DE60015769T2

DE60015769T2 - Verfahren zur herstellung eines gipsabbindebeschleunigers

Info

Publication number: DE60015769T2
Application number: DE60015769T
Authority: DE
Inventors: H. Frank CAMPBELL; J. Robert PIASECKI; W. Larry KINGSTON; A. Edward BURKARD
Original assignee: NAT GYPSUM PROPERTIES CHAR LLC; National Gypsum Properties LLC
Current assignee: NAT GYPSUM PROPERTIES CHAR LLC; National Gypsum Properties LLC
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-07-14
Also published as: AU6211300A; DE60015769D1; ATE282012T1; EP1204614A1; MXPA02001638A; WO2001012569A1; EP1204614B1; US6221151B1; CA2381670A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers.
Kurze Beschreibung des Standes der Technik
Ein übliches Verfahren zur Errichtung von Wänden und Abtrennungen schließt die Verwendung von anorganischen Wandpanelen oder -platten wie Gipsplatten ein, oftmals bezeichnet einfach als "Wandplatten" oder "Trockenwand". Wandplatten können für Anwendungen im Inneren, im Äußeren und Naßanwendungen formuliert sein. Die Verwendung von Wandplatten ist im Gegensatz zu konventionellen mittels Naßgipsmethoden hergestellten Platten erwünscht, da die Installation der Wandplatten üblicherweise weniger kostspielig und weniger umständlich als die Installation von konventionellen Gipswänden ist.
Im allgemeinen werden Wandplatten durch Einschließen eines Kerns einer wässrigen Aufschlämmung von calciniertem Gips oder anderen Materialien zwischen zwei großen Platten von Kartonabdeckpapier hergestellt. Verschiedene Typen von Abdeckpapier sind auf dem Fachgebiet bekannt. Nachdem die Gipsaufschlämmung ausgehärtet ist (d.h. mit dem in der wässrigen Aufschlämmung vorhandenen Wasser reagiert hat) und getrocknet ist, wird die getrocknete Platte in Standardgrößen geschnitten. Verfahren zur Herstellung von Gipswandplatten sind allgemein beschrieben, beispielsweise von T. Michelsen, "Building Materials (Survey)", Encyclopedia of Chemical Technology, (1992, 4. Aufl.), Vol. 21, S. 621–24, TP9.E685.
Gipswandplatten werden unter Verwendung von kommerziellen Prozessen hergestellt, welche zum Betrieb unter kontinuierlichen Hochgeschwindigkeitsbedingungen geeignet sind. Ein konventionelles Verfahren zur Herstellung der Kernzusammensetzung von Gipswandplatten schließt zu Beginn das Vormischen der trocknen Bestandteile in einer Hochgeschwindigkeits-Mischapparatur ein. Die trockenen Bestandteile können Calciumsulfathemihydrat (Stucco), ein Beschleuniger und ein Bindemittel (z.B. Stärke) enthalten. Die trockenen Bestandteile werden zusammen mit einem "nassen" (wässrigen) Anteil der Kernzusammensetzung in einer Stabmischvorrichtung gemischt. Der Naßanteil kann eine erste Komponente, üblicherweise bezeichnet als eine "Papierstofflösung", einschließen, welche eine Mischung von Wasser, Papierstoff und wahlweise einem oder mehreren die Fließfähigkeit erhöhenden Mittel und einen Abbindeverzögerer einschließt. Die Lösung des Papierstoffes liefert einen größeren Anteil des Wassers, welches die Gipsaufschlämmung der Kernzusammensetzung bildet. Eine zweite Naßkomponente kann eine Mischung des zuvor genannten Verstärkungsmittels, Schaum und andere konventionelle Zusätze, falls erwünscht, einschließen. Zusammen umfassen die zuvor genannten trockenen und nassen Anteile eine wässrige Gipsaufschlämmung, welche einen Wandplattenkern bildet.
Ein Hauptbestandteil des Kerns der Gipswandplatte ist Calciumsulfathemihydrat, üblicherweise bezeichnet als "calcinierter Gips", "Stucco" oder "plaster of Paris". Stucco hat eine Anzahl von erwünschten physikalischen Eigenschaften einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf seine Feuerbeständigkeit, thermische und hydrometrische Dimensionsstabilität, Druckfestigkeit und neutralem pH. Typischerweise wird Stucco durch Trocknen, Mahlen und Calcinieren von natürlichem Gipsgestein (d.h. Calciumsulfatdihydrat) hergestellt. Die Trocknungsstufe der Stuccoherstellung schließt das Durchführen von rohem Gipsgestein durch einen Drehrohrofen zur Entfernung von irgendwelcher freien Feuchtigkeit, welche in dem Gestein beispielsweise aus Regen oder Schnee vorliegt, ein. Das getrocknete Gestein wird dann durch eine Walzenmühle (oder Schlagmühlentypen von Feinstmahlanlagen) geführt, worin das Gestein auf eine gewünschte Feinheit gemahlen oder feinzerkleinert wird. Das Ausmaß der Feinzerkleinerung wird durch die letztliche Anwendung bestimmt. Der getrocknete, feingemahlene Gips kann als "Feingips", unabhängig von der beabsichtigten Verwendung, bezeichnet werden. Feingips wird als Einspeisung für Calcinierungsverfahren für die Umwandlung in Stucco benutzt.
Die Stufe der Calcinierung (oder Dehydratation) bei der Herstellung von Stucco wird durch Erhitzen des Feingipses durchgeführt, und sie kann allgemein durch die folgende chemische Gleichung beschrieben werden, welche zeigt, daß Erhitzen von Calciumsulfatdihydrat Calciumsulfathemihydrat (Stucco) und Wasserdampf liefert: CaSO₄·2H₂O + Hitze → CaSO₄·½H₂O + 1½H₂O.
Dieser Calcinierungsprozess wird in einem Brennofen durchgeführt, wovon mehrere Typen dem Fachmann bekannt sind.
Nichtcalciniertes Calciumsulfat (d.h. Feingips) ist die "stabile" Form von Gips. Jedoch hat calcinierter Gips oder Stucco die erwünschte Eigenschaft, daß er chemisch mit Wasser reaktiv ist und sehr viel schneller aushärtet, wenn die zwei miteinander vermischt werden. Diese Erhärtungsreaktion ist tatsächlich eine Umwandlung der oben beschriebenen chemischen Reaktion, welche während der Calcinierungsstufe durchgeführt wird. Die Abbindereaktion läuft nach der folgenden chemischen Gleichung ab, welche zeigt, daß das Calciumsulfathemihydrat zu seinem Dihydratzustand rehydratisiert wird: Ca2SO₄·½H₂O + 1½H₂O → CaSO₄·2H₂O + Hitze.
