DE10336569A1

DE10336569A1 - Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten

Info

Publication number: DE10336569A1
Application number: DE2003136569
Authority: DE
Inventors: Karsten Dr. Lempfer
Original assignee: Siempelkamp Handling Systeme GmbH
Current assignee: Siempelkamp Maschinen und Anlagenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-09
Also published as: DE10336569B4

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten aus einem Gipsfasergemisch mit Altpapierfasern als Armierungsbestandteil und mit Borsäure zur Erhöhung der Feuerwiederstandsfähigkeit, wobei eine Lösung von Borsäure in Wasser auf Papierschnitzel als Faservorprodukt aufgegeben und das überschüssige Wasser aus den Papierschnitzeln, vor deren Zerfaserung in einer Fasermühle, herausgetrocknet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, aus einem Gipsfasergemisch mit Cellulosefasern aus Papier, insbesondere Altpapier, als Armierungsbestandteil und mit einer Borverbindung, insbesondere Borsäure, zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten aus einem abbindefähigen Gips, Cellulosefasern, Anmachwasser, mindestens einer Borverbindung und weiteren üblichen Additiven bekannt, wonach man dem Anmachwasser mindestens eine Borverbindung in einer Konzentration von 0,5 bis 3 Gew.% bezogen auf die Menge des Anmachwassers zusetzt. Als Borverbindung können ein Boroxid, eine Borsäure und/oder ein Borat Verwendung finden. Auf diese Weise will man Gipsfaserplatten mit einer verringerten Kohlenmonoxid-Emission im Brandfall, verbesserte mechanische Eigenschaften und erhöhte Resistenz gegen Schimmelbefall erreichen (vgl. DE 199 06 764 C2 ).

Nach einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten wird dem Gips vor dem Calcinieren als Calciumsulfat-Dihydrat, nach dem Calcinieren als Calciumsulfat-Halbhydrat in Abhängigkeit von Verfahren und Temperatur als α-Halbhydrat oder β-Halbhydrat eine Borverbindung wie beispielsweise Borsäure als feuer- bzw. flammenhemmendes Mittel beigegeben (vgl. EP 0 258 064 A2 ).

Außerdem ist eine Gipskartonplatte mit Papierdeckschichten bekannt, die vor der Plattenherstellung mit einer Borsäure oder einem Borat behandelt worden sind, um die Feuerbeständigkeit zu erhöhen. In diesem Fall können bereits der Papierpulpe die vorgenannten Borverbindungen zugesetzt werden (vgl. JP 59 199585 ).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten anzugeben, wonach deren brandschutztechnische Eigenschaften in einfacher und funktionsgerechter Weise optimiert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren, dass eine Lösung von Borsäure in Wasser auf Papierschnitzel als Faservorprodukt aufgegeben wird und dass das überschüssige Wasser aus den Papierschnitzeln vor deren Zerfaserung herausgetrocknet wird. – Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Verwendung eines Brandschutzmittels zur Herstellung von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten zwingend erforderlich ist und Brandschutzmittel wie Borverbindungen oder Phospate erhebliche Auswirkungen auf das Abbindeverhalten des Gipses im Zuge des Herstellungsprozesses der Gipsfaserplatten haben. Im Rahmen der Erfindung hat sich herausgestellt, dass hinsichtlich dieses Abbindeverhaltens nur Borsäure unkritisch ist. Nach dem Vorschlag der Erfindung wird die brennbare Komponente der Gipsfaserplatten, nämlich Papier, mit der Borsäure unmittelbar imprägniert und damit direkt geschützt. Denn es ist davon auszugehen, dass die Borsäure bei der Trocknung der Papierschnitzel in den Hohlräumen der Papierfasern bzw. zwischen den Faserfibrillen auskristallisiert. Das überschüssige Wasser wird aus den Papierschnitzeln vorzugsweise in einem Stromtrockner vor der Zerfaserung herausgetrocknet, um ein Verstopfen der Fasermühle zu vermeiden. – Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird eine heiße Borsäure/Wasserlösung von 70 °C bis 90 °C, vorzugsweise 80 °C verwendet, um auf diese Weise den Wasseranteil, der anschließend herausgetrocknet wird, möglichst gering zu halten. Denn die Löslichkeit von Borsäure beträgt bei 20 °C ca. 50g/l, bei 80 °C dagegen ca. 236 g/l. Vorzugsweise werden 5 bis 20 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Cellulosefasergewicht bzw. Papierfasergewicht eingesetzt. – Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen gelingt es, folgende Grenzwerte einzuhalten
Total heat release < 8 MJ/m²
Max. heat release rate < 2000 kW/m² (über 10 s)

