CH627511A5

CH627511A5 - Gipskartonplatten.

Info

Publication number: CH627511A5
Application number: CH427278A
Authority: CH
Inventors: Peter Dr Steinau
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1982-01-15
Also published as: SE424289B; JPS53133220A; DE2718322A1; NL7804362A; CA1103572A; US4181767A; GB1576205A; FR2388956A1; SE7804667L

Description

Gegenstand der Erfindung sind daher Gipskartonplatten bestehend aus einem Gipskern mit beidseitig angebrachten Kartonblättern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die

äussere Deckschicht eines der beiden Kartonblätter aus 90 bis 10 Gew.-% cellulosehaltiger Fasern und 10 bis 90 Gew.-% Polyolefinfibride, bezogen auf die Trockensubstanz, besteht.

Je nach dem späteren Verwendungszweck der Gipskartonplatten kann es auch vorteilhaft sein, dass die äusseren Deckschichten beider Kartonblätter, die Zwischenschichten oder die gesamten Kartonblätter 10-90, vorzugsweise 40-70 Gew.-% Polyolefinfibride enthalten.

Die bei der Herstellung der Gipskartonplatten notwendige Wärmebehandlung bei ca. 250°C ergibt nach dem Verdampfen des Wassers eine Oberflächentemperatur an den Platten, die ausreicht, die Polyolefinfibride zu plastifizieren und mit den übrigen Kartonbestandteilen zu verkleben. Es erfolgt eine weitgehende Schliessung der Poren an der Deckschicht des Kartons und die Oberfläche der Gipskartonplatte wird nassfest. Diese'die Poren verschliessende Verklebung tritt erst ein, wenn alles Wasser verdampft ist, da vorher infolge Dampfentwicklung die Temperatur von 100°C in der Platte nicht überschritten werden kann. Durch Nachschalten einer Heissgasdusche mit einer Gastemperatur von 130° bis 300°C, vorzugsweise 140° bis 200°C an die Wärmebehandlung kann der Effekt noch verbessert werden. Die Behandlung mit Heissgas kann auch, unabhängig von der Wärmebehandlung während der Fertigung, zu einem späteren Zeitpunkt vorgenommen werden. Anstelle einer Heissgasdusche kann auch eine glatte oder geprägte Walze, deren Temperatur über dem Erweichungspunkt der Polyolefinfibride liegt, eingesetzt werden.

Für Gipskartonplatten wird üblicherweise Karton mit einem Gewicht von ca. 300 g/m2 eingesetzt. Kartons dieser Art werden meist in mehreren Schichten hergestellt, wobei die letzte Schicht die Deckschicht des Kartons darstellt und ein Gewicht von 10 bis 100 g/m2, vorzugsweise von 30 bis 70 g/m2 hat.

Erfindungsgemäss werden Kartons für Gipskartonplatten verwendet, deren gesamte Masse oder die einzelner Schichten, vorzugsweise aber die Deckschicht aus einer Mischung von 90-10 Gew.-%, vorzugsweise 60-30 Gew.-% Cellulosefasern und 10-90 Gew.-%, vorzugsweise 40-70 Gew.-% Polyolefinfibride, bezogen auf die Trockensubstanz, besteht.

Die erfindungsgemäss zu verwendenden Polyolefinfasern werden vorzugsweise durch ein Entspannungsverdampfungs-verfahren hergestellt, bei dem eine unter Druck stehende, überhitzte Emulsion aus a) einer Lösung eines Polyolefins in einem leicht siedenden Lösungsmittel und b) einer wässrigen Lösung eines Hydrophilierungsmittels durch eine Düse in eine Zone mit niedrigem Druck ausgespritzt wird und dabei das Hydrophilierungsmittel in einer Menge von 0,2-3 Gew.-%, vorzugsweise 0,5-2 Gew.-%, bezogen auf das Polyolefine, eingesetzt wird.

Als Polyolefin eignet sich vor allem Polyäthylen mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 0,3 bis 30 dl/g, vorzugsweise von 0,7 bis 10 dl/g (bestimmt nach H. Weslau, Kunststoffe 49 [1959] S. 230) und einer Dichte von 0,93 bis 0,97 g/cm3 oder Polypropylen. Diese Polyolefine können geringe Mengen von Comonomeren mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten.

Als Hydrophilierungsmittel eignen sich grundsätzlich alle bekannten Emulgatortypen, bevorzugt werden jedoch polymère Hydrophilierungsmittel mit Amingruppen, Amidgrup-pen, Carboxylgruppen und/oder Hydroxylgruppen eingesetzt. Sehr gute Ergebnisse werden insbesondere mit Polyvinyl-alkohol mit einer Lösungsviskosität (gemessen in einer 4%-igen Lösung bei 20°C in Wasser) von 4 bis 70 cP und einem Verseifungsgrad von 80 bis 99,5% erreicht.

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Das Lösungsmittel für das Polyolefin muss einen hinreichend niedrigen Siedepunkt besitzen, so dass eine ausreichende Überhitzung und eine Entspannungsverdampfung möglich sind, muss aber ausserdem auch eine ausreichend hohe kritische Temperatur haben. Daher eignen sich für das erfindungsgemässe Verfahren Kohlenwasserstoffe mit 5-7 Kohlenstoffatomen, bevorzugt cyclische oder acyclische gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen. Sehr gut geeignet sind ferner auch chlorierte Kohlenwasserstoffe mit ein oder zwei Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Methylenchlorid.

Die Temperatur der Emulsion kann in weitem Bereich von 110 bis 200°C schwanken, bevorzugt wird jedoch der Temperaturbereich von 120 bis 160°C. Die Emulsion steht dabei unter dem Eigendruck des Wasser-Lösungsmittel-Gemisches, der mit einem Inertgas und/oder mit einer Pumpe erhöht werden kann.

Die Emulsion aus einer Lösung des Polyolefins und einer Lösung des Hydrophilierungsmittels soll möglichst gleichförmig sein. Das ist sowohl bei diskontinuierlicher als auch bei kontinuierlicher Arbeitsweise möglich, wenn die Emulsion in handelsüblichen Emulgieraggregaten mit guter Stoffumwälzung und ausreichender Scherwirkung hergestellt wird. Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens zeigen sich sowohl bei Wasser-in-Öl-Emulsionen als auch bei Öl-in-Was-ser-Emulsionen.

Zur Entspannungsverdampfung passiert die Emulsion eine Düse, deren wichtigste Aufgabe die Aufrechterhaltung einer Druckdifferenz zwischen Emulsion und Entspannungsraum ist. Der Druck im Entspannungsraum wird so gewählt, dass das Lösungsmittel für das Polymere zu mehr als 90% ver-dapft. Dabei verdampft natürlich auch ein Teil des Wassers. Der Druck soll im allgemeinen von 10 bis 1500 Torr, vorzugsweise aber von 50 bis 800 Torr betragen. Die erhaltenen schwachhydrophilen Polyolefinfasern können handelsüblichen Aggregaten zerkleinert und entwässert werden.

Diese Polyolefinfibride können in beliebiger Menge bei der Herstellung von Papier aus Cellulosehaltigem Material auf den üblichen Anlagen mit eingesetzt werden. Papiere oder Kartons, die Polyolefinfibride enthalten, zeigen keine Unterschiede gegenüber herkömmlichen Papieren bei der Verarbeitung. Fibridhaltige Kartons haben eine höhere Porosität als herkömmliche Kartons und sind deshalb besonders für den Gegenstand der Erfindung geeignet, da die Verdampfung des Wassers bei der Wärmebehandlung der Gipskartonplatten erleichtert ist.

Am Ende der Wärmebehandlung nach Verdampfen des Wassers treten an der Oberfläche der Gipskartonplatte Temperaturen zwischen 130 und 200°C auf, bei denen die Polyolefinfibride plastisch werden und mit sich und den anderen Bestandteilen des Kartons verkleben. Dadurch bildet sich eine weithin geschlossene Oberfläche geringer Porosität. Die ursprünglich gut saugfähige und poröse Oberfläche ist damit geschlossen und nassfest und eignet sich vorteilhaft für Anstrich- oder Beschichtungssysteme.

Die Anwendung der erfindugsgemässen Gipskartonplatten beim Innenausbau von Gebäuden als Wand- und Dek-kenelemente ist besonders vorteilhaft, da bei günstigem Materialeinsatz hohe Ansprüche an die Oberflächengestaltung der Platten gestellt werden können, auch bei eventuell vorkommender Feuchtigkeitsbelastung.

Beispiel 1

Zur Herstellung von Gipskartonplatten für Prüfungen wird in eine offene rechteckige Form mit ca. 40 cm Kantenlänge ein übliches Kartonblatt eingelegt. Darauf kommt wässriger Gipsbrei in einer Menge, die nach dem Abbinden eine Gipsschicht von etwa 1 cm Dicke ergibt. Auf den wässrigen Gipsbrei kommt als Abdeckung ein Kartonblatt von 300 g/m2. Dieses Kartonblatt ist aus drei Schichten aufgebaut. Die oberste Schicht hat ein Gewicht von 35 g/m2 5 und enthält Polyäthylenfibride in einer Menge von 17 g/m2, entsprechend 50 Gew.-% auf Trockensubstanz bezogen.