Die tatsächliche Zeitspanne, die zum Abschluß der Abbindereaktion erforderlich ist, hängt im allgemeinen von dem Typ des Brennofens und dem Typ von Gipsgestein ab, welche zur Herstellung des Gipses verwendet werden, und sie kann innerhalb bestimmter Grenzwerte durch Verwendung von Zusätzen, beispielsweise Verzögerern, Abbindebeschleunigern und/oder Stabilisatoren, gesteuert werden. Im allgemeinen kann die Rehydratisierungszeitspanne in einem Bereich von etwa 2 Minuten bis etwa 8 Stunden in Abhängigkeit von der Menge und Qualität der vorhandenen Verzögerer, Abbindebeschleuniger und/oder Stabilisatoren liegen.
Nachdem die wässrige Gipsaufschlämmung hergestellt worden ist, werden die Aufschlämmung und die anderen gewünschten Inhaltsstoffe kontinuierlich unter Bildung eines Wandplattenkernes zwischen zwei kontinuierlich zugeführten, sich bewegenden Bahnen von Plattenabdeckpapier abgelagert. Genauer gesagt, die zwei Abdeckbahnen umfassen ein vorgefaltetes Vorderseitenpapier und ein Rückseitenpapier. Wenn die Aufschlämmung auf dem Vorderseitenpapier abgelagert ist, wird das Rückseitenpapier herabgesenkt, stoppt die abgelagerte Kernaufschlämmung und wird mit den vorgefalteten Kanten des Vorderseitenpapiers verbunden. Die gesamte Anordnung wird dann auf Dicke unter Verwendung einer Abrollstange oder Formplatte auf Größe gebracht. Der abgelagerte Kern wird dann zwischen den zwei Abdeckbahnen unter Bildung einer Platte aushärten gelassen. Die kontinuierlich hergestellte Platte wird dann zu Panelen einer gewünschten Länge geschnitten und dann durch einen Trockenofen geführt, wo überschüssiges Was ser zur Bildung eines festen, trockenen und steifen Baumaterials entfernt wird.
Die Abdeckbahnen, welche bei dem Verfahren verwendet werden, sind typischerweise Mehrfachlagenpapier, hergestellt aus erneut gepulpten Zeitungen und/oder anderen Sorten von recycelten Papieren. Das Oberseitenpapier hat eine nicht gestrichene innere Lage, welche mit der Kernaufschlämmung in Kontakt kommt, so daß die Gipskristalle auf der inneren Lage aufwachsen (oder in diese einwachsen) können, wobei dies zusammen mit der Stärke die Hauptform der Bindung zwischen der Kernaufschlämmung und der Abdeckbahn ist. Die mittleren Lagen sind gestrichen, und eine äußere Lage ist stärker gestrichen und behandelt, um Absorption von Anstrichmitteln und Abdichtmitteln zu steuern. Das Rückseitenpapier ist in ähnlicher Weise als Mehrfachlagenbahn aufgebaut. Beide Abdeckbahnen müssen ausreichende Permeabilität besitzen, damit Wasserdampf hierdurch während der fertigungs-abwärtigen Trocknungsstufe/n treten kann.
Standardisierte Bahnen (oder Platten) von Wandplatten werden typischerweise auf Abmessungen von etwa 4 Fuß (etwa 1,2 Meter) Breite und etwa 8 Fuß bis etwa 16 Fuß (etwa 2,4 Meter bis etwa 4,9 Meter) Länge (ASTM-C36) geschnitten und zugerichtet. Die Platten sind typischerweise in Dicken variierend in einem Bereich von etwa ¼ Zoll bis etwa 1 Zoll (etwa 0,6 Zentimeter bis etwa 2,6 Zentimeter) in Teilstufen von 1/8 Zoll erhältlich. Standardisierte Bahnen von Wandplatten haben typischerweise eine Dichte in einem Bereich von etwa 1600 bis 1700 pounds (etwa 726 bis etwa 772 Kilogramm) pro tausend Quadratfuß (lbs/MSF) bei einer Platte von ½ Zoll.
Der Zeitpunkt, zu welchem die Platte geschnitten werden kann, oder in anderen Worten, die Geschwindigkeit der Fördereinrichtung und die daraus folgende Geschwindigkeit der Herstellung der Gipsplatte wird im allgemeinen durch die Abbindezeit der calcinierten Gipsaufschlämmung gesteuert. Daher schließen konventionelle Hilfsstoffe zu dem calcinierten Gips in dem Mischer im allgemeinen Steuermittel für die Abbindezeit, insbesondere Beschleuniger, ein. Diese und andere Zusätze wie vorher erzeugter Schaum zur Steuerung der Enddichte der Platte, Verbesserungsmittel zum Verbinden der Papierabdeckbahn, Faserverstärkungen, Reduktionsmittel für die Konsistenz und dergleichen machen typischerweise weniger als 5% und üblicherweise weniger als 2% des Gewichtes des fertigen Plattenkernes aus.
Wie oben angegeben, ist ein konventionelles Hilfsmittel zu der calcinierten Gipsaufschlämmung in dem Mischer ein Mittel zur Abbindezeitsteuerung, welches verwendet werden kann, um die Abbindezeit der calcinierten Gipsaufschlämmung zu erniedrigen. Calciumsulfathemihydrat, gemischt mit einer geeigneten Menge von Wasser bindet typischerweise in etwa 25 Minuten zu einer Wandplatte mit einer geeigneten Härte ab. In modernen Anlagen zur Wandplattenherstellung, wo eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit erforderlich ist, ist eine Abbindeperiode von 25 Minuten zu lang, und daher ist es üblich geworden, die Abbindezeit der wässrigen Aufschlämmung auf etwa 5 bis etwa 8 Minuten durch Einbau eines Gipsabbindebeschleunigers herabzusetzen.
Die häufigste Form von Beschleuniger, der zum Abbinden einer calcinierten Gipsaufschlämmung verwendet wird, ist Calciumsulfatdihydrat. Es wurde gefunden, daß dieses Material ein ausgezeichneter Beschleuniger ist, jedoch ist es sehr empfänglich, calciniert zu werden, insbesondere in Anwesenheit von calciniertem Gips, der im noch warmen Zustand oder in Anwesenheit von Feuchtigkeit oder Wärme im allgemeinen abgefüllt wurde. National Gypsum's Burkard et al. Patente (US-Patente Nr. 3 870 538; 3 920 465 und 4 019 920) beschreiben jedes einen Gipsabbindebeschleuniger, welcher eine Mischung von Calciumsulfatdihydrat und einem wasserlöslichen Kohlehydrat (z.B. Stärke) umfaßt. Die Anwesenheit eines wasserlöslichen Kohlehydrates verhindert, daß das Calciumsulfatdihydrat eine unerwünschte Calcinierungsreaktion erfährt, wenn es der Wärme einer konventionellen Zerkleinerungskugelmühle ausgesetzt wird. Der Beschleuniger wird durch Vermischen des Calciumsulfatdihydrates mit dem wasserlöslichen Kohlehydrat und Unterwerfen des Gemisches der zerkleinerten Wirkung einer Presswalze, wie einer Rotationskugelmühle, einer Stabmühle oder einer Rohrmühle, für eine ausreichende Zeit, damit die zwei Bestandteile sich mechanisch vereinigen, und für eine ausreichende Zeit, um ein Endprodukt zu ergeben, das eine Teilchenoberfläche von etwa 10.000 Quadratzentimeter pro Gramm (cm²/g), gemessen mittels Arbeitsweisen mit Fisher Sub Sieve (FSS), hat, hergestellt.
US-Patente Nr. 3 947 285, 4 059 456, 4 132 565 und 4 298 394 können als zusammenfassend für die oben genannten Patente von Burkard et al. angesehen werden, da sie Gipsabbindebeschleuniger beschreiben, welche Calciumsulfatdihydrat und wasserlösliche Tenside umfassen, welche durch Feinmahlwirkung einer Rotationskugelmühle hergestellt werden, um eine gewünschte Teilchenoberfläche zu erreichen. Das US-Patent Nr. 3 797 758 lehrt, daß eine Zerkleinerungsstufe erforderlich ist, um Agglomerate zu zerkleinern, welche sich bilden, wenn α-Calciumsulfathemihydrat (im Gegensatz zu Calciumsulfatdihydrat) durch Wirkung einer Schwingkugelmühle gemahlen wird. Diese Zerkleinerungsstufe bringt unerwünschte Wärme bei dem Produkt mit sich. Das US-Patent Nr. 4 019 920 beschreibt einen Gipsabbindebeschleuniger, hergestellt durch Pressmahlen einer Mischung von gemahlenem Gipsgestein und Stärke sowie die Zugabe hiervon zu einer wässrigen Aufschlämmung von abbindbarem calciniertem Gips.
Die US-Patente Nr. 2 078 199 und 3 873 312 beschreiben, daß beim Mischen von Calciumsulfatdihydrat mit einem Konservierungsstoff, wie Zucker oder löslichem Dextrin, und dann Mahlen in einer Rotationskugelmühle die Dehydratation des Beschleunigers vermieden wird, selbst wenn er verschiedenen atmosphärischen Bedingungen bei der Lagerung ausgesetzt wird. Zusätzlich beschreibt das US-Patent Nr. 3 870 538, daß Stärke fein zusammen mit Calciumsulfatdihydrat vermahlen werden kann, wobei sie als ein Konservierungsstoff des Beschleunigers dient. Jedoch sind solche Materialien, insbesondere Zucker, in nicht erwünschter Weise kostspielig.
In jedem der zuvor genannten Fälle der Herstellung eines Beschleunigers unter Verwendung von Feingips (d.h. Calciumsulfatdihydrat) erzeugt die Zerkleinerungswirkung der Rotationskugelmühle zum Mahlen des Feingipses in ein feines Teilchenmaterial in unerwünschter Weise eine Wärme mit hoher Temperatur, welche während Zwischenabkühlstufen des Verfahrens abgeführt werden muß. Daher ist ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers praktisch nicht erreichbar. Weiterhin bewirken sowohl die hohen Verfahrenstemperaturen als auch die langen Abkühlperioden in nicht erwünschter Weise, daß der Beschleuniger seine Potenz verliert. Dieser Potenzverlust führt zur Verwendung von größeren Mengen des Beschleunigers, um die erwünschten Abbindezeiten zu erreichen.
Die hier verwendeten Ausdrücke "Abbindezeit" oder "Erhärtungszeit" bedeuten im allgemeinen die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu welchem Wasser zuerst in Kontakt mit dem Stucco oder einer Mischung von Stucco und Beschleuniger zur Bildung der Gipsaufschlämmung kommt, und dem Zeitpunkt, wenn Calciumsulfatdihydratkristalle sich ausreichend gebildet und untereinander verhakt haben, so daß die Aufschlämmung nicht mehr fließfähig ist. Der Fachmann auf dem Gebiet ist jedoch mit den Bedeutungen und Grenzwerten der Ausdrücke vertraut.
Weiterhin wäre es erwünscht, ein im Wesentlichen kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers zu haben, welcher eine bessere Potenz gegenüber konventionellen Gipsabbindebeschleunigern hat. Weiterhin wäre es noch erwünscht, eine Gipswandplatte zu liefern, hergestellt unter Verwendung eines Gipsabbindebeschleunigers, welcher eine bessere Potenz im Vergleich zu konventionellen Gipsabbindebeschleunigern hat.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers gerichtet. Das Verfahren schließt die Stufen des wenigstens im Wesentlichen kontinuierlichen Mischens von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid zur Bildung einer Mischung und Überführen der Mischung in eine Schwingkugelmühle ein. Das Verfahren schließt die Stufe des Mahlens der Mischung in der Mühle bei einer Temperatur von weniger als 50°C ein, um einen fein gemahlenen Beschleuniger zu ergeben.
Vorteile der Erfindung ergeben sich dem Fachmann auf dem Gebiet aus einer Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Beispielen und den anhängenden Ansprüchen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß trotz der Durchführung der Erfindung in Ausführungsformen in verschiedener Weise wie im folgenden beschrieben, die spezifischen Ausführungsformen der Erfindung in der vorliegenden Beschreibung lediglich beispielhaft sind und nicht dazu dienen sollen, die Erfindung auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen einzuschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers gerichtet. Das Verfahren schließt die Stufe des wenigstens im Wesentlichen kontinuierlichen Mischens von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid zur Bildung einer Mischung und die Überführung der Mischung in eine Schwingkugelmühle ein. Das Verfahren schließt die Stufe des Mahlens der Mischung in der Mühle bei einer Temperatur weniger als etwa 50°C ein, um einen feingemahlenen Gipsabbindebeschleuniger zu erhalten.
Die Zusammensetzung zur Beschleunigung der Erhärtungsreaktion von Calciumsulfathemihydrat und Wasser schließt ein feingemahlenes Produkt einer Schwingkugelmühle in Form einer Mischung von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid ein. Bevorzugt hat das feingemahlene Produkt eine Teilchengröße, bestimmt durch laseroptische Messung von wenigstens etwa 3000 Quadratzentimeter pro Gramm (cm²/g) und eine Teilchengröße von etwa 1 bis etwa 15 Mikron oder Mikrometer (μm).