Diese Grenzwerte beziehen sich auf eine Prüfung nach ISO 5660. Bei dieser werden Proben 100 mm × 100 mm × d klimatisiert (23 °C/50% rel. Luftfeuchte) und horizontal einer Strahlenquelle definierter Intensität (50 kW/m²) ausgesetzt. Dies geschieht in einem vorgegebenen Luftstrom. Der Sauerstoffgehalt der Luft wird ständig analysiert, die Sauerstoff-Abnahme in der Abluft gegenüber der Zuluft wird benutzt, um die gesamte freiwerdende Wärmemenge (total heat release) und den Verlauf der freiwerdenden Wärmemenge (heat release rate) zu berechnen. Dauer des Versuches 20 min.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das gattungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass Bor säure als Pulver oder Granulat gemeinsam mit Papierschnitzeln als Faservorprodukt während der Zerfaserung in eine Fasermühle dosiert wird. In diesem Fall werden vorzugsweise 15 bis 30 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Cellulosefasergewicht bzw. Papierfasergewicht eingesetzt. Durch die intensiven Scherkräfte bei der Zerfaserung erfolgt eine innige Vermischung der Papierfasern mit Borsäure-Partikeln, die teilweise in die Papierfasern eingeleitet werden. Auf diese Weise wird die brennbare Papierfaserkomponente ebenfalls durch die Borsäure geschützt, so dass die gleichen brandschutztechnischen Eigenschaften wie bei dem vorbehandelten erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein gattungsgemäßes Verfahren, wonach aus fein gemahlenem Gips in der Halbhydratphase und Schleifstaub von in der Endfertigung geschliffenen Gipsfaserplatten ein Gipsgemisch hergestellt wird und das Gipsgemisch mit den Cellulosefasern in einem Mischer gemischt wird. Bei dieser Methode wird erfindungsgemäß die Borsäure als Pulver im Zuge des Mischvorganges zudosiert. Vorzugsweise werden 35 bis 50 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Fasergewicht, also Cellulose- bzw. Papierfasergewicht zugemischt. Auch auf diese Weise lagert sich die Borsäure an den Papierfasern an und schützt die brennbare Komponente. – Schleifstaub wird vorzugsweise in der Größenordnung von 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 9 Gew.-% zugegeben und dient der Beschleunigung des Abbindungsvorganges.

Bei den nach den erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Gipsfaserplatten beträgt der Faseranteil vorzugsweise 13 bis 22 % und der Gipsanteil 87 bis 78%. Eine Vorrichtung, die zur Durchführung des erstbeanspruchten Verfahrens besonders geeignet ist, weist eine Papierschnitzel-Beschickvorrichtung, einen Zyklonabscheider, einen dem Zyklonabscheider nachgeordneten Papierschnitzel-Vorratsbunker und zumindest eine dem Papierschnitzel-Vorratsbunker nachgeordnete Fasermühle auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Papierschnitzel-Beschickvorrichtung und dem Zyklonabscheider eine Borsäure-Sprühvorrichtung oder eine Mischvorrichtung zum Mischen von Papierschnitzeln und Borsäurelösung und ein Stromtrockner angeordnet sind. In dem Stromtrockener wird überschüssiges Wasser aus den mit Borsäurelösung imprägnierten Papierschnitzeln herausgetrocknet, während das Aufbringen der Borsäurelösung auf die Papierschnitzel im Wege eines Sprühvorganges oder Mischvorganges erreicht werden kann. Der Borsäure-Sprühvorrichtung oder Mischvorrichtung ist zweckmäßigerweise ein Vorratsbehälter für Borsäurelösung zugeordnet. Die Borsäure-Sprühvorrichtung kann als Sprühturm ausgebildet sein, die Mischvorrichtung als Ringmischer mit Mischerwelle, Mischerwerkzeugen und Zellradaustritt. Zweckmäßigerweise ist der Borsäure-Sprühvorrichtung oder Mischvorrichtung eine Bandwaage für die Papierschnitzel vorgeordnet, um stets ein einwandfreies Papierschnitzel/Borsäurelösung-Verhältnis abstimmen zu können. – Der Stromtrockner kann als ein von einem Brenner bzw. dessen Heißluft beaufschlagter Rohrstrang ausgebildet sein.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Ausführungsform näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zum Durchführen des erstbeanspruchten Verfahrens.
Diese Vorrichtung weist eine Papierschnitzel-Beschickvorrichtung 1, einen Zyklonabscheider 2, einen dem Zyklonabscheider 2 nachgeordneten Papierschnitzel-Vorratsbunker 3 und zumindest eine dem Papierschnitzel-Vorratsbunker 3 nachgeordnete Fasermühle 4 auf. Nach dem Ausführungsbeispiel sind drei Fasermühlen 4 vorgesehen. Zwischen der Papierschnitzel-Beschickvorrichtung 1 und dem Zyklonabscheider 2 sind eine Borsäure-Sprühvorrichtung 5 in der Ausführungsform eines Sprühturms und ein Stromtrockner 6 angeordnet. Der Borsäure-Sprühvorrichtung 5 ist ein Vorratsbehälter 7 für Borsäure zugeordnet und eine Bandwaage 8 für die Papierschnitzel vorgeordnet. Der Stromtrockner 6 ist als ein von einem Brenner 9 bzw. dessen Heißluftstrom beaufschlagter Rohrstrang ausgebildet. Der Zyklonabscheider 2 dient zum Abscheiden der mit Borsäurelösung imprägnierten Papierschnitzel aus dem die Papierschnitzel transportierenden Luftstrom. Aus diesem Grunde ist dem Zyklonabscheider 2 ein Filter 10 für diesen Luftstrom zugeordnet.
Im Übrigen werden die feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten nach den anderen beanspruchten Verfahren in herkömmlicher Weise unter Einbindung der erfindungsgemäßen Maßnahmen hergestellt.

