewenst, dat de suspensie calclumsul-10 faat-semihydraat bevat. Aan deze suspensie wordt een kaliumfosfaat toegevoegd, gewoonlijk in fijn verdeelde vaste vorm, eventueel tezamen met I een fijn verdeeld vast magnesiumzout, zoals bijvoorbeeld magnesiumsul-faat. Het kaliumzout kan eveneens worden toegevoegd als oplossing, gewoonlijk water bevattend, en bij voorkeur als een geconcentreerde op-:15 lossing, zoals bijvoorbeeld een nagenoeg verzadigde oplossing.

9020014

Or'V^LC

Claims

1. Werkwijze ter vervaardiging van pleisterprodukten, in het bij-j zonder pleisterboard en vormen voor de produktie van metaalachtige en ! keramische voortbrengsels, met het kenmerk, dat een kaliumzout in een ! 5 hoeveelheid van ten minste ongeveer 3 gew.% en eventueel een magnesium-zout in een ondergeschikte hoeveelheid wordt toegevoegd aan een suspensie in water van calciumsulfaat-dihydraat en dat het produkt vervolgens wordt gevormd en verder wordt verwerkt op een op zichzelf bekende wijze, waarbij de suspensie beneden 70°C wordt gehouden.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de suspen sie beneden 55°C wordt gehouden.

3. Werkwijze volgedns conclusie 1, met het kenmerk, dat het kaliumzout in vaste vorm of in de vorm van een oplossing, zoals een oplossing in water is. i15

4. Werkwijze volgens conclusie 1 of 3, met het kenmerk, dat het kaliumzout uit kaliumsulfaat bestaat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of 3, met het kenmerk, dat het kaliumzout uit kaliumwaterstofcarbonaat bestaat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 of 3, met het kenmerk, dat het 20 kaliumzout uit kaliumtetraboraat bestaat.

7. Werkwijze volgens conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de i zetting van het gips bewerksteligd wordt door middel van microgolfbe-straling.

8. Het gebruik van kaliumzout om een calciumsulfaat-dihydraatsus-25 pensie tot zetting te brengen onder vorming van een vastgeworden calciumsulfaat-dihydraat.

9. Pleisterprodukten, in het bijzonder wandboard en vormen voor metaal bevattende en keramische voortbrengsels, met het kenmerk, dat het ten minste ten dele een massa calciumsulfaat-dihydraatkristallen is i 30 onderling gemengd met kristallen van kaliumsulfaat-calciumsulfaat-hy-draat en eventueel kaliumsulfaat-magnesiumsulfaat-calciumsulfaat-hy-draat. 1020014