Geeignete Schwingkugelmühlen schließen Maschinen ein, welche eine Mahlkammer (oder Behälter) umfassen, die/der in einem Rahmen (z.B. Stahlspiralisolierfedern) getragen ist, wobei diese auf einem Fundament rückfedernd montiert ist, wobei die Maschine einen Schwingungsgenerator aufweist, der einstellbar von dem Behälter getragen wird und zur Erzeugung von ausreichend Kräften fähig ist, damit Material (z.B. eine Mischung von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid) innerhalb des Behälters sich in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Behälters bewegen können. Kontakt mit der inneren Oberfläche des Behälters bewirkt, daß das Material aufbricht oder zerbricht zu feinen gemahlenen Teilchen. Wiederholter Kontakt mit den inneren Behälteroberflächen und mit Oberflächen von benachbarten Teilchen bewirken, daß gemahlene Teilchen zu noch feineren Teilchen brechen oder aufbrechen.
Bevorzugt sind die inneren Oberflächen der Mahlkammer mit einer ersetzbaren, abriebfesten Stahlauskleidung, beispielsweise einer Kohlenstoffwalzplatte, welche mit dem Chromcarbid beschichtet ist, ausgekleidet. Der Schwingungsgenerator ist bevorzugt mit der Mahlkammer mittels Spiralfedern aus legiertem Stahl verbunden. Die Federn sind bevorzugt kugelgestrahlt und magnalo-untersucht. Bevorzugt sind die Federn mit Spannungswerten weit unterhalb ihres normalen Ermüdungsspannungsbereiches ausgelegt. Diese Spiralfedern aus Legierungsstahl isolierten bevorzugt die Mahlkammer und den Schwingungsgenerator gegenüber dem Rahmen oder der Trägerstruktur. Bevorzugt wird die Mahlkammer mit etwa 30 Kubikfuß (ft³) bis etwa 40 ft³ (etwa 0,85 Kubikmeter (m³) bis etwa 1,13 m³) und bevorzugt etwa 34 ft³ (etwa 0,96 m³), von geschmiedeten Stahlkugeln von ½ Zoll (etwa 1,27 Zentimeter (cm)) Durchmesser gefüllt. Diese Stahlkugeln machen bevorzugt etwa 30% bis etwa 50% (und bevorzugt etwa 40%) des Volumens innerhalb der Mahlkammer aus. Die Maschine, und mehr bevorzugt der Schwingungsgenerator wird bevorzugt durch ein Antriebssystem mit 10 bis 40 PS, bestehend aus einem riemengetriebenen, im Gegensinn rotierenden und mit Gegengewicht versehenen Antriebswellen, angetrieben. Zusätzlicher Antrieb kann aus der Energie erhalten werden, welche in den Spiralfedern zurückbleibt, welche die Mahlkammer tagen, falls erforderlich.
Eine geeignete Schwingkugelmühle zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist in dem US-Reissue-Patent Nr. Re 33 542 von Musschoot, beschrieben, welches an General Kinematics Corporation, Barrington, Illinois, übertragen wurde. Eine geeignete Schwingkugelmühle wird kommerziell unter der Bezeichnung Vibra-Drum^TM von General Kinematics Corporation vertrieben. Andere geeignete Schwingkugelmühlen können von anderen Herstellern durch Fachleute auf dem Schwingmaschinengebiet bezogen werden.
Die Schwingkugelmühle, welche in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, benutzt ein hochfrequentes schlagarmes Mahlen zum Mahlen des Calciumsulfatdihydrates (d.h. des Feingipses), so daß die resultierende obere Fläche der gemahlenen Feingipsteilchen eine unerwartet hohe Anzahl von aktiven Plätzen besitzt, welche während der Anwendung des Beschleunigers in einem Gipswandplatten-Herstellungsverfahren sich als Keime verhalten, um Calciumsulfathemihydrat (d.h. Stucco) in Calciumsulfatdihydrat umzuwandeln (zu rehydratisieren oder erneut wachsen zu lassen).
Das Mahlen des Calciumsulfatdihydrates in einer Schwingkugelmühle ergibt einen Beschleuniger mit einer unerwartet hohen Potenz. Es wird angenommen, daß das die Wirkung des hochfrequenten, schlagarmen Mahlens der Schwingkugelmühle die Calciumsulfatdihydratteilchen längs Fehllinien in den Teilchen zerbricht. Die resultierenden Teilchen haben frische kristalline Oberflächen, welche eine unerwartet hohe Anzahl von aktiven Plätzen aufweisen. Diese aktiven Plätze verhalten sich als "Keime" zur Umwandlung (oder zum Wiederwachsenlassen) des in einer Gipsaufschlämmung vorhandenen Stucco in Calciumsulfatdihydratform. Je höher die Anzahl der aktiven Plätze, die auf den Oberflächen der gemahlenen Calciumsulfatdihydrat-Beschleunigerteilchen vorliegt, um so höher ist die Potenz des Beschleunigers, und um so kürzer ist die für das Abbinden der Gipsaufschlämmung (Erhärtungszeit) erforderliche Zeitspanne.
Das hochfrequente, schlagarme Mahlen der Schwingkugelmühle liefert eine sehr wirksame Größenverkleinerung des Materials, da die erhöhte Anzahl von Schlägen eine raschere und effizientere Mahlwirkung ergibt. Weiterhin sind reduzierter Energieverbrauch und resultierende herabgesetzte Wärmebelastung Hauptvorteile der Schwingkugelmühle. Da die Schwingkugelmühle nicht rotiert, sind eine Vielzahl von Optionen zum Kühlen der Mühle verfügbar, beispielsweise durch Wasserkühlung oder Luftkühlung. Ein weiterer Vorteil der Schwingkugelmühle ist, daß, im Gegensatz zu konventionellen Rotationskugelmühlen, eine Installation in vorhandene Gipsplatten-Herstellungsanlagen sehr leicht ist, da massive Betonfundamente nicht zur Verankerung der Schwingkugelmühle erforderlich sind. Weil eine Schwingkugelmühle kontinuierlich zur Herstellung einer ausreichenden Menge von Beschleuniger betroeben werden kann, sind bevorzugt Lagersilos nicht länger erforderlich, wobei diese bei Rotationskugelmühlen üblich waren. Der kontinuierliche Betrieb einer Schwingkugelmühle ist weiterhin vorteilhaft, da, anstelle der Lagerung des Beschleunigers für längere Zeitspannen (wie bei konventionellen Wandplatten-Herstellungsverfahren) der Beschleuniger in ein kontinuierliches Wandplatten-Herstellungsverfahren eingebaut werden kann. Dies reduziert wiederum die Wahrscheinlichkeit, daß die Potenz des kontinuierlich hergestellten Beschleunigers sich abbaut.
