HIGH EXPANSION PLASTER

Abstract: 1. High expansion gypsum with a linear setting expansion of 0.8 to 3% based on calcium sulphate hemihydrate, characterized in that it comprises a) alpha-calciumsulphate hemihydrate crystals with an average particle size of 30 to 70 mu m and an axial ratio b:c (width to height) of 2:1 to 1:1, b) an organic or inorganic acid and/or an acid salt of said acid in quantities such that, after addition of water, gypsum has a pH-value between 3 and 6, and c) max. 30% by weight of a substance supplying seed crystals.

Description: Hochexpansionsgips Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Hochexpansions- gips mit einer linearen Abbindeexpansion von 0,8 bis 3 % auf Basis von &alpha;-Calciumsulfat-Halbhydrat sowie ein Verfahren zur Herstellung von Äbformungen und Formteilen eus diesem Gips. Gipsformverfahren sind seit lengem bekannt. Der Gips dient hier vornehmlich als hindemittel und nird in Verbindung mit feuerfesten Formstoffen wie Quarzsand, Schamotte und Zirkonsilicat verwendet, wobei zur Verbesserung der Gasdurchlässigkeit bzw. Erhöhung der mechanischen Festigkeit gegebenenfalls Zusätze von Asbest, Talkum, Wasserglas, Glyzerin, Alkohol u.a. gemacht werden. Zur Herstellung von Formen bzw. Lernen wird üblicherweise gebrannter Gips, d.h. ss-Calciumsulfat-Halbhydrat, eingesetzt, der mit Wasser verrührt unter Wasseraufnahme und Bildung von Calciumsulfat-Dihydrat erhärtet. Ein derartiger Gips schwindet beim Abbinden nicht, kenn sogar in Abhängigkeit von den Herstellungsbe- dingungen (Brenndauer und Brenntemperetur) beim Erhärten gering- fügig wachsen (Abbindeexpansion). Das unterscheidende Merkmal der verschiedenen Gipsformverfahren wird hauptsächlich in den unterschiedlichen Mischungsverhäl tnissen des Gipses mit Wasser sowie in der Art und Weise der Wasserent- fernung aus den Formen, d.h. in der Trocknungstechnik, gesehen. Porengrösse und damit Gasdurchlässigkeit und mechanische Festigkeit werden von Mischungsverhältnis und Trocknungsart in einem so hohen flssse beeinflusst, dass unter Expansion im wesentlichen die durch thermische Einwirkung erzielte Expansion verstanden wird. Ein derartiger Formgips ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Aus der DEAS 11 10 825 ist ferner eine Einbettmasse für Zahn-Inlays, Kronen und Brücken bekannt, die im wesentlichen aus einer Mischung von a - oder ss-Halbhydratgips und ss-Quarz oder ss-Cristo- balit besteht. Eine derartige Nasse bringt jedoch keine ausrei- chend hohe Expansion bei der Abbindung. Eine hohe Expansion kann mit den vorbekannten Messen nur durch eine entsprechende thermische behandlung des Gipses erzielt werden. In der DE-AS 11 10 825 wird weiterhin vorgeschlagen, für Metall güsse eine Sinbettmasse zu verwenden, die neben dem abbindungs- fähigen Gips mindestens einen Elektrolyten enthält, der den Dissozistionsgrad des Gips-Kations und mindestens einen Elektro lyten enthält, der den Dissoziationsgrad des Gips-Anions ver mindert Durch die kombinierte Elektrolytzugabe soll vor allem eine Verlängerung der Plastizität bei gleichzeitiger Verkürzung der Abbindezeit erzielt worden. Ausscrdem soll sich nit der vorge schlagenen Einbettmasse eine Gesamt-Expansion von etwa 1,6 er reichen lassen, die der Goldkontraktion beim Übergang vom flüssi gen in den festen Zustand entspricht. Zum Heratellen von Gips modellen, insbesondere Äbformungen und Formteilen, die einer thermischen Behandlung nicht unterworfen werden, ist diese Ein- bettmasse Jedoch nicht geeignet. In GIESSEREI 59 (1972) wird auf den Seiten 81/82 auch bereits der Einsatz von Hertgipsmassen zur Gipsn.odellplattenerzeugung vorgeschlagen. Nach Tafel 1 dieser Veröffentlichung besitzon die eingesetzten Gipasorten folgende prozentuale lineare Bus- dehnung: Modellgips: 0,20 Hartformgips: 0,40 Mischung aus 50 % Modellgips und 50 V Hartformgips: 0,30 Kunststoffvergüteter Gips: 0,14 Wie sich gezeigt hat, werden für Metallgüsse nunmehr im verstärkten Masse Gipse mit einer hohen Expansion