SE454354B

SE454354B - METHOD OF PRODUCING HYDROPHOBIC GYPS

Info

Publication number: SE454354B
Application number: SE8104708A
Authority: SE
Inventors: H Schmidt; G Fietsch; R Grohmann; H-J Grun; P Pfutzner
Original assignee: Dessau Zementkombinat
Priority date: 1980-08-06
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1988-04-25
Also published as: CS247105B1; DD160516A3; DE3122009A1; GB2081242A; FR2495131A1; ATA253981A; JPH0127013B2; AT378950B; JPS5751161A; SE8104708L; BE889867A; GB2081242B; FR2495131B1

Description

454 354 2 kaliumpermanganat; vattenolösliga termoplastmaterial med petroleum och naturlig asfalt, koltjära och polymerer på basis 1 av vinylacetat och vinylklorid; en blandning av alkalimetall- hartstvâl, ett vattenlösligt salt av alkalisk jordartsmetall i och brännoljeåterstod, tallharts med koltjära; en blandning av brännoljeâterstoder och harts; aromatiska isocyanater och diisocyanater; organovätepolysiloxaner; vax-asfalt-emulsioner, polyvinylalkoholtillsats och metallkomponenter samt tillsats av en vattenemulsion av asfalt/vax i kombination med kalci- nerad gips och ringa mängder av en boratförening. 454 354 2 potassium permanganate; water-insoluble thermoplastic materials with petroleum and natural asphalt, coal tar and base polymers 1 of vinyl acetate and vinyl chloride; a mixture of alkali metal hartstvâl, a water-soluble salt of alkaline earth metal in and fuel oil residue, pine resin with coal tar; a mix of fuel oil residues and resins; aromatic isocyanates and diisocyanates; organohydrogenpolysiloxanes; wax-asphalt emulsions, polyvinyl alcohol additive and metal components as well as additive of an asphalt / wax water emulsion in combination with calcium plaster and small amounts of a borate compound.

Vid förfarandena för impregnering eller hydrofobering av gipskartongskivor spelar dessutom vidhâftningsproblem mellan kartong och gips en betydande roll. Det har visat sig att det övervägande antalet hydrofoberingsmedel motverkar en fast bindning eller genom inverkan av fukt efteråt medför avlös- ningseffekter av kartongen från gipskärnan och vidare har vidhäftningsproblemen påverkat kartongens kvalitet ogynnsamt.In the processes for impregnation or hydrophobization of plasterboard sheets also play adhesion problems between cardboard and plaster play a significant role. It has shown that the predominant number of hydrophobing agents counteracts a solid binding or by the action of moisture afterwards causes effects of the carton from the gypsum core and further have the adhesion problems adversely affected the quality of the carton.

Dessutom har man hos gipskartongskivor uppmätt reducerade hållfasthetsvärden och vattenbeständigheten avtar med tiden.In addition, plasterboard boards have been measured to be reduced strength values and water resistance decrease over time.

I den tyska patentpublikationen 1.266.200 anges ett för- farande för framställning av pappersbelagda, vattenavvisande gipsbyggskivor. En gipsuppslamning formas mellan pappers- banor och för detta ändamål användes en massa som gör pro- dukten vattenavvisande, en emulsion av tallolja, ett vax- liknande alifatiskt kolväte samt en torkande olja och/eller en fettsyraester av pentaerytritol. Denna emulsion påföres på papperet och värmes i en ugn med en temperatur av minst 13o°c.German Patent Publication 1,266,200 states a procedure for the production of paper-coated, water-repellent gypsum building boards. A gypsum slurry is formed between paper tracks and for this purpose a mass was used which makes the product water-repellent, an emulsion of tall oil, a wax similar aliphatic hydrocarbon and a drying oil and / or a fatty acid ester of pentaerythritol. This emulsion is applied on the paper and heated in an oven with a temperature of at least 13 ° C.