Das Verfahren zur Herstellung des Beschleunigers liefert den gebildeten Beschleuniger mit unerwarteten Eigenschaften (d.h. hoher Potenz). Geeignete Zusammensetzungen für Beschleuniger dieser Erfindung schließen Calciumsulfatdihydrat in einer Menge von etwa 40 Gewichtsprozent (Gew.-%) bis etwa 80 Gew.-%, bevorzugt etwa 50 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, ein. Ein Tensid ist bevorzugt in der Zusammensetzung in einer Menge von 20 Gew.-% bis etwa 60%, mehr bevorzugt etwa 30 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung, vorhanden.
Das Calciumsulfatdihydrat kann ein Feingips hoher Qualität, z.B. 80 Gew.-% Dihydrat oder besser, sein. Ebenfalls kann es ein Feingips von geringer Qualität sein, welcher An hydrite und variable Mengen von Verunreinigungen und inerten Materialien einschließt. Diese Verunreinigungen und die inerten Materialien sind, falls überhaupt, in ausreichend kleinen Mengen vorhanden, so daß sie nicht in schädlicher Weise die Abbindereaktion beeinträchtigen. Bevorzugt ist das Calciumsulfatdihydrat im Wesentlichen frei von Phosphorsäure. Das Calciumdihydrat kann jedoch beträchtliche Mengen von Anhydrit, Sand oder Ton und dergleichen enthalten, ohne wesentliche Verschlechterung der Beschleunigungsaktivität.
Die Verwendung eines Tensids, wie von Stärke, ergibt eine Anzahl von erwünschten Verfahrensmerkmalen. Beispielsweise unterstützen Tenside die Hemmung der Agglomeration von Calciumsulfatdihydrat, nachdem es zu feinen Teilchen in der Schwingkugelmühle reduziert wurde. In dieser Hinsicht unterstützen Tenside die Fließfähigkeit des Beschleunigers innerhalb und durch die Schwingkugelmühle anlagen-abwärts durch die Fördereinrichtung. Darüber hinaus reduzieren Tenside wünschenswerterweise die Wahrscheinlichkeit, falls sie sie nicht verhindern, daß Calciumsulfatdihydrat vorzeitige Calcinierung erfährt, beispielsweise wenn es Wärme ausgesetzt wird. Weiterhin können Tenside noch als ein Konservierungsstoff für Calciumsulfatdihydrat wirken.
Geeignete Tenside zur Verwendung in der Erfindung schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf anionische, kationische, nichtionische Tenside und Mischungen hiervon. Geeignete anionische Tenside schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf lineare Alkylatsulfonate wie Natriumalkylbenzolsulfonate und Natriumlaurylsulfate. Geeignete kationische Tenside schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf Stärken, wie Maisstärke, säuremodifizierte Maisstärke, Körnerstärke, Perlstärke (d.h. eine nicht modifizierte Strohstärke), Weizenstärke und säuremodifizierte Weizenstärke. Geeignete nichtionische Tenside schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf ethoxylierte Nonylphenole. Im allgemeinen schließen geeignete Stärken solche ein, welche bei der Dispersion in einem feuchten, abgebundenen Gipsaufschlämmungskern zu der Grenzfläche Kern-zu-Papierabdeckungsbahn während des Trocknens wandern und eine feste Bindung an der Grenzfläche zwischen dem Kern und den Papierabdeckbahnen liefern.
In Übereinstimmung mit der Erfindung werden eine gemahlene Gesteinsform oder eine synthetische Form von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid, wie Maisstärke, miteinander vermischt, und das Gemisch wird danach der Wirkung einer Schwingkugelmühle für eine ausreichende Zeitspanne ausgesetzt, um zu bewirken, daß sich die beiden Bestandteile mechanisch miteinander und in ausreichender Weise kombinieren, um einen Beschleuniger zu erzeugen, der eine Teilchenoberfläche von wenigstens etwa 3000 cm²/g, gemessen durch laseroptische Messung, und eine Durchschnittsteilchengröße von etwa 1 μm bis etwa 15 μm besitzt. Bevorzugt wird die Mischung der Wirkung der Schwingkugelmühle für eine Zeitspanne (bezeichnet als "Aufenthaltszeit") von etwa 5 Minuten bis etwa 90 Minuten in Abhängigkeit von dem Ausmaß der gewünschten Feinheit unterworfen. Bevorzugt beträgt die Aufenthaltszeit etwa 5 Minuten bis etwa 60 Minuten und mehr bevorzugt etwa 10 bis etwa 40 Minuten. Diese Aufenthaltszeiten können in Mahlkammern mit einer Länge von etwa 4 Fuß (ft.) bis etwa 16 ft. (etwa 1,2 Meter (m) bis etwa 4,9 m) und einem Durchmesser von etwa 1 ft. Bis etwa 4 ft. (etwa 0,3 m bis etwa 1,2 m) in Abhängigkeit von dem Durchsatz erhalten werden. Die maximale Temperatur innerhalb der Mahlkammer sollte nicht größer als 50°C, bevorzugt geringer als etwa 45°C und mehr bevorzugt geringer als etwa 40°C sein.
Feingemahlene Teilchen, welche aus der Mahlkammer oder dem Behälter der Schwingkugelmühle austreten, werden bevorzugt in eine Klassiereinrichtung geführt, welche dazu dient, die Größe der aus dem Behälter austretenden Teilchen zu überwachen und zu große Teilchen für eine Verwendung als Beschleuniger zurück in den Behälter für weitere Größenreduzierung zu recyclen, bis eine annehmbare feine Teilchengröße erreicht ist. Im allgemeinen können die feinen Teilchen in die Klassiereinrichtung pneumatisch, mechanisch oder in einer Luftströmung geführt werden, wo eine zentrifugale Produktklassierung in einer primären Klassierungskammer erfolgt. Es sollte Sorge getragen werden sicherzustellen, daß die Temperatur innerhalb der Klassierungskammer nicht einen solchen Wert erreicht, daß die Potenz des Gipsabbindebeschleunigers verschlechtert werden könnte (d.h. Temperaturen oberhalb von 50°C).
Innerhalb der Klassierungskammer werden Teilchen mit Übergröße radial gegen Wände der Kammer heraus aus der Luftströmung geschleudert, und sie wandern nach unten zu einem unteren Wirbel, wo Sekundärluft zugeführt wird. Dieser Wirbel liefert eine Reinigungs- oder Spülzone für irgendwelche mitgerissenen feinen Anteile, welche gewonnen werden sollen, bevor feingemahlene Teilchen aus der Klassiereinrichtung abgegeben werden. Feine Teilchen mit unzureichender Masse für eine Zurückweisung durch Zentrifugalkraft werden in der Luftströmung mitgerissen und passieren durch Flügel der Klassiereinrichtung, um zu einer Sekundärkammer über die Rotationsabgabe transportiert zu werden. Die feinen Teilchen mit unzureichender Masse werden aus der Luftströmung in einem Hochleistungszyklon abgetrennt, und sie können zu der Klassiereinrichtung (geschlossener Kreislauf) rückgeführt oder zu der Atmosphäre (offener Kreislauf) abgegeben werden. Teilchen von geeigneter Feinheit und Masse werden aus der Klassiereinrichtung zu Anlagen abwärts erfolgenden Arbeitsvorgängen geführt, wo sie mit einer Gipsaufschlämmung und anderen Gipsaufschlämmungskomponenten in einem anlagen-strömungsabwärts angeordneten Mischer zusammengegeben werden. Geeignete Klas siereinrichtungen zur Verwendung in der Erfindung können von RSG Inc., Sylacauga, Alabama, erhalten werden.
Ein feingemahlenes Produkt aus dem Schwingkugelmühlenverfahren hat bevorzugt eine Teilchengröße von etwa 1 μm bis etwa 15 μm und mehr bevorzugt von etwa 3 μm bis etwa 12 μm. Weiterhin hat das feingemahlene Produkt aus dem Schwingkugelmühlenverfahren bevorzugt eine Oberfläche, bestimmt durch laseroptische Microtrac-Messung, von wenigstens etwa 3000 cm²/g, mehr bevorzugt etwa 3000 cm²/g bis etwa 7500 cm²/g, und noch mehr bevorzugt etwa 3500 cm²/g bis etwa 5000 cm²/g. Die feingemahlenen Teilchen haben eine unerwartet hohe Anzahl von aktiven Plätzen, welche zur Beschleunigung der Abbindereaktion einer wässrigen calcinierten Gipsaufschlämmung erwünscht sind.
Die unerwartet hohe Anzahl von aktiven Plätzen, die auf den gemahlenen Calciumsulfatdihydratteilchen vorhanden sind, werden wahrscheinlich nicht während der Schwingkugelmahlstufe abgebaut, weil die Teilchen hohen Temperaturen oder verlängerten Kühlperioden innerhalb der Schwingkugelmühle wahrscheinlich nicht ausgesetzt sind. Weiterhin wird die Potenz wahrscheinlich nicht beeinträchtigt, da die Aufenthaltszeit (Verweilzeit) des Calciumsulfatdihydrates innerhalb der Mühle sehr viel geringer als bei konventionellen Kugelmühlen ist.
Mit der hohen Potenz sind geringere Mengen von in der Schwingkugelmühle gemahlenem Beschleuniger in der Gipsaufschlämmung zur Beschleunigung des Abbindeverfahrens erforderlich, verglichen mit beispielsweise konventionellen Beschleunigern aus Rotationskugelmühlen. Spezifisch gilt, daß eine Gipsaufschlämmung, enthaltend einen konventionellen in einer Rotationskugelmühle gemahlenen Beschleuniger etwa 3 Minuten, 15 Sekunden zum Abhärten in Übereinstimmung mit einem ¼ pound Gillmore Needle Test (ASTM C266) und etwa 5 Minuten, 35 Sekunden zum Abbinden gemäß einem 1-pound Gillmore Needle Test erfordert. Die gleiche Gipsaufschlämmung, welche vergleichbare Mengen eines Beschleunigers gemäß der Erfindung enthält, erfordert jedoch etwa 5,2% bis etwa 23,1% weniger Zeit zum Abbinden bei dem ¼ pound Gillmore Needle Test, und bis zu etwa 15% weniger Zeit zum Abbinden gemäß dem 1-pound Gillmore Needle Test. Die herabgesetzten Abbindezeiten, welche mit dem in der Schwingkugelmühle gemahlenen Beschleuniger erreicht werden können, sind vorteilhaft, da jetzt mehr Gipswandplatten in einer vorgegebenen Zeitperiode hergestellt werden können. Ein Gillmore Needle Test ist ein industrieller Standardtest (ASTM C266), der zur Messung und zum Vergleich der Potenz von Gipsabbindebeschleunigern eingesetzt wird.
Mehr spezifisch ermöglicht die Verwendung eines in der Schwingkugelmühle gemahlenen Beschleunigers, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, die Erzielung einer Gipsaufschlämmungs-Abbindezeit von bevorzugt etwa 3,1 Minuten oder weniger, mehr bevorzugt etwa 3 Minuten oder weniger und noch mehr bevorzugt etwa 2,85 Minuten oder weniger, bestimmt mittels einem ¼ pound Gillmore Needle Test (ASTM C266). Zusätzlich ermöglicht es die Verwendung eines in der Schwingkugelmühle gemahlenen Beschleunigers, hergestellt in Übereinstimmung mit der Erfindung, die Erzielung einer Gipsaufschlämmungs-Abbindezeit von bevorzugt etwa 5,5 Minuten oder weniger, mehr bevorzugt etwa 5,2 Minuten oder weniger und noch mehr bevorzugt etwa 5 Minuten oder weniger, bestimmt mittels einem 1-pound Gillmore Needle Test (ASTM C266).
Konventionelle Verfahren zur Herstellung von Gipsabbindebeschleunigern wenden diskontinuierliche Kugelmahltechniken an, beispielsweise Rotationskugelmühlen, um Calciumsulfatdihydrat zu mahlen. Diese Verfahren erzeugen jedoch hohe Temperaturen bei der Rotationskugelmahlstufe, und in Folge des sen erfordern sie längere Zeitperioden, während derer das Calciumsulfatdihydrat und die Mahleinrichtung gekühlt werden muß, um vorzeitige Calcinierung des Calciumsulfatdihydrates zu vermeiden. Im Gegensatz dazu verwendet das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen kontinuierliche Schwingkugelmahltechniken (oder Vibrationsmahltechniken), welche keine Wärme von hoher Temperatur bei dem Beschleuniger mit sich bringen, und daher überhaupt keine Zwischenkühlstufen bei der Herstellung von Gipsabbindebeschleunigern erfordern. Daher zeigt der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Beschleuniger eine bessere Potenz gegenüber konventionellen Beschleunigern.
Es wurde gefunden, daß die Erfindung andere signifikante Verbesserungen gegenüber konventionellen Gipsabbindebeschleunigern ergibt, welche unter Verwendung einer Rotationskugelmühle hergestellt wurden. Spezifisch wurde gefunden, daß ein signifikanter Anteil der zum Betrieb des hochfrequenten, stark schlagreichen Mahlens in einer Rotationskugelmühle erforderlichen Kraft in Wärme umgewandelt wird. Diese Wärme, insbesondere bei Temperaturen von etwa 120°F (etwa 50°C) oder höher, trägt beträchtlich zum Abbau des Beschleunigers bei, da das Calciumsulfatdihydrat vorzeitig zu Calciumsulfathemihydrat und möglicherweise zu einem nicht erwünschten totgebranntem Calciumsulfat (d.h. CaSO₄) umgewandelt wird. In Rotationskugelmühlen vorliegende Stahlkugeln können große Mengen der intern während des Mahlvorgangs erzeugten Wärme absorbieren, jedoch müssen diese Kugeln gegebenenfalls zur Vermeidung der Beeinträchtigung der Potenz des Beschleunigers gekühlt werden. Unabhängig davon müssen die Rotationskugelmahlvorgänge zeitweilig zum Abkühlen der Kugeln unterbrochen werden.
Auf diese weise ergeben die hohen Betriebstemperaturen innerhalb einer Rotationskugelmühle kurze Zykluszeiten und lange Materialaufenthaltszeiten. Die hohen Betriebstemperaturen, verbunden mit den langen Materialaufenthaltszeiten in einer Rotationskugelmühle können zur Erniedrigung der Potenz des Beschleunigers führen. Tatsächlich können Temperaturen oberhalb von etwa 150°F (etwa 65°C) und Aufenthaltszeiten oberhalb von etwa 1 Stunde zum vollständigen Verlust der Potenz führen. Da Feingips ein hitzeempfindliches Material ist, wird Stärke oftmals zugesetzt, um die in einer Rotationskugelmühle zu erwartende Wärme zu bekämpfen und um die Verhinderung des Starts von vorzeitiger Calcinierung zu unterstützen. Die Wärmeerzeugung und die Zugabe von Stärke begrenzen jedoch die Kapazität einer Rotationskugelmühle.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der Erfindung geliefert, sollen jedoch nicht den Umfang der Erfindung einschränken. Spezifisch erläutern die Beispiele 1 bis 8 Gipsabbindebeschleuniger, hergestellt unter Verwendung einer Schwingkugelmühle gemäß der Erfindung. Im Gegensatz dazu erläutert Vergleichsbeispiel 9 einen konventionellen Gipsabbindebeschleuniger, hergestellt unter Verwendung einer Rotationskugelmühle gemäß konventionellen Methoden. Im allgemeinen sind die physikalischen Eigenschaften (und die Ergebnisse von hieran durchgeführten Tests) der in Übereinstimmung mit der Erfindung (Beispiele 1–8) hergestellten Beschleuniger besser als diejenigen des konventionellen Beschleunigers, der mittels konventioneller Rotationskugelmahleinrichtungen (Vergleichsbeispiel 9) hergestellt wurde.

In jedem der Beispiele (Beispiele 1–8 und Vergleichsbeispiel 9) wurde der folgende Feingips und die folgende Stärke verwendet. Feingips (LP)-Spezifikationen

Zusammensetzung	Calciumsulfatdihydrat (32,6% CaO, 46,5% SO₃ und 20,9% H₂O)
Schüttdichte kg/m³ (lbs/ft³)	800 bis 1280 (50 bis 80)
Teilchengröße (Mikron (μm))	28 bis 30
Temperatur	Umgebungstemperatur bis 85°C (170°F)
Wärmekapazität J/g·°C	1,08
(Btu/lb·°F)	(0,259)

Stärke-Spezifikationen

Getreidetyp	Maisstärke
Schüttdichte kg/m³ (lbs/ft³)	560 bis 640 (35 bis 40)
Feinheit (US-Siebserie)	2,0 Gew.-% (30 mesh) (30 μm) 15,0 Gew.-% (100 mesh) (100 μm)
Freie Feuchtigkeit	13,0 Gew.-%
Teilchengröße (Mikron (μm))	28 bis 30
Temperatur	Umgebungstemperatur
Wärmekapazität J/g·°C	N/A
(Btu/lb·°F)

Beispiel 1
Eine volumetrische Schraubeneinspeiseinrichtung wurde zum Einspeisen einer Mischung von Feingips/Stärke (50/50 Gew.-%) in eine Schwingkugelmühle (geschlossener Kreislauf) mit einem Durchmesser von 2 Fuß und einer Länge von 6 Fuß verwendet. Die Mühle, geliefert von General Kinematics Corporation, Barrington, Illinois, schloß eine abriebfeste Sta auskleidung ein und wurde mit Stahlkugeln von 1,9 cm (3/4 Zoll) für 40% der Mahlkammerbeladung beschickt. Ein Motor von 15 kW (20 PS) wurde zum Antrieb der riemengetriebenen, gegen läufig rotierenden und mit Gegengewicht belasteten Wellen verwendet.
Die Mahlwirkung innerhalb der Mahlkammer war fluid und intensiv. Die Aufenthaltszeit der Mischung innerhalb der Kammer betrug etwa 15 Minuten, und die in der Mühle erreichte Temperatur betrug lediglich etwa 30°F (etwa 16,6°C) oberhalb Umgebungstemperatur (d.h. 25°C oder 77°F). Keine signifikante Beschichtung der Kugeln oder der Auskleidung wurde beobachtet.
Die gemahlene Mischung wurde pneumatisch in einer Luftströmung aus einem Niederdruckgebläse zu einer Klassiereinrichtung gefördert. Material mit Übergröße wurde über eine Rückführströmung zu dem Mahlkammereinlaß rückgeführt. Es wurden Proben aus der Rückführströmung durch Ableiten zu einem Auffänger gesammelt. Diese Proben wurden zur Bestimmung einer Massenströmungsrate der Rückführströmung verwendet. Feine Anteile wurden aus der Luftströmung in einem Hochleistungszyklon abgetrennt und in einer Trommel gesammelt. Das Trommelgewicht wurde über eine Skala überwacht.
Die Verfahrensluftströmung wurde in einem Staubsammler vor dem Austritt durch ein Ausblasgebläse zu der Atmosphäre gereinigt. Feine Anteile aus dem Staubsammler wurden gesammelt, gewogen und Proben genommen. Diese feinen Anteile aus dem Staubsammler wurden mit dem Produkt gemischt, in der Trommel in demselben Verhältnis, in welchem sie erzeugt wurden, gesammelt. Siebe in dem Staubsammler schienen mit dem Produkt nicht verstopft zu werden. Ausgewählte Betriebsparameter der zuvor genannten Ausrüstung sind in Tabelle I angegeben.