verlangt. Durch die Verwendung sich nach allen Richtungen gleichmässig stark ausdehnender Gipse soll die beim Metallguss auftretende Schwindung (on- traktion) bei der Modellherstellung unbeschränkt beriicknichtigt werden. Die Passgenauigkeit der Fertigteile soll dadurch gesichert und die Herstellung vereinfacht und verbilligt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Gipse mit hoher Abbindeexpansion, insbesondere solche mit einer linearen Abbindeexpansion von 0,8 bis 3 s, zu finden. Ausserdem sollen Gipse entwickelt werden, deren lineare Ausdehnung auf die Kontraktion des jeweils eingesetzten Gussmetalls durch Är.derung der Gipszusammen- setzung bzw. Änderung der Verfahrensparameter bei der Modellher- stellung eingestellt werden kann. Die gestellte Aufgabe kann überraschenderweise mit einem Gips, bestehend aus a)&alpha;-Calciumsulfat-Halbhydratkristallen mit einer mittleren Korngrösse von 30 bis b) einer orgenischen oder anorganischen Saure und/oder einen sauren Salz dieser Saure sowie c) einer Impfkeime liefernden Substanz gelöst werden, wenn des Achsenverhältnis der Czlciumsulfat-Ealbhydratkristalle b s c (Breite zu Dicke) bei 2 : 1 bis 1 : 1 liegt. Dass das Verhältnis der Breite zur Eristelldicke die Abbindeexpansion in einem so hohen Masse beeinflussen kann, war aus dem Stand der Technik nicht ohne weiteres herleitbar. Lineare Abbinde- expansionen bis 3 % lessen sich bei Berücksichtigung der erfindungs gemässen Merkmale ohne Schwierigkeiten erreichen. Der Anteil der Komponente b) wird dabei so bemessen, dass der Gips bei cier Vermischung mit Wasser einen pE-Wert zwischen 3 und 6, insbesondere zwischen 4 und 4,5 aufweist. Oxalsäure und Weinsäure werden an dieser Stelle beispielhaft als pE-Regler genannt. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung wird, ausser der Eristall- grösse, in der Verwendung von Impfkeimen gesehen. Als Impfkeime liefernde Substanzen können alle feinkörnigen Stoffe verwendet werden, Quarzmehl, feinkristallines Aluminiumhydroxid und feinkristallines Aluminiumoxid haben sich als Impfkoime bestens bewährt. Die Impfkeimmenge sollte, bezogen auf J.-Calciumsulfat- Halbhydrat, nicht oberhalb 30 Gew.-% liegen. Impfkeimmengen von 1 - 20 Gew.-% haben in den durchgeführten Versuchen zu guten Erfolgen geführt. Wie noch anhand von Beispielen gezeigt wird, lassen sich mit etwa 15 Gew.-% Impfkeimen,in Abhängigkeit von der &alpha;-CaSO4.1/2 H2O Kristallstruktur, lineare Expansionen von etwa 1,2 g (1,2 c;n/m) erreichen. Durch Vergrösserung der &alpha;-CaSO4.1/2 H2O Kristall@kaun unter sonst gleichen Arbeitabedingungen die Expansion bis auf 3 % gesteigert werden. Es muss an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass es sich bei den vorstehenden Werten (Expansion) ausschliesslich un solche handelt, die bei der Abbindung des neuen Gipses erzielt werden. Eine Trocknung der Modelle bei höherer Temperatur oder Glühen der Gipamodelle findet nicht statt, so dass eine thermische Expan- sion nicht eintritt. Dass die Abbindeexpansion des &alpha;-Calciumsulfat- Halbhydrates bei Einhaltung der erfindungsgemässen Massnahmen derart erhöht wird, kpnnte aus dem Stand der Technik nicht hergeleitet werden. Weitere Expansionserhöhungen lassen sich bei der Abbindung dann erzielen, wenn der Gipsmischung noch leichtlösliche Calciumsalze, z.B. Oalciumacetat und Calciumformiat zugesetzt werden. Auch durch Verringerung der Wassertemperatur kann die Abbindeexpansion zusätzlich erhöht werden und der gegebenenfalls extreme Schwund der Metalle bzw. Metallegierungen bei der Modellherstellung berück sichtigt werden. Wie beobachtet wurde, kann die lineare Expansion durch Tempepatursenkung um 5 C jeweils um ca. 0,05 % erhöht werden. Geeignete Temperaturen liegen zwischen 15 und 300C. Die obere Grenztemperatur liegt bei 60 C. Gegenstend der vorliegenden Erfindung ist auch die Herstellung von Gipsmodellen und Modellplatten durch Giessen einer wässrigen Gipsaufschlämmung in Modellabgüsse bzw. Modellabdrücke. Durch die zugegebene Wassermenge kann die Expansion zusätzlich gesteuert und der Jeweiligen Kontraktion des Metalles bzw. etall- legierung angeglichen werden. Nach einer gunstigen Ausführungsform der Erfindung wird der Expansionsgips mit Wasser in einem Gewichtsverhältnis 100 : 20 bis 100 : 60, insbesondere 100 : 35 bis 100 : 45 eingesetzt. Anhnnd von Beispielen soll nun der Gegenstand der Erfindung noch näher erläutert werden. 