DE10336569B4

DE10336569B4 - Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten und Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten

Info

Publication number: DE10336569B4
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: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-08-09
Also published as: DE10336569A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, wobei auf Papierschnitzel eine Lösung von Borsäure in Wasser aufgegeben wird,
wobei die Papierschnitzel derart getrocknet werden, dass die Borsäure in den Hohlräumen der Papierfasern und/oder zwischen den Faserfibrillen auskristallisiert und das überschüssige Wasser ausgetrieben wird und
wobei die so behandelten Papierschnitzel in einer Fasermühle zerfasert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten. Zur Herstellung wird ein Gipsfasergemisch mit Papierfasern, insbesondere aus Altpapier, als Armierungsbestandteil und mit Borsäure zur Erhöhung der Feuerwiderstandsfähigkeit verwendet.

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 ).

Aus der DE 694 05 385 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von flammhemmenden faserigen Produkten bekannt, bei welchem Recyclingpapier zunächst in grobe Stücke zerrissen und anschließend zu dem auf Papier basierenden Material 2 bis 8% wasserfreies Borat zugegeben wird und das gemischte Material anschließend in einem Scheiben-Refiner zu relativ groben Flocken entfasert wird.

Ferner kennt man aus der DE 25 46 130 C2 eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von schall-, wärme- und feuerisolierendem Material aus einer Mischung aus Fasermaterial, z. B. Papier und einer Pulverkomponente aus einer schwerentflammbarmachenden Substanz, z. B. einer pulverisierten Borsäure. Die Vorrichtung weist eine Hammermühle und Zuführeinrichtungen zum Zuführen von Fasermaterial und Pulverkomponente in einen Einlass der Hammermühle sowie einen Auslauf auf, an dem das mit der Pulverkomponente imprägnierte aufgeschlossene Fasermaterial aus der Hammermühle austritt.

Schließlich ist aus der DE 36 41 464 A1 eine Wärmedämmplatte bekannt, die aus einer Mischung aus auf Flocken zerkleinertem und mit fäulnishemmenden Zusätzen vorbehandelten Papier sowie natürlichen Fasern hergestellt wird. Bei den fäulnishemmenden Zusätzen kann es sich um Borate handeln.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten anzugeben, bei welchem die Beeinflussung des Abbindeverhaltens des Gipses durch die Borsäure minimiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Dabei wird eine Lösung von Borsäure in Wasser auf Papