DE1920465B2

DE1920465B2 - Mehrphasige, schnell ansteifende und langsam härtende Gipsmasse mit hoher Ausbringung

Info

Publication number: DE1920465B2
Application number: DE19691920465
Authority: DE
Inventors: Horst 7239 Epfendorf Kuenkele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-04-22
Filing date: 1969-04-22
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE1920465A1

Description

Naturanhydrit, lehmig-tonige
Verunreinigungen, Carbonate
und andere Minerale des Naturvorkommens bis maximal 40%

Calciumsulfat-Dihydrat 0,3 bis 10%

Calciumsulfat-/3-Halbhydrat ... 5 bis 10%
/S-III-Anhydrit (leicht löslicher

Anhydrit) 3 bis 35%

schwer löslicher Anhydrit

(Anhydrit II) 15 bis 45%

Anhydrit I (basische Restphase) 0,3 bis 3 %

Die Erfindung betrifft eine mehrphasige, schnell ansteifende und langsam härtende Gipsmasse mit hoher Ausbringung.

Es sind verschiedene Mischungen verschiedener Anhydrit- und Gipsphasen bekanntgeworden sowie Verfahren zur Verwendung von synthetischem Anhydrit, die eine bessere und schnellere Ansteifung und Erhärtung zum Ziel haben.

Im Gegensatz dazu ist es Aufgabe der Erfindung, eine mehrphasige Gipsmasse eingangs genannter Art zu schaffen, die zwar schnell ansteift, jedoch langsam erhärtet und somit besonders günstige Arbeitsbedingungen zuläßt.

Derzeit werden Gipssorten in Drehrohrofen, Koehern, Kammern mit Nachbrennen im Kocher, auf Sinterbändern, in Etagenofen und ähnlichem erbrannt. Auch die Aufgabe geringer Gutsmengen in Heißgase wird erprobt. Je nach Ofentype, Fahrweise des Ofens, eingehendem Gut und ähnlichen Faktoren werden verschiedene Endprodukte erhalten, deren Verschiedenheit sich besonders deutlich in verschiedenen Ansteifzeiten und verschiedenen Erhärtungszeiten nach dem Anrühren mit Wasser bei sonst gleichen Bedingungen, wie etwa Wasser-Gipsfaktor, manifestieren.

Es hat sich gezeigt, daß diese verschiedenen Endprodukte besonders hinsichtlich ihres Abbindeverhaltens im wesentlichen durch die beim Brand sich bildenden Gipsmodifikationen und Spielarten dieser Modifikationen hervorgerufen werden. Dabei sollen hier die Einflüsse der Herkunft des Rohstoffes, der Mahlung usw. beiseitegelassen und angenommen werden, daß von einem bestimmten Rohstoff — bei verschiedenen Temperaturen — mit den gleichen Maschinen produziert würde.

Ganz grob kann man die Bereiche der sich bildenden Modifikationen wie folgt zusammenfassen: (nur ^-Modifikationen!)

	Löslichkeit	Etwaiger Bereich der technischen Bildung	Abbindeende nach DIN 1168	Ausbringung
Calciumsulfatdihydrat Calciumsulfathalbhydrat Anhydrit III Anhydrit II	0,2 0,88 0,25	Naturvork. *) abgebundener Gips 120 bis 200⁰C 200 bis 400⁰C 400 bis 800⁰C haups. 1180 ab 800⁰C Hauptprozeß etwa 1400° C	15 bis 40 5 bis 15 Stunden bis Wochen	gut sehr hoch sehr gering
Hochtemperatur Anhydrit I Calciumoxid, fest Calciumoxid + Schwefeldioxid ...

*) g/1000 cm³ H₂O.

Es wurden absichtlich nur die /?-Phasen genannt, da bei der Entstehung der α-Phasen möglichst kein oder nur ein minimales Dampfdruckgefälle zwischen Partikeloberfläche und Umgebung herrschen darf, was Autoklavbehandlung, Naßkochen oder zumindest Kochen unter extremen Feuchtigkeitsbedingungen bedeutet, welche Verfahren wir nicht hier aufzählen wollen. Auch sind diese Gipssorten für die hier erfindungsmäßig zu erwähnenden Produkte nicht von Bedeutung.

Beim Untersuchen obiger Übersichtstabelle wird man schnell verleitet zu denken, daß es einfach ist, reine einphasige Gipssorten zu erzeugen, und daß es ebenso leicht sein müßte, mehrphasige Gipssorten z. B. durch Mischen oder durch geeignete Brände herzustellen, welche nur Teilgutmengen auf die jeweiligen Temperaturbedingungen bringen. Aus verschiedenen Gründen ist das nicht so.

So herrscht etwa in den verschiedensten Brennanlagen ein Gleichgewicht, das bedeutet, daß ein einmal entwässerter Gips — etwa ein /S-Anhydrit III —■ durchaus im Laufe des Prozesses wieder zu einem Haibund Dihydrat werden kann. Diese Verschiedenheiten der Phasenzusammensetzungen während des Brennprozesses werden noch dadurch überlagert, daß es sehr schwer ist, das Rohprodukt gleichmäßig und schnell auf eben die gewünschte Temperatur zu bringen, was z. B. sehr eindeutig und einleuchtend bei den Drehrohrofen—selbst bei kleinstückiger Beschickung— ist, jedoch auch einzusehen bei einem Sinterbrand.

Trotzdem ist es in neuer Zeit möglich, mit erhöhtem Aufwand verschiedene Phasen großtechnisch automa-

tisch mit höherer Phaseneinheit zu erzeugen oder die Phasengehalte bewußt zu steuern. Dadurch kann man in technisch verwirklichbaren Bereichen Phasenmischungen erstellen, welche besondere Eigenschaften aufweisen. Der Einfluß der menschlichen Hand ist damit deutlich in den Hintergrund gerückt. Solche Verfahren sind Wirbelschichtbrände, Brennverfahren, bei denen geringe Gutsmengen in Heißgase eingetragen werden.

Durch diese technischen Fortschritte war es möglich, Gipsprodukte zu erzeugen, welche in ihrem Phasengenalt steuerbar sind. Dadurch ergaben sich auch die Möglichkeiten, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Gipsphasen abzuwägen und Gipse zu erzeugen, die ganz bestimmte Eigenschaften aufweisen. Eine dieser speziellen Gipsmassen bzw. die Bereiche der Phasenzusammensetzung sollen hier erfindungsgemäß vorgebracht werden.

Die besondere Bedeutung und Neuheit der erfindungsmäßigen Rezepturbereiche liegt in den wohlabgewogenen Phasenbereichen, die es ermöglichen, bisher unerreicht gute, schnell ansteifende, langsam härtende, mehrphasige Gipse mit hoher Ausbringung zu erstellen. Der schnelle Ansteifmechanismus ist für viele Gewebe von Bedeutung und ermöglicht es, daß mit hohen Wasserfaktoren gearbeitet wird. Es bedeutet somit, daß von der wäßrig-suppigen Konsistenz schnell zu einer sahnig-pastösen übergegangen wird. Dieser sahnig-pastöse Zustand wird längere Zeit erhalten, während welcher Zeit der Verarbeiter verschiedene Operationen ausführen kann. Die Erhärtung setzt dann nicht — wie bei normalen Gipsmassen— fast schlagartig ein, sondern der sahnig-pastöse Zustand geht langsam in einen immer fester werdenden über, wodurch eine einwandfreie Oberflächenbearbeitung möglich ist. Die hohe Ausbringung ergibt sich dadurch, daß mit hohen Wasser-Gipsfaktoren gearbeitet werden kann, da der AnsteifefTekt sehr schnell eintritt. Aus der unverarbeitbaren »suppigen« Konsistenz, welche durch die hohe Wasserzugabe entstanden ist, bildet sich schnell eine verarbeitbare Masse, die von den Verarbeitungsgeräten nicht abläuft, sondern sahnig darauf stehenbleibt.

Die erfindungsgemäße, langsam erhätende,
mehrphasige Gipsmasse

Der eingangs gezeigten Tabelle ist zu entnehmen, daß die verschiedenen ^-Phasen verschiedene Abbindezeiten aufweisen. Für die Verarbeitung von Gipsprodukten in verschiedenen Gewerben sind folgende Zeiten von großer und entscheidender Bedeutung:

a) Einstreuzeit (Zeit, die man benötigt, um in das vorgelegte Wasser Gips einzustreuen, bis dieser nicht mehr untersinkt),

b) Zeit nach dem Einstreuen bis zum Ansteifen der Masse (Gelieren,) während welcher ein sehr wasserhaltiges Produkt (20% Gipsmischung, 80% Wasser) von einer suppigen Konsistenz in eine sahnig-buttrige übergeht, welche ein Verarbeiten ohne Abrinnen ermöglicht (entspricht etwa dem Versteifungsbeginn gemäß DIN 1168),

c) Zeit vom Ansteifen bis zum Versteifen, das bedeutet, bis das Material zu stark angesteift ist, daß es ohne zu große Kraftanstrengung nicht mehr aus dem Misch- oder Verarbeitungsgefäß gebracht werden kann, wobei es jedoch oberflächlich noch bestens abblättbar, schabbar und glättbar ist, mit einer Spachtel ist die Oberfläche noch deutlich zu verdrücken.

d) Zeit vom Versteifen bis zum Verarbeitungsende, diese bedeutet, daß die Masse so hart geworden

ist, daß sie am Verarbeitungsort nicht mehr geglättet werden kann und somit nunmehr nur noch kratzbar oder schabbar ist, wobei deutliche mechanische Kräfte aufgewendet werden müssen ίο und feste Späne abgehoben werden.

e) Zeit vom Verarbeitungsende bis zum Ende der Verhärtung, dies bedeutet bis zum Abschluß der chemischen Reaktionen.

f) Zeit bis zur Erreichung der maximalen Festigkeit, chemophysikalische Reaktionen beendet.

Setzt man ein Gipsprodukt erfindungsmäßig zusammen, erreicht man folgende Zeitbereiche:

a) sehr kurz: 0,5 bis 5 Minuten, also leicht einstreuend,

b) ebenfalls sehr kurz, 2 bis 15 Minuten,

c) möglichst lang, im Bereich zwischen 5 bis 20 Minuten,

d) möglichst lang, im Bereich zwischen 30 Minuten bis zu mehreren Stunden,

e) von mehreren Stunden bis zu einigen Tagen,

f) nicht festlegbar, da dieser Prozeß stark von der Trocknung, Temperatur usw. abhängig ist.

Punkt a) ist im wesentlichen durch Brennbedingungen, Rohstoffe und Mahlungsbedingungen beeinflußbar, auf die hier nicht eingegangen werden soll, jedoch auch von den Gehalten an inerten Substanzen im Rohmaterial.

Punkt b) wird von den Gehalten an Calciumsulfat-Dihydrat alx Kristallkeim beeinflußt (um diese Keime hydratisieren und kristallisieren sich die dehydrierten Phasen bevorzugt und besonders schnell). Je höher dieser Gehalt ist, um so schneller steift die Masse an.

Ebenso ist sie stärkstens vom Anhydrit III beeinflußt.

Die Zeit c) wird stärkstens von den Gehalten an

Calciumsulfat-/?-Halbhydraten bestimmt. Sind diese groß, so erfolgt eine schnelle und vor allem zu starke Versteifung um die Dihydratkeimkörper. Jedoch ist auch die Beeinflussung von Anhydrit III vorhanden. Die Zeit d) wird sehr stark von den Gehalten an Anhydrit II bestimmt. Dabei ist die Reaktionsfähigkeit desselben (je nach Brennbedingungen, Mahlfeinheit usw.) von Bedeutung.

Die Zeit e) ist von zahlreichen Faktoren abhängig, wobei die Reaktionsfähigkeit und Anregbarkeit des Anhydrits II eine große Rolle spielt.

Die Zeit f) ist im wesentlichen von der Austrocknungsgeschwindigkeit unter den jeweiligen Lagerbedingungen bestimmt.

Von größter Bedeutung ist die Proportionierung der einzelnen Phasen zueinander. Sinn dieser Erfindung ist, Bereiche anzugeben, welche es ermöglichen, langsam härtende und lange verarbeitbare Gipsmassen zu erstellen. Eine rein phasenmäßig aufgebaute, langsam härtende Gipsmasse (zum Unterschied von Massen, die mittels verschiedener chemischer Additive zum Zwecke des langsamen Härtens usw. versehen sind) muß sehr viele charakteristische Verarbeitungseigenschaften aufweisen, die man am besten mit einem langsamen und möglichst gleichmäßigen Ansteigen der Verarbeitungskonsistenz und damit Härte kennzeichnet. Die

Skizze I zeigt dies am deutlichsten. Während An- Hydratisation des Anhydrits II sehr langsam, wird jehydrit 111 reiche Gipse sehr schnell erhärten, können doch durch die vorhandenen Keime des Dihydrates Gipssorten, die abgelagerte /?-Halbhydratmengen in in der Mischung als auch durch die verschiedenen höchsten Prozentsätzen aufweisen, eine deutlich lang- Lösungsvorgänge während der Hydratisation der ansamere Erhärtung und ein deutlich langsameres An 5 deren Phasen so mitaktiviert, daß er eindeutig schneller steifen zeigen. Jedoch erst durch ein sinnvolles Ge- abbindet als ohne die anderen Phasen,
menge von verschiedenen Phasen ist es möglich, eine Das Entscheidende für einen gleichmäßigen Abideal verlängerte Ansteifzeit zu erreichen. Dabei gibt bindeverlauf ist das Vorhandensein aller Phasen in den der Anhydrit III die Basis der Voransteifung, das sich angegebenen Prozentsatzbereichen, erst dann schließt aus ihm bildende Kristallnadelskelett von Calcium- io an die Beendigung der Hydratisation der einen Phase sulfatdihydrat ist jedoch zu schwach, um stärkeren der Beginn der Hydratisation der anderen Phase an und Kräften Widerstand zu leisten, und meßtechnisch ver- es kommt zu einem gleichmäßigen Ansteifen und Erhält sich dieser »gelierte« Brei wie eine Viskositäts- härten der gesamten Massen.

erhöhung. Bei gleichzeitiger Anwesenheit von Dihy- Eine besondere Bedeutung hat der erfindungsmäßig dratkeimen werden nun sowohl die Hydratisationen 15 angegebenen Rezepturbereich hinsichtlich der Ausdes Anhydrits 111 beschleunigt als jedoch auch gleich bringung. Die Ausbringung dieser Massen ist besonders zeitlich anschließend die Hydratisationen des /S-HaIb- hoch zu halten, wenn die Anteile an früh kommende hydrates angeregt, so daß sich eine weitere Versteifung Phasen im Zusammenhang mit den Keimkristallen des und Erhärtung zu einem etwas späteren Zeitpunkt er- Dihydrates hoch sind. Dadurch ist es möglich, mit gibt. Das sich bildende Dihydratskelett wird immer 20 einem hohen Wasserfaktor zu arbeiten, d. h. mit viel mehr verstärkt, und so lange verstärkt, als Nachschub Wasser und wenig Gips. Die früh ansteifenden Massen von der letzten, schneller bindenden Phase, dem erzeugen ein »Geleiren« der gesamten Masse und ver-/9-Halbhydrat, vorhanden ist. Dann bleiben zuletzt nur hindern vor allem das Sedimentieren des an und für mehr der Anhydrit II, der je nach seiner Reaktions- sich schweren Anhydrits II und der inerten Bestandfreudigkeit gleich nach dem Aufbrauchen des ß-Halb- 25 teile. Dieses Gelieren wird durch die Bildung eines hydrates zu hydratisieren beginnt oder hier eine deut- dünnen Kiistallfilzes erzeugt, welcher die gesamte liehe Lücke läßt und später beginnt. Dabei ist die Masse durchzieht und eine Art Stützgerüst bildet.

Claims

Patentanspruch:

Mehrphasige, schnell ansteifende und langsam härtende Gipsmasse mit hoher Ausbringung, dadurch gekennzeichnet, daß für eine allein durch ein Phasengemisch hervorgerufene schnelle Ansteifung, langsame Erhärtung und hohe Ausbringung die Phasengehalte in folgenden Bereichen liegen: