CZ2001294A3 - Stavební deska a způsob její výroby - Google Patents

Abstract

Stavební deska má podobu stmelované vláknité desky a obsahuje první a druhou povrchovou vrstvu (20, 23) z vláken smíchaných s tuhnoucím, pojivovým materiálem. Dále obsahuje jádrovou vrstvu (21) ze strukturální tuhé příměsi, která se míchá s tuhnoucím pojivovým materiálem, avšak má rozdílné složení ve srovnání s oběma povrchovými vrstvami, a která se umisťuje mezi povrchové vrstvy a přilnavé se s nimi spojuje v důsledku pronikání narůstajících krystalů. Stavební deska dále obsahuje přinejmenšímjednu vrstvu z vláknité síťoviny (22) umístěnou mezijádrovou vrstvou a přinejmenšímjednou z povrchových vrstev a stmelenou s každou se sousedních vrstev v důsledku pronikání narůstajících krystalů. Deskaje vyráběna na základě kroků postupného nanášení směsí povrchových vrstev ajádrové vrstvy, jehož výsledkem je vytváření vláknité, tuhnutím stmelované struktury s přinejmenšímjednou vrstvou vláknité síťoviny umístěné přinejmenšímjednou dvojicí sousedních vrstev směsí; stlačování sestavy na předem stanovenou tloušťku; a udržování tlaku až do úplného dokončení hydratace tuhnoucího, pojivového materiálu v sestavě.

Description

Stavební deska a způsob její výroby

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se týká výroby stavební desky s výbornou pevností, modulem pevnosti v ohybu (zkratka „MOR“ podle anglického výrazu „Modulus of Rupture“), mezí úměrnosti (zkratka „LOP“ podle anglického výrazu „Limit of Proportionality“) a tuhostí, která je tímto předurčena pro používání v podmínkách nosného zatěžování, jako například v dutinových podlahách.

Dosavadní stav techniky

Z hlediska výhodnosti znaků se tento vynález zaměřuje na zdokonalení vrstvené sádrokartonové vláknité desky, jejíž povrchové vrstvy se zhotovují ze směsí majících nižší poměry vody k sádře, než jsou směsi, které se doposud používaly při výrobě tradičních sádrových lepenek z vodných suspenzí sádrové malty. Popis sádrokartonové vláknité desky tohoto druhu a polosuchého způsobu její výroby lze nalézt v mezinárodní patentové publikaci WO93/01932, jeímž autorem je Carl Schenck, AG.

V průběhu posledních třiceti let byla vyvinuta celá řada různých kompozitních materiálů, které jsou použitelné jako stavební materiály. Jako příklad lze uvést známé zavádění poměrně pevné a tuhé síťoviny nebo tkaniny ze skleněných vláken pro účely zpevňování slabšího materiálu jádra. Doposud existují problémy, které souvisejí s dosahováním dobrého pojení skleněného materiálu a materiálu jádra, a to buď kvůli chemické nekompatibilitě nebo kvůli velkým rozdílům v pevnosti pojivových prostředků, které nemohou udržovat sklo na svém místě při účinkování síly. Dva technické přístupy, které se zaměřují na překonání těchto problémů, popisují patenty GB 2 053 779A a GB 2 316 693A

V případě cementových desek bývá nutné použití řídké kaše cementu a vody, aby síťovina držela na maltovém jádru. Vzhledem k tomu, že vrstva řídké kaše vykazuje při tuhnutí a vysoušení větší smrštitelnost, je známým jevem, že ve vrstvě řídké kaše se objevují malé praskliny a trhliny, které omezují výhody, jež poskytuje uplatňování síťoviny ze skleněných vláken.

Další směr vývoje se zaměřuje na zdokonalování vlastností sádrových výrobků, v nichž se uplatňují celulosová vlákna nebo dřevité třísky. Takové sádrokartonové vláknité směsi se používají jako desky, které jsou odolné proti nárazům. Nicméně mez pevností v ohybu těchto směsí (obvykle 8 až 10 MPa) je nižší než mez pevnosti v ohybu třískové desky v podmínkách umístění například v dutinové podlaze. Navíc s ohledem na danou skutečnost, že podlahy se obvykle navrhují tak, aby měly velmi malý průhyb (méně než 1/300), by bylo rovněž potřebné zvýšit jejich tuhost.

Rovněž je známo, že zvýšení odolností sádrokartonové vláknité desky se dosahuje lepením síťoviny ze skleněných vláken na plochu vnější strany lepenky. Síťovina se klade na řečenou desku v průběhu druhotného výrobního postupu, avšak dodává příslušné straně lepenky hrubý vzhled.

Podstata vynálezu

Cílem tohoto vynálezu je vyvinout vrstvenou, stmelovanou vláknitou desku, která má přinejmenším jednu hladkou stranu a ve které se vláknitá struktura účinně lepí k jádru.

V souladu s tímto vynálezem taková stavební deska zahrnuje stmelovanou vláknitou desku obsahující první a druhou povrchovou vrstvu z vláknen smíchaných s tuhnoucím, pojivovým materiálem, jádrovou vrstvu z příměsi vykazující tuhou strukturu, jako jsou vlákna nebo agregát s malou hmotností, který se míchá s tuhnoucím, pojivovým materiálem, avšak má rozdílné složení ve srovnání s oběma povrchovými vrstvami, a který se umisťuje mezi povrchové vrstvy a přilnavé se snimi spojuje v důsledku pronikání narůstajících krystalů; přinejmenším jednu vrstvu z vláknité síťoviny umístěnou mezi jádrovou vrstvou a přinejmenším jednou z povrchových vrstev a přilnavé spojenou s každou se sousedních vrstev v důsledku pronikání narůstajících krystalů.

Deska podle tohoto vynálezu se může vyrábět na základě připravování směsi nebo směsí, které obsahují vláknitý materiál nebo materiál s tuhou strukturou, jakým případně může být vodou hydratovatelný, tuhnoucí, pojivový materiál, a vodu pro účely vytváření povrchových vrstev a jádra výrobku; roztírání vrstvy povrchové směsi na nosný povrch; a následného, postupného nanášení vrstev jádrové směsi a povrchové směsi s výsledným vytvořením stmelovatelné vláknité sestavy; stlačování sestavy na předem stanovenou tloušťku; a

-3udržování tlaku do celkového dokončení hydratace tuhnoucího, pojivového materiálu v sestavě, v níž se přinejmenším jedna vrstva vláknité síťoviny umísťuje mezi přinejmenším jednu dvojici sousedních vrstev směsí v průběhu vytváření sestavy.

Tuhnoucím pojivovým materiálem je výhodně sádra a povrchové vrstvy se výhodně zhotovují z polosuchých směsí majících nižší poměry vody k sádře ve srovnání s obdobnými poměry používanými pří výrobě tradičních sádrokartonů, přičemž tyto směsi mají podobu řídkých kaší a vyžadují rozdílné přístupy pří jejich zpracovávám. Takové kompozitní řídké kaše mají takové poměry vody k sádře, které přesahují 60%, zatímco při výrobě sádrové vláknité desky podle tohoto vynálezu mají směsi používané pro zhotovování povrchových vrstev poměry vody k sádře výhodně méně než 58% a obzvláště výhodně v rozsahu od 50% do 55% celkové hmotnosti.

Jádrová vrstva může obsahovat až 20% vláken, což se vypočítává z hmotnosti suché jádrové vrstvy v hotové desce. Bez ohledu na přítomnost ěi nepřítomnost vláken by jádro mělo vždy obsahovat postačující množství příměsi stuhou strukturou, aby bylo možné vytvářet polosuchou směs při míchám tuhnoucího, pojivového materiálu a hydratační vody. V kontextu tohoto vynálezu je touto příměsí takový tuhý materiál, který má schopnost vytvářet fyzikální strukturu na vrstvě tehdy, když se pojí s tuhnoucím, pojivovým materiálem, a který je typicky vláknitý materiál a agregáty, zejména agregáty s malou hmotností.

Vlákny obsaženými ve vrstvách mohou být celusová vlákna, jako jsou papírová nebo dřevitá vlákna. Obsah vláken se vrstvách se může lišit, avšak je třeba zdůraznit, že jádrová vrstva má nižší obsah vláken než povrchové vrstvy. Například lze uvést, že, zatímco jádro může obsahovat od 0% do 20% papírových vláken a typicky přibližně 8%, povrchové vrstvy mohou na témže základě obsahovat 5% až 20% papírových vláken, přičemž hodnoty kolem 14% jsou typické.

Měrná hmotnost jádrové vrstvy je výhodně nižší než měrná hmotnost povrchových vrstev. Konkrétně to znamená, že, vyžaduje-li se výrobek s celkově menší hmotností, mohou vrstvy, avšak zejména jádrová vrstva, obsahovat přídavný agregát s malou hmotností, jako je na například rozpínaný perlit, vermikulit nebo podobně. Použitelné úrovně takového agregátu jsou v rozsahu od 10% do 60%, přičemž jako příklad lze uvést zastoupení perlitu na úrovni přibližně 30% celkové hmotnosti vrstvy v hotové desce.

• · · * · • · · · • · ·	• · · · · · · · ·
• • • ¥	• · · · • · · · • · 9 9 '·	9 ·
• · · ·	•	9 9 9 9 9	• ·

Voda, která je nezbytná pro hydrataci a tuhnutí tuhnoucího, pojivového materiálu se může do směsi dodávat najednou něho po částech v podobě vody, která se předem absorbuje do vláken tvořících složku směsi. Konkrétněji vyjádřeno, voda se také může dodávat do jádrové směsi na základě používání zvíhčovaného nebo kropeného agregátového materiálu s malou hmotností. Jakýkoli nedostatek vody, která je nutná pro hydrataci, se může vyrovnávat zvláštním přidáváním vody nebo postřikováním vrstev sestavy vodou.

Vláknitá síťovina může obsahovat anorganická vlákna, jako jsou skleněná nebo uhlíková vlákna, popřípadě organická vlákna, jako jsou polypropylenová vlákna nebo hustý lineární polyethylen. Nejenže jedna nebo více vrstev například anorganických vláknitých síťovin se může umisťovat mezi jednu nebo obě povrchové vrstvy a jádrovou vrstvu, ale jedna nebo více vrstev organických vláknitých síťovin se může navíc umisťovat do jedné či druhé této pozice, popřípadě do obou těchto pozic. Síťovina ze skleněných vláken se může například používat pro účely větší tuhosti a organická síťovina se může používat pro zdokonalení vlastností souvisejících s odolností desky proti nárazům.

Jak již bylo uvedeno, vláknitá síťovina se může zhotovovat ze skleněných vláken a má výhodně podobu tkaniny nebo spřádané příze ze skleněných vláken s otevřenými otvory síťoviny. Otevřená textura tkaniny napomáhá prolínání směsí dvou sousedních vrstev v průběhu stíačovací činnosti. Velikost otvorů síťoviny se výhodně pohybuje od 1,0 mm do 20 mm, přičemž typická spřádaná příze má přibližně 3 oka na 1 cm.

Při výrobě desky podle tohoto vynálezu může nosným povrchem být pohyblivý pás nebo stůl v plynulé výrobní lince a po uvolnění ze stíačovacího zařízení se deska může řezat na díly s předem stanovenou délkou, po čemž následuje vysoušení. V průběhu výrobního postupu se může několikrát měnit tlak v různých časových úsecích nebo v různých úsecích na lince tak, aby se vytvářel takový tlakový profil, který podporuje kombinováni vrstev a vláknité síťoviny. Tloušťka různých vrstev v desce se může seřizovat na základě změn množství a tím i tloušťky příslušných kompozitních materiálů nanášených na nosný povrch. Takto se může seřizovat poměrná tloušťka obou povrchových vrstev a jádrové vrstvy ve vzájemném vztahu k sobě. Toto dále umožňuje seřizování vzdálenosti jedné nebo více vrstev vláknité síťoviny od středové roviny desky.

Používané kompozitní směsi mohou navíc obsahovat další látky, jako jsou známé příměsi, které se používají při výrobě stavebních desek. Tyto kompozitní směsi mohou

-5obsahovat urychlovače tuhnutí, které umožňují seřizování doby tuhnutí a hydratace používaných materiálů tak, aby vyhovovaly požadavkům na konkrétní výrobek a okolností výroby. Toto navíc souvisí s přítomností agregátu, jako je agregát s malou hmotností, například rozpínaný perlit, vjedné nebo více vrstvách, a to zejména vjádrové vrstvě. Kompozitní materiály mohou také obsahovat regulátor viskozity.

Při výrobě této desky se jako výhodné jeví to, že poměrné zastoupení vody ve směsích by se mělo udržovat na nízké úrovni, avšak celkové množství vody používané v průběhu výroby musí byt přinejmenším stechiometricky postačující. Proto budou mít směsi spíše polosuchou než tekutou konzistenci a tlakový režim se musí seřizovat tak, aby se vláknitá síťovina pevně zapustila a zalila mezi stlačenými vrstvami desky.

Ve výhodném provedení tohoto vynálezu, jehož popis bude nyní následovat, se vláknitá síťovina včleňuje do sestavy sádrových vláknitých vrstev používaných při výrobě vrstvených sádrových vláknitých desek na základě tohoto druhu polosuchého výrobního postupu.

Přehled obrázků na výkrese

Nyní bude proveden popis výhodného provedení přihlašovaného vynálezu s odkazem na připojená vyobrazení, na nichž:

obr. 1 je schematický pohled na jeden příklad výrobní linky na výrobu desky podle přihlašovaného vynálezu;

obr. 2 je příčný řez příkladu desky, která je zhotovena podle přihlašovaného vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

V tomto příkladu se vlhká, recyklovaná papírová vlákna zabudovávaná do spodní povrchové vrstvy nanášejí na první předformovací pás 10, po čemž následuje přivádění dávky sádrového hemihydrátu společně s příměsemi. Pás 10 přemisťuje tyto materiály do míchací hlavy 11, která nanáší výslednou směs na hlávm formovací pás 12.

Poté se v souladu s tímto vynálezem provádí odvíjení tkaniny ze skleněných vláken z odvíjecí role 13 a její kladení na spodní povrchovou vrstvu nacházející se na pásu 12.

-6Zvlhčený agregát spolu s vlákny tvořící jádrovou vrstvu se přivádí do míchače 14, z něhož se nanáší na druhý předformovací pás 15. který prochází přes míchací hlavu 16. a poté se ukládá na vrch spodní povrchové vrstvy a tkaniny na hlavním formovacím pásu 12. Současně se sádra spolu s vlákny pro hond povrchovou vrstvu nanáší na třetí předformovací pás 17 a po promíchání v míchací hlavě 18 se výsledná směs klade na vrch jádrové vrstvy na hlavním formovacím pásu.

Sestavené vrstvy nesené na pásu 12 a zvlhčované nezbytně nutnou přídavnou vodou rozstřikovanou na povrch se přemisťují do lisu 19. kde účinkují tlaky podle předem stanoveného tlakového profitu, který zajišťuje spojování směsí k sobě a včleňování tkaniny do krystalické struktury výrobku. Tlaky, která účinkují na směsi, se ovládají tak, aby suchá hotová deska měla měrnou hmotnost v rozsahu od 350 kg/m³ do 1350 kg/m³.

Po ukončení tuhnoucího usazování a hydratace opouští sádra stlačovací oblast a poté se ořezává a zkracuje na díly s požadovanými délkami, které se následně vysoušejí.

Výsledek vykazuje strukturu, která je předvedena na obr. 2, kdy tato struktura má spodní povrchovou vrstvu 20 ze sádry s poměrně velkým obsahem vláken, jako jsou například papírová vlákna, jádrovou vrstvu ze sádry, která má menší obsahem vláken, avšak výhodně obsahuje agregát s malou hmotností, jakým je perlit, vrstvu síťoviny 22 z anorganických vláken, jako je již zmiňovaná tkanina ze skleněných vláken, a horní povrchovou sádrovou vrstvu 23 s vysokým obsahem vláken, která může mít stejné složení jako spodní povrchová vrstva nebo může mít rozdílné složené, jež se odvozuje v závislosti na požadovaných vlastnostech desky.

Deska podle tohoto vynálezu se může zhotovovat tak, aby měla dva hladké povrchy. V závislosti na složení kompozitních směsí a hustotě může takové deska vykazovat mez pevnosti v ohybu až 15 MPa nebo i více.

Pokud se požaduje výroba desky s více než jednou vrstvou vláknité síťoviny mezi jádrovou vrstvou a jednou nebo oběma povrchovými vrstvami, popřípadě s vrstvou či vrstvami síťoviny z organických vláken navíc k síťovině z anorganických vláken buď v jedné nebo Obou těchto pozicích, je možné do zařízení na obr. 1 včleňovat přídavné zásobní odvíjecí role 13 pro další vláknité síťoviny, které se zavádějí mezi příslušné míchací hlavy 11, 16 nebo 18.

Vláknitá síťovina se může také pokládat zvenčí během formování sestavy, a to buď před míchací hlavou 11 nebo za míchací hlavou 18, avšak výsledný výrobek nemusí mít hladké povrchy.

Claims (17)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Stavební deska mající podobu stmelované vláknité desky, vyznačující se tím, že obsahuje první a druhou povrchovou vrstvu (20, 23) z vláknen smíchaných s tuhnoucím, pojivovým materiálem; jádrovou vrstvu (21) ze strukturální tuhé příměsi, která se míchá s tuhnoucím, pojivovým materiálem, avšak má rozdílné složení ve srovnání s oběma povrchovými vrstvami, a která se umisťuje mezi povrchové vrstvy a přilnavé se snimi spojuje v důsledku pronikání narůstajících krystalů; přinejmenším jednu vrstvu z vláknité síťoviny (22) umístěnou mezi jádrovou vrstvou a přinejmenším jednou z povrchových vrstev a stmelenou s každou se sousedních vrstev v důsledku pronikání narůstajících krystalů.
2. 2. Stavební deska podle nároku 1, vyznačující se tím , že jádrová vrstva má nižší obsah vláken než povrchové vrstvy.
3. 3. Stavební deska podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že přimíchanými vlákny v povrchových vrstvách a, jsou-li přítomna, v jádrové vrstvě jsou celulosová vlákna.
4. 4. Stavební deska podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že jádro obsahuje procentuální podíl papírových vláken od 0% do 20%, výhodně přibližně 8%, vypočítaný z hmotnosti suché, hotové desky a že povrchové vrstvy obsahují procentuální podíl vláken od 5% do 20%, výhodně přibližně 14%, vypočítaný na stejném základě.
5. 5. Stavební deska podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž4, vyznačující se tím , že jádrová vrstva má menší měrnou hmotnost než povrchové vrstvy.
6. 6. Stavební deska podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž5, vyznačující se tím , že jádrová vrstva obsahuje agregát s malou hmotností, jako je rozpínaný perlit, vermikulit nebo podobně, v procentuálním zastoupení například od 10% do 60%, výhodně přibližně 30%, vypočítaném na základě hmotnosti suché jádrové vrstvy.

   -87. Stavební deska podle kteréhokoli z předcházejících nároků 1 až 6, vyznačující se tím , že tuhnoucím, pojivovým materiálem je sádra a že povrchové vrstvy jsou produktem kompozitních směsí majících procentuální poměr vody k sádře nižší než 58%, výhodně 50% až 55% vypočítaný na základě celkové hmotnosti.
7. 8. Stavební deska podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž7, vyznačující se tím , že vláknitou síťovinou je tkanina nebo spřádaná příze ze skleněných vláken s otevřenými oky.
8. 9. Stavební deska podle nároku 8, vyznačující se tím , že velikost otvorů nebo ok v síťovině je od 1,0 mm do 20 mm, výhodně pak 3 oka na 1 cm.
9. 10. Stavební deska podle nároku 8, vyznačující se tím , že přinejmenším jedna vrstva síťoviny z anorganických vláken je umístěna mezi jednou z povrchových vrstev a jádrovou vrstvou.
10. 11. Stavební deska podle nároku 10, vyznačující se tím , že přinejmenším jedna vrstva síťoviny z organických vláken je umístěna mezi jádrovou vrstvou a přinejmenším jednou z povrchových vrstev.
11. 12. Způsob výroby stavební desky podle patentového nároku 1, vyznačující se tím , že obsahuje kroky připravování směsi nebo směsí, které obsahují vláknitý materiál nebo přídavný materiál mající tuhou strukturu, vodou hydratovatelný, tuhnoucí, pojivový materiál a vodu pro účely vytváření povrchových vrstev a jádra výrobku; roztírání vrstvy povrchové směsi na nosný povrch; a následné, postupné nanášení vrstev jádrové směsi a povrchové směsi s výsledným vytvořením vláknité, tuhnutím stmelované sestavy; stlačování sestavy na předem stanovenou tloušťku; a udržování tlaku do celkového dokončení hydratace tuhnoucího, pojivového materiálu v sestavě; v níž se přinejmenším jedna vrstva vláknité síťoviny umisťuje mezi přinejmenším jednu dvojici sousedních vrstev směsí v průběhu vytváření sestavy.

    • · ·

    -913. Způsob výroby stavební desky podle nároku 12, vyznačující se tím , že směs pro zhotovování jádrové vrstvy má nižší obsah vláken než směs nebo směsi pro zhotovování povrchových vrstev.
12. 14. Způsob výroby stavební desky podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že podíl vody ve směsích je natolik msiý, aby tyto směsi měly spíše polosuchou než tekutou konzistenci, avšak musí se zajišťovat to, aby tyto směsi obsahovaly postačující množství vody pro hydrataci, nebo to, aby se potřebná přídavná voda dodávala před tuhnutím.
13. 15. Způsob výroby stavební desky podle kteréhokoli z předcházejících nároků 12 až 14, vyznač u j ící se tím, že tuhnoucím, pojivovým materiálem je sádrová malta a že povrchové vrstvy se formují z kompozitních směsí majících procentuální poměr vody k sádře nižší než 58%, výhodně 50% až 55% vypočítaný na základě celkové hmotnosti.
14. 16. Způsob výroby stavební desky podle kteréhokoli z předcházejících nároků 12ažl5, vyznačující se tím, že jádrová směs obsahuje urychlovač tuhnutí nebo agregát s malou hmotností.
15. 17. Způsob výroby stavební desky podle kteréhokoli z předcházejících nároků 12 až 15, vyznačující se t í m , že přinejmenším jedna vrstva síťoviny z anorganického materiálu se klade na první vrstvu povrchové směsi, která se nanáší na nosný povrch.
16. 18. Způsob výroby stavební desky podle nároku 12, vyznačující se tím , že přinejmenším jedna vrstva síťoviny z organických vláken se přídavně umisťuje mezi přinejmenším jednu dvojici sousedních vrstev směsí v průběhu formování sestavy.
17. 19. Způsob výroby stavební desky podle kteréhokoli z předcházejících nároků 12 až 15, vyznačující se tím, že řečenými vlákny jsou celůlosová vlákna.