Der gemäß Beispiel 1 hergestellte Beschleuniger hatte eine Durchschnittsteilchengröße von etwa 8,4 μm und eine Oberfläche von 5702 cm²/g, gemessen mittels laseroptischer Microtrac-Messung. Potenz, bestimmt durch Gillmore Needle Tests, ist in Tabelle II unten angegeben.
Beispiele 2–6
Beispiele 2–6 waren vergleichbar zu Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die Betriebsbedingungen der verschiedenen Verfahrensausrüstung gering in jedem Beispiel verändert wurden. Die Betriebsbedingungen der Ausrüstung sind in Tabelle I unten angegeben, und die physikalischen Eigenschaftswerte und die Potenz der erhaltenen Beschleuniger in jedem der Beispiele 2–6 sind in Tabelle II unten angegeben.
Beispiele 7 und 8
Beispiele 7 und 8 sind vergleichbar zu Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die Feingips/Stärkemischung eine 70/30 (in Gewicht) Mischung war, und daß die Betriebsbedingungen der verschiedenen Verfahrensausrüstungen leicht bei jedem Beispiel verändert wurden. Eine zusätzliche Modifizierung in Beispiel 8 schließt die Verwendung von 1,2 cm (1/2 Zoll) keramischen Kugeln anstelle der 1,9 cm (3/4 Zoll) Stahlkugeln, die in jedem der Beispiele 1–7 verwendet wurden, ein. Die Betriebsbedingungen der Ausrüstung sind in Tabelle I unten angegeben, und die physikalischen Eigenschaftswerte und die Potenz der in jedem der Beispiele 7 und 8 erhaltenen Beschleuniger sind in Tabelle II unten angegeben.
Vergleichsbeispiel 9
Eine volumetrische Schraubeneinspeiseinrichtung wurde zum Einspeisen eines Feingips/Stärkegemisches (50/50 in Gewicht) bei 42,5°C (100°F) in eine Rotationskugelmühle mit niedriger Geschwindigkeit, welche einen Durchmesser von 1,2 m (4 Fuß) und eine Länge von 2,4 m (8 Fuß) besaß, verwendet. Die Mühle schloß einen 30 kW Motor (40 PS) ein, der zum Betrieb (zum Rotieren) der Mühle mit 14 Umdrehungen pro Minute (Upm) fähig war. Die Mühle war so ausgelegt, daß sie eine maximale Betriebstemperatur von etwa 150°F (etwa 65,5°C) besaß, und sie wurde mit 7000 lbs (3175 Kilogramm (kg)) von geschmiedeten Stahlkugeln von 1,2 cm (1/2 Zoll) Durchmesser und 7000 lbs (3175 kg) von geschmiedeten Stahlkugeln von 0,95 cm (3/8 Zoll) Durchmesser beschickt.
Im Ruhezustand belegten 14.000 lbs (6350 kg) der Kugeln Raum innerhalb der Mühle bis zu etwa 5 cm (2 Zoll) oberhalb der Mühlenmittellinie, um eine maximale Mahleffizienz bereitzustellen. Als Folge der relativ langsamen Rotationsgeschwindigkeit der Mühle trugen nur die obere Schicht der Stahlkugeln zu dem Mahlen des Materials bei.
Für eine typische Plattenanlage von 60 m (200 foot) pro Minute (FPM) werden 2 kg/100 m² (5 lbs/MSF) oder etwa 1,5 kg/Minute (4 lbs/Minute) des Beschleunigers erforderlich. Die Rotationskugelmühle erzeugte ausreichend Material in 34 Minuten für einen Anlagenbetrieb von 2 Stunden. Die innere Wärmeerzeugung wurde auf etwa 20 kW (1134 BTU/Minute) abgeschätzt. Der Temperaturanstieg innerhalb der Mühle wurde auf etwa 18° während der Betriebszeit von 34 Minuten abgeschätzt. Der tatsächliche Mühlendurchsatzzyklus für eine Anlage von 60 m/Minute (200 FPM) betrug 28%, was bis zu 86 Minuten Kühlzeit für jeweils 34 Minuten Durchlaufzeit erlaubte. Eine Kühlluftdurchflußgeschwindigkeit von 600 ft³/Minute (etwa 17 m³/Minute) entfernte Wärme mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 5,3 kW (300 BTU/Minute). Bei dieser Geschwindigkeit erreichte die Mühleninnentemperatur ihre Anfangsausgangstemperatur nach etwa 86 Minuten. Der Temperaturanstieg innerhalb der Mühle wurde auf etwa 30° während eines Durchlaufs von 35 Minuten abgeschätzt. Da geschätzt wurde, daß die Potenz bei Temperaturen von etwa 130°F (etwa 54,4°C) oder höher abbaut, konnte ein kontinuierliches Mahlen in der Rotationskugelmühle nur für etwa 55 Minuten durchgeführt werden. Danach mußten die Mühle und die gemahlenen Teilchen abgekühlt werden.
Die physikalischen Eigenschaftswerte und Potenz des im Vergleichsbeispiel 9 erhaltenen Beschleunigers sind in Tabelle II unten angegeben.

Claims

Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Gipsabbindebeschleunigers, umfassend die Schritte: (a) im wesentlichen kontinuierliches Mischen von Calciumsulfatdihydrat und einem Tensid, um eine Mischung zu bilden; (b) Überführen der Mischung von Schritt (a) in eine Kugelmühle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelmühle eine Schwingkugelmühle ist, wobei das Verfahren des weiteren umfaßt: (c) Mahlen der Mischung in der Mühle bei einer Temperatur von weniger als etwa 50°C, um einen fein gemahlenen Gipsabbindebeschleuniger zu erzielen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Verweilzeit der Mischung in der Mühle etwa 5 bis etwa 90 Minuten, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 60 Minuten, besonders bevorzugt etwa 5 bis etwa 40 Minuten beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Temperatur niedriger als etwa 45°C, vorzugsweise niedriger als etwa 40°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Mahlschritt (c) unter Anwendung eines hochfrequenten, schlagarmen Mahlens durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Mischung etwa 50 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% Calciumsul fatdihydrat und etwa 30 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% Tensid, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, umfaßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Tensid wenigstens eines aus anionischen, kationischen oder nichtionischen Tensiden umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Tensid eines oder mehrere aus Maisstärke, säuremodifizierter Maisstärke, Getreidestärke, Perlstärke, Weizenstärke und säuremodifizierter Weizenstärke umfaßt.