Denna ytimpregnering är emellertid behäftad med olägenheter, eftersom gipsen kommer att utsättas för skador vid skador på pappersskiktet eller de genom byggskivan förande tätningarna för rörledningar genom inverkan av fukt från luften eller kondensvatten. Vid förfarandet enligt DD 125861 och 130133 indränkes färdigdelar på betong-, gips- och lerbasis med flytande paraffin efter torkning och före kylning för att göra dessa delar tryckvattentäta. Med samma ändamål föreslås 454 354 3 enligt patentskriften DD 132426 ett förfarande för smält- impregnering. Paraffinpartiklar eller paraffin-bitumen- granulat tillsättes till utgångsmaterialen och färdigdelarna torkas efter framställningen. Det smälta impregneringsmedlet tränger in i porerna, svalnar och igensätter dessa. Såsom praktisk tillämpning visat uppnås emellertid en tillräcklig vattenbeständighet hos gips först vid tillsatser av ca 15 viktprocent paraffin. Genom de höga materialkostna- derna blir detta förfarande oekonomiskt. Även enligt DE OS 2.614.394 kommer bl.a. paraffin till användning. För att garantera ekonomiskt gynnsam användning framställes och användes emulsioner. Fastmaterialandelen av hydrofoberings- medlet, beräknat på gipssemihydrat, ligger vid 5 viktprocent.However, this surface impregnation suffers from disadvantages, because the plaster will be exposed to damage in case of damage to the paper layer or the seals passing through the building board for pipelines by the action of moisture from the air or condensate. In the process according to DD 125861 and 130133 soak finished parts on a concrete, plaster and clay basis liquid paraffin after drying and before cooling to make these parts waterproof. With the same purpose is proposed 454 354 3 according to patent specification DD 132426 a process for melting impregnation. Paraffin particles or paraffin bitumen granules are added to the starting materials and the finished parts dried after preparation. The molten impregnating agent penetrates the pores, cools and clogs them. As practical application shown, however, a sufficient water resistance of gypsum only when additives of about 15% by weight paraffin. Due to the high material costs this procedure becomes uneconomical. Also according to DE OS 2,614,394 will i.a. paraffin for use. For to ensure economically sound use is produced and emulsions were used. The solids content of hydrophobing the agent, calculated on gypsum semi-hydrate, is at 5% by weight.

Man använder bl.a. paraffinemulsioner, vilkas framställning och sammansättning skyddas. För gipskartongskivproducenter ligger olägenheten i anskaffandet av en emulgeringsanlägg- ning, lagerhàllning av minst fem utgàngskemikalier samt den erforderliga användningen av kvalificerad personal för den komplicerade teknologiska processen med tilldosering av komponenterna. Om emellertid_emulsionen erhålles från en kemisk fabrik, måste upp till 65 % vatten dessutom trans- porteras. Dessutom är stabiliteten och hàllbarheten hos dessa emulsioner begränsad och en isolering av tankanlägg- ningarna under köldperioder erfordras. Ändamålet med uppfinningen är att med minsta möjliga använd- ning av hydrofoberingstillsatser på ett ekonomiskt sätt fram- ställa en genomgående hydrofob gipskartongskiva, som uppvisar lika positiva byggnadstekniska egenskaper som normala gips- kartongskivor och dessutom är användbar i rum med en relativ luftfuktighet >75 %.They use i.a. paraffin emulsions, the preparation of which and composition are protected. For plasterboard board manufacturers the inconvenience lies in the acquisition of an emulsifier storage of at least five starting chemicals and required use of qualified personnel for it complicated technological process of dosing the components. However, if the emulsion is obtained from a chemical plant, up to 65% water must also be transported porters. In addition, the stability and durability of these emulsions are limited and an isolation of tank facilities during cold periods is required. The object of the invention is that with the least possible use production of hydrophobing additives in an economical way set a consistently hydrophobic drywall board, which exhibits as positive building technical properties as normal gypsum cardboard sheets and in addition is useful in rooms with a relative humidity> 75%.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att åstadkomma ett förfarande för hydrofobering av gips, i synnerhet för framställning av gipskartongskivor, som säkerställer vid- häftning av gips/kartong samt beständighet mot tidvis höga fukthalter hos den omgivande luften. Enligt uppfinningen löses denna uppgift med ett förfarande, vid vilket hårdvaxer 454 354 4 eller hårdvaxer i kombination med fasta kolväten tillsättes med gipsen till vattnet i pulverform och/eller såsom gra- nulat såsom hydrofoberingsmedel och sammanblandas till en homogen gröt eller uppslamning eller hydrofoberingsmedlet blandas med gipsvattenuppslamningen. Den efterföljande bind- ningsprocessen och våthäftningen gips/kartong förblir opå- verkade. Bredvid varandra finnes dihydrat, hârdvax och vatten närvarande. Vid den efterföljande termiska behand- lingen styres temperaturen i torkaren på sådant sätt, att vid materialtemperaturer upp till ca 60°C gipskartongskivan tor- kar i det närmaste fullständigt under bildning av hâlrum.The object of the invention is to achieve the task a process for hydrophobing gypsum, in particular for production of gypsum board, which ensures wide adhesion of plaster / cardboard and resistance to occasional highs moisture content of the ambient air. According to the invention this task is solved by a procedure in which hard waxes 454 354 4 or hard waxes in combination with solid hydrocarbons are added with the gypsum to the water in powder form and / or as zeros as hydrophobing agents and mixed into a homogeneous porridge or slurry or hydrophobicizing agent mixed with the gypsum water slurry. The subsequent binding and the gypsum / cardboard wet adhesion remains unaffected. seemed. Next to each other are dihydrate, hard wax and water present. In the subsequent thermal treatment The temperature in the dryer is controlled in such a way that at material temperatures up to approx. 60 ° C drywall board vessels almost completely during the formation of cavities.

Skivorna måste därefter kortvarigt upphettas till ca 85°C för att hårdvaxet eller hårdvaxkombinationen skall smälta och, understött av restvattnets ângtryck, kan intränga i de före- fintliga hålrummen. Härvid förekommer kemiska reaktioner och bildning av bindningar mellan hydrofoberings- och binde- medel. Dessa reaktioner kännetecknas av partiella förtvâl- ningar genom att karboxylgrupperna hos hydrofoberingsmedlet reagerar med uppträdande katjoner från bindemedlet under betingelserna vid den korta upphettningsfasen. En ytter- ligare förbättring av vidhäftningsförbandet uppnås genom bildning av fysikaliska bindningar mellan hydrofoberingstill- satsen och bindemedlet genom den polära karaktären hos ester- gruppen, varvid den goda impregneringseffekten erhålles genom användning av blandningar vid kombinationen i lämpligt mängd- förhållande och hydrofoba samt hydrofila grupper bindes.The discs must then be briefly heated to about 85 ° C for that the hard wax or hard wax combination should melt and, supported by the vapor pressure of the residual water, can penetrate the subtle cavities. There are chemical reactions and the formation of bonds between the hydrophobing and bonding average. These reactions are characterized by partial by the carboxyl groups of the hydrophobing agent reacts with emerging cations from the binder below the conditions of the short heating phase. An external further improvement of the adhesive bond is achieved by formation of physical bonds between hydrophobicization the batch and the binder by the polar nature of the ester the group, whereby the good impregnating effect is obtained by use of mixtures in combination in appropriate amounts ratio and hydrophobic as well as hydrophilic groups are bonded.