Claims

Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, aus einem Gipsfasergemisch mit Cellulosefasern aus Papier, insbesondere Altpapier, als Armierungsbestandteil und mit einer Borverbindung, insbesondere Borsäure, zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lösung von Borsäure in Wasser auf Papierschnitzel als Faservorprodukt aufgegeben wird und dass das überschüssige Wasser aus den Papierschnitzeln vor deren Zerfaserung (in einer Fasermühle) herausgetrocknet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine heiße Borsäure/Wasserlösung von 70 °C bis 90 °C, vorzugsweise 80 °C verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 5 bis 20 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Cellulosefasergewicht (bzw. Papierfasergewicht) eingesetzt werden.
Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, aus einem Gipsfasergemisch mit Cellulosefasern aus Papier, insbesondere Altpapier, als Armierungsbestandteil und mit einer Borverbindung, insbesondere Borsäure, zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass Borsäure als Pulver oder Granulat gemeinsam mit Papierschnitzeln als Faservorprodukt während der Zerfaserung in eine Fasermühle dosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass 15 bis 30 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Cellulosefasergewicht (bzw. Papierfasergewicht) eingesetzt werden.
Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, aus einem Gipsfasergemisch mit Cellulosefasern aus Papier, insbesondere Altpapier, als Armierungsbestandteil und mit einer Borverbindung, insbesondere Borsäure, zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit, wonach aus gemahlenem Gips und Schleifstaub (von in der Endfertigung geschliffenen Gipsfaserplatten) ein Gipsgemisch hergestellt wird und das Gipsgemisch mit den Cellulosefasern gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Borsäure als Pulver im Zuge des Mischvorganges zudosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass 35 bis 50 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Fasergewicht (bzw. Papierfasergewicht) zugemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 9 Gew.-%, Schleifstaub zugegeben werden.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Papierschnitzel-Beschickvorrichtung, einem Zyklonabscheider, einem dem Zyklonabscheider nachgeordneten Papierschnitzel-Vorratsbunker und zumindest einer dem Papierschnitzel-Vorratsbunker nachgeordneten Fasermühle, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Papierschnitzel-Beschickvorrichtung (1) und dem Zyklonabscheider (2) eine Borsäure-Sprühvorrichtung (5) oder eine Mischvorrichtung zum Mischen von Papierschnitzeln und Borsäurelösung sowie ein Stromtrockner (6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Borsäure-Sprühvorrichtung (5) oder Mischvorrichtung ein Vorratsbehälter (7) für Borsäurelösung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Borsäure-Sprühvorrichtung (5) oder Mischvorrichtung eine Bandwaage (8) für die Papierschnitzel vorgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Borsäure-Sprühvorrichtung (5) als Sprühturm ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischvorrichtung als Ringmischer mit Mischerwelle, Mischwerkzeugen und Zellradaustritt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromtrockner (6) als ein von einem Brenner beaufschlagter Rohrstrang ausgebildet ist.