1. Beispiel 800 kg eines grobkristallinen &alpha;-Calciumsulfat-Halbhydrates aus hydrothermaler Umkristallisation mit einer mittleren Korngrö3e von 50 m und einem Achsenverhältnis 1:2 bis 1:, werden mit 150 kg Quarzmehl mit einer mittleren Korngrösse von 20/um, 120 g Oxalsäure zur Absenkung den pH-Wertes auf piS 4,0 - 4,5, unter Zusatz von 0,02 % Retards als Verzögerer homogen vermischt. Mit diesem homogenen Pulver lässt sich bei einem Mischungsverhältnis von 100 kg pulver ; 39 ltr. Wasser (Wassertemperatur 15 C) bei einer Verarbeitungszeit von 15 - 20 Minuten eine Abbindeexpansion von 1,20 % erzielen. Sie kann durch Erhöhung der Wsasertemperatur von Je 50C um je 0,05 % gesenkt werden. 2. Beispiel Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet. Anstelle von Quarzmehl wird Jedoch Tonerdehydrat mit einer mittleren Korngrösse von 60/um eingesetzt. Der Expansionaverlauf ist der graphischen Darstellung zu entnehmen, wobei die Wassertemperatur 15, 20 bzw. 250C betrug.

Claims: Patentansprüche 1. Rochexpansionsgips mit einer linearen Abbindeexpansion von 0,8 bis 3 % auf Basis von Calciumsulfat-Balbhgdrat , dadurch gekennzeichnet, dass er aus a) &alpha;-Calciumsulfat-Halbhydratkristallen mit einer mittleren Korngrösse von 30 bis 70Zum b) einer organischen oder anorganischen Säure und/oder einem sauren Salz dieser Säure sowie c) einer lmpfkeime liefernden Substanz besteht, wobei das Achsenverhältnis der Calciumsulfat-Halbhydratkristalle b : c (Breite zu Dicke) bei 2 : 1 bis 1 : 1 liegt. 2. Eochexpansionsgips nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Komponente b) so bemessen ist, dass der Gips nach der Wasserzugabe einen pR-Wert zwischen 3 und 6, insbesondere einen p-Wert zwischen 4 und 4,5, aufweist. 3. Hochexpansionsgips nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass er als Komponente b) Oxalsäure enthält. 4. Hochexpansionsgips nach den Ansprechen 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass er als Impfkeime liefernde Substanz Quarzmehl, feinkristallines Aluminiumhydroxid und/oder feinkristalline 8 Aluminiumoxid enthält. 5. Hochexpansionsgips nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er die Impfkeime liefernde Substanz in Mengen von 1 bis 20 Gew.-0/, bezogen auf den Hochexpansionsgips, enthält. 6. Hochexpansionsgips nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass er als weitere Komponente einen Abbinde-Verzögerer in Mengen von 0,01 bis 0,05 Gew.-%, bezogen auf Calciumsulfat Halbhydrat, enthält. 7. Hochexpanstonsgips nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daB er als Verzögerer Retardan enthält. 8. Hochexpansionsgips nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch ge kennzeichr@t, dass er weiterhin wasserlösliche Cslciumsalze enthält, insbesondere Calciumacetet und Calciumformiat. 9. Verfahren zur Herstellung von Abformungen und Formteilen, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer wässrigen Aufschlämmung eines Hochexpansionsgipses nach den Ansprüchen 1 bis 8 ge arbeitet wird. 10. Verfahren nach dem Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochexpansionsgips mit Wasser in einem Gewichtsverh.altnis 100 : 20 bis 100 : 60, insbesondere 100 : 35 bis 100 : 45 ver mischt wird. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der wässrigen Gipsaufschlämmung maximal 60 C, insbesondere 15 - 30 C beträgt. 12. Verwendung des Hochexpansionsgipses zur Herstellung von Abfor- mungen und Formteilen.

Inventors: FASSLE, FRITZ, Fässle, Fritz
Applicants: GIULINI CHEMIE GMBH
Application year: 1981
Main classification: C04B28
IPC codes: C04B28, B22C1