Den vattenavvisande verkan erhålles genom avskärmning av dihydratskelettet med hydrofoberingsmedlet, varigenom den för gipsen typiska kapillära sugkraften starkt minskas eller till övervägande del förhindras. Såsom tillsatsmedel ifrågakommer hårdvaxer, såsom montanvax och/eller karnaubavax enbart eller i kombination med fasta kolväten, vilkas stelningspunkt upp- går till 50°C. Med beaktande av framställningen enligt upp- finningen av gipskartongskivor visade det sig att hydrofobe- ringsmedlet bör användas i form av fingranulat med ett korn- storleksområde av 0,063 till 0,8 mm, företrädesvis från 0,1 till 0,5 mm. Speciella hydrofoberingseffekter uppnås vid 454 354 5 användning av kombinationer med andelar av minst 10 % fast kolväte, eftersom den härigenom erhållna sänkningen av smält- viskositeten ger gynnsamma förutsättningar för de påvisade reaktionerna.The water-repellent effect is obtained by shielding the dihydrate backbone with the hydrophobing agent, whereby it carries gypsum typical capillary suction force is greatly reduced or increased predominantly prevented. As additives in question hard waxes, such as montan wax and / or carnauba wax only or in combination with solid hydrocarbons, the solidification point of which goes to 50 ° C. Taking into account the request made gypsum board sheets, it was found that hydrophobic should be used in the form of finger granules with a granular size range of 0.063 to 0.8 mm, preferably from 0.1 to 0.5 mm. Special hydrophobing effects are achieved at 454 354 5 use of combinations with proportions of at least 10% fixed hydrocarbon, since the resulting reduction in the viscosity provides favorable conditions for those detected the reactions.

Sammansättningen bör för reglerat uppnâende av gynnsamma byggnadsfysikaliska egenskaper hos gipskartongskivorna varieras inom området från 90 till 25 % hârdvax och 10 till 75 % fast kolväte beroende av de använda modifikationerna av systemet CaS04 - H20. Den använda andelen smältes, blandas i flytande tillstånd och sprutas till ett fingranulat. Genom användning av fingranulat i form av en kombination av hårdvax med fasta kolväten, exempelvis vid en paraffinvaxblandning, förläggas smältpunkten till ett för gipskartongskivframställ- ning gynnsamt termiskt behandlingsområde, såsom angivits, smältviskositeten hos hydrofoberingsmedlet sänkes, en inträng- ning i de genom bortgången av vattnet bildade hålrummen under- lättas och gynnsamma betingelser för en snabb kemisk reak- tion med förtvâlning inledes. Härigenom minskas de erforder- liga tillsatsmängderna jämfört med de i praktiken vanliga och i litteraturen angivna andelarna av sådana hydrofoberings- medel vid behandlingen resp. framställningen av gipsskivorna till ett hittills icke vanligt värde av <4 viktprocent. Med andelar av ca 3 viktprocent av paraffinvaxblandningen, be- räknat på den använda gipssemihydratmängden, framställes de hydrofoba gipsskiveplattorna enligt uppfinningen. Egen- skaperna motsvarar egenskaperna hos en normal byggskiva och dessutom erhålles en mycket god vattenbeständighet. Detta visar mätningar på 40 prover (400 mm x 300 mm), som uttogs på olika ställen av en på produktionssidan avskild mängd av ca 100 m2 producerade gipskartongskivor. Vattenupptagningen uppgick i genomsnitt efter 2 timmar till l,48 %, efter 24 timmar till 4,1 %, efter 96 timmar till 6,5 % och efter 120 timmar till 6,8 %. Lagringsvattnet utbyttes varje 24 h.The composition should be for the regulated achievement of favorable building physical properties of gypsum board varies in the range from 90 to 25% hard wax and 10 more 75% solid hydrocarbon depending on the modifications used system CaSO 4 - H 2 O. The proportion used was melted, mixed in liquid state and sprayed into a fingernail. Through use of fingernails in the form of a combination of hard wax with solid hydrocarbons, for example in a paraffin wax mixture, the melting point is placed in a gypsum board board for favorable thermal treatment range, as indicated, the melt viscosity of the hydrophobing agent is lowered, an intrusion in the cavities formed by the passing of the water conditions and favorable conditions for a rapid chemical reaction tion with saponification begins. This reduces the requirements the amounts of additives compared with the usual and the proportions of such hydrophobing means of treatment resp. the production of gypsum boards to a hitherto uncommon value of <4% by weight. With proportions of about 3% by weight of the paraffin wax mixture, based on the amount of gypsum semi-hydrate used, they are prepared the hydrophobic gypsum board slabs according to the invention. Own- the properties correspond to the properties of a normal building board and in addition, a very good water resistance is obtained. This shows measurements on 40 samples (400 mm x 300 mm), which were taken in different places of a quantity separated on the production side of approx. 100 m2 produced gypsum board. Water uptake averaged 1, 48% after 2 hours, after 24 hours to 4.1%, after 96 hours to 6.5% and after 120 hours to 6.8%. The storage water is changed every 24 hours.

Förutom dessa gynnsamma värden erbjuder hydrofoberingsmedlet samtidigt bättre kanthâllfasthet jämfört med kortvarig över- hettning i torken. Ytterligare förbättringar av hållfast- heten, vattenbeständigheten och andra egenskaper, är möjliga 454 354 6 under de angivna betingelserna, om vattenkravet hos det an- vända gipsbindemedlet för uppnâende av bearbetningskonsistens sänkes och sålunda en tätare struktur uppnås. Detta är exem- pelvis möjligt genom användning av ursemihydrat- eller anhydrit-II-bindemedel eller tillsats av flytmedel (Verflüssigern) till normal semihydratgips. Man erhöll emellertid även ytterligare positiva resultat, om man till gipsuppslamningen satte skum- eller porbildande ämnen och râtätheten hos den färdiga skivan sänktes. Visserligen för- sämras böjhâllfasthetsvärdena något jämfört med den normala dbyggskivan, men den hydrofoba karaktären hos den på detta sätt framställda lätta skivan motsvarar helt kraven för inbyggnad i fuktiga utrymmen.In addition to these favorable values, the hydrophobing agent offers at the same time better edge strength compared to short-term heating in the dryer. Further improvements in strength , water resistance and other properties, are possible 454 354 6 under the specified conditions, if the water requirement of the turn the gypsum binder to achieve processing consistency lowered and thus a denser structure is achieved. This is an example possible by the use of ursemihydrate or anhydrite II binder or addition of liquid (Verflüssigern) to normal semi-hydrate plaster. One received however, also additional positive results, if one to the gypsum slurry added foam or pore-forming substances and the raw density of the finished board was lowered. Admittedly, the flexural strength values deteriorate slightly compared to the normal dbyggskivan, but the hydrophobic character of it on this the way the light disk is made fully meets the requirements for installation in damp spaces.

Claims

454 354 PATENT REQUIREMENTS

Process for the production of hydrophobic gypsum for gypsum board by adding a hydrophobing agent, characterized in that gypsum half-hydrate and / or anhydrite are mixed with an addition of less than 4% by weight of hard wax, in particular montan wax or a mixture of hard wax. wax and solid hydrocarbons having an acid value of> 5, preferably 10 to 35, in solid, finely divided form, before mixing in water and after the gypsum bonding, a heat treatment is carried out, so that a partial saponification is obtained between the carboxyl groups of the hard wax and the binder cations.

2. A process according to claim 1, characterized in that the hard wax-containing mixture consists of 90 to 25% hard wax and 10 to 75% solid hydrocarbons.

3. A method according to claim 1 or 2, characterized in that in preparing the hard wax-containing mixtures the individual components are mixed in a molten state.

4. A method according to any one of claims 1-3, characterized in that the melt of hard wax or hard wax-containing mixture is sprayed into a finger granulate.

S. A method according to any one of claims 1-4, characterized in that the partial saponification is carried out at temperatures above 60 ° C.

Process according to one of Claims 1, 2 and 4, characterized in that hard waxes, such as carnauba waxes, and / or combinations thereof with solid hydrocarbons in granular form within a grain size range of 0.063 to 0.8 mm, preferably 0.1 to 0.5 mm, was used.

Process according to one of Claims 1, 2, 4 and 454 354 6, characterized in that the additives have a melting point of 65 to 90 ° C, preferably of 75 to 88 ° C, with a volume expansion in the melting range of 5, 0 to 12.8%, preferably from 6.5 to 11.5%, with a melt intensity (melt viscosity) at 90 ° C of 15 to 70 cP, preferably 25 to 55 cP.

8. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that substances which increase the flowability, such as melamine resins, are also used to provide a particularly dense structure.

9. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that pore or foam-forming substances are added for the production of light hydrophobic gypsum board sheets.

10. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of hard wax or mixture of hard wax and solid hydrocarbons is about 3% by weight. 1 »