Die Polyolefinfibride wurden folgendermassen hergestellt: Ein 2501 Kessel, versehen mit einem Rührer und einem Auslassventil, welches über eine Letitung mit einer io Düse verbunden ist, die in ein Entspannungsgefäss führt,

wird mit 10 kg Polyäthylen (Dichte 0,95 g/cm3, MFI190/5: 22 g / 10 Min.), 120 1 Wasser, 150 g Polyvinylalkohol (Viskosität 4,6 bis 6 cP 4%ig in Wasser bei 20°C, Verseifungs-grad 98,5 bis 100 Mol-%) und 120 1 Hexan beschickt. Dais nach wird der Kessel verschlossen und der Kesselinhalt unter Rühren auf 150°C erhitzt und ca. 2Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Dabei wird ein Druck von 12,3 kg/cm2 erreicht. Nachdem das Polyäthylen sich aufgelöst hat und der Kesselinhalt in eine Emulsion übergegangen ist, wird 20 das Auslassventil geöffnet und die Emulsion in das Entspannungsgefäss entlassen im gleichen Masse, wie eine an diesem Gefäss angeschlossene Vakuumpumpe die freiwerdenden Dämpfe absaugen und einen Druck von etwa 200 mm Hg aufrechterhalten kann. Die entstandenen Fasern werden 25 mit Wasser angeteigt, siebenmal durch einen Scheibenrefi-ner gegeben und danach durch Zentrifugieren vom Wasser getrennt. Die Fasern wurden in einem Luftstrom aufgebauscht und getrocknet und hatten eine klassifizierte Faserlänge nach TAPPI-Norm T 233 SU 64 von 0,9 mm. 30 Die Polyäthylenfibrid-haltige Deckschicht ist dem Gipsbrei abgewandt und ergibt die Oberfläche der Gipskartonplatte. Die so gefüllte Form kommt in einen auf 250°C beheizten Trockenschrank zum Abbinden des Gipses und Verdampfen überschüssigen Wassers. Nach dem Verdampfen 35 des Wassers steigt die Temperatur an der Oberfläche der Gipskartonplatte kurzfristig auf 133°C. Die Platte kann nach ca. 30 Min. der Form entnommen werden (Platte 1). Zur Ermittlung der Porosität wird die Saugfähigkeit der fibrid-haltigen Deckschicht des Kartons durch Wasseraufnahme 40 bestimmt. Vor der Wärmebehandlung werden 187 cm3 Wasser von 100 g fibridhaltiger Deckschicht aufgenommen. Nach der Wärmebehandlung ist die Wasserauf nähme 96 cm3 pro 100 g fibridhaltiger Deckschicht. Der Porendurchmesser von 15 Mikron ist auf 10 Mikron gesunken.

Beispiel 2

Eine nach Beispiel 1 hergestellte Gipskartonplatte wird nach der normalen Wärmebehandlung 1 Sekunde einer so Heissluftdusche mit einer Gastemperatur von 250°C ausgesetzt. Die Temperatur an der Plattenoberfläche beträgt etwa 150°C (Platte 2). Die Porosität wird wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Wasseraufnahme der fibridhaltigen Deckschicht ist von ursprünglich 187 cm3 Wasser pro 100 g Deckschicht 55 nach der Wärme- und Heissluftbehandlung auf 48 cm3 Wasser pro 100 g Deckschicht gesunken. Der Porendurchmesser von ursprünglich 15 Mikron ist auf ca. 5 Mikron gefallen.

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Beispiel 3

Nach Beispiel 1 und 2 erfindungsgemäss hergestellte Gipskartonplatten werden mit einem handelsüblichen lufttrocknenden Alkydharz-Öllack behandelt. Mit einem An-65 strich wird ein geschlossener Film erreicht. Die Materialeinsparung gegenüber gebräuchlichen Gipskartonplatten gleicher Abmessung beträgt bei Platte 1 ca. 15% und bei Platte 2 ca. 20%.

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Beispiel 4

Nach Beispiel 1 und 2 erfindungsgemäss hergestellte Gipskartonplatten werden mit einer handelsüblichen Poly-vinylacetat-Dispersion behandelt. Mit einem Anstrich wird ein geschlossener Film erreicht. Die Materialeinsparung gegenüber gebräuchlichen Gipskartonplatten gleicher Abmessung beträgt bei Platte 1 ca. 20% und bei Platte 2 ca. 25-30%.

Beispiel 5

Nach Beispiel 1 und 2 hergestellte Gipskartonplatten werden in üblicher Weise mittels handelsüblichem wässri-gem Kleister mit einer üblichen Tapete auf Basis Cellulose-5 papier beklebt. Zur Ablösung der Tapete wird diese mit Wasser eingeweicht und abgezogen. Bei beiden erfindungsgemäss hergestellten Platten ist die Oberfläche unbeschädigt; während der Einwirkungszeit ist kein Wasser in den Karton eingedrungen und die Oberfläche ist ohne Nachbêar-10 beitung für eine erneute Behandlung geeignet.

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Claims

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1. Gipskartonplatte, bestehend aus einem Gipskern mit beidseitig angebrachten Kartonblättern, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die äussere Deckschicht eines der beiden Kartonblätter aus 90 bis 10 Gew.-% cellulosehalti-ger Fasern und 10 bis 90 Gew.-% Polyolefinfibride, bezogen auf die Trockensubstanz dieser Deckschicht, besteht.

2. Gipskartonplatte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Deckschichten beider Kartonblätter aus 90 bis 10 Gew.% cellulosehaltiger Fasern und 10 bis 90 Gew.-% Polyolefinfibride, jeweils bezogen auf die Trockensubstanz einer Deckschicht, bestehen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gipskartonplatte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kartonblätter vollständig aus 90 bis 10 Gew.-% cellulosehaltiger Fasern und 10 bis 90 Gew.-% Polyolefinfibride, bezogen auf ihre Trockensubstanz, bestehen.

4. Verfahren zur Herstellung von Gipskartonplatten nach Anspruch 1 und 2, welche aus einem Gipskern mit beidseitig angebrachten Kartonblättern bestehen, durch Einbringen eines wässrigen Gipsbreies zwischen zwei Kartonblätter auf Cellulosebasis und Wärmebehandlung der so gebildeten Platten, dadurch gekennzeichnet, dass man Kartonblätter verwendet, von denen mindestens eins in der äusseren Deckschicht aus 90 bis 10 Gew.-% cellulosehaltigen Fasern und 10 bis 90 Gew.-% Polyolefinfibride, bezogen auf die Trockensubstanz dieser Deckschicht, besteht.

Gipskartonplatten werden üblicherweise in der Art hergestellt, dass wässriger Gipsbrei diskontinuierlich oder kontinuierlich zwischen zwei Kartonblätter auf Cellulosebasis gebracht wird, wobei Platten geformt werden. Zum Abbinden des Gipses und zur Entfernung überschüssigen Wassers werden die Platten einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von etwa 250°C unterworfen. Der die Oberflächen der Platten bildende Karton muss saugfähig und von hoher Porosität sein, um bei der Wärmebehandlung das Verdampfen des Wassers durch den Karton zu ermöglichen. Gipskartonplatten werden überwiegend im Innenausbau als Wand- und Deckenelemente eingesetzt. Zum Schutz und aus dekorativen Gründen wird die Oberfläche mit geeigneten Mitteln behandelt, z.B. lackiert, angestrichen oder tapeziert.

Die für die Herstellung der Gipskartonplatten notwendige hohe Saugfähigkeit und Porosität des Kartons ist aber für die Oberflächenbehandung von grossem Nachteil. Flüssige Anstrichmittel werden schnell und stark aufgesaugt. Neben dem sich daraus ergebenden überhöhten Materialverbrauch ist die Bildung eines geschlossenen Anstrichfilmes erschwert. Die wenig nassfeste Oberfläche des Kartons ergibt auch Schwierigkeiten beim Ablösen von Tapeten, das meistens durch Einweichen mit Wasser und anschliessendes Abziehen geschieht. Eine Neu tapezierung oder andere Behandlung ist meist erst nach Ausbesserung der Oberfläche der Gipskartonplatten möglich. Um die genannten Nachteile zu vermeiden, wird meist nach der Gipskartonplatten-Fer-tigung in einem zusätzlichen Arbeitsgang die Oberfläche der Platten durch Auftrag einer Kunstharzdispersion, z.B. Poly-vinylacetat-Dispersion, verbessert. Dies bedeutet Aufwand an Material und Zeit.

Es wurde nun gefunden, dass Gipskartonplatten, bei denen mindestens die äussere Deckschicht einer der beiden Kartonblätter Polyolefinfibride enthält, die beschriebenen Nachteile nicht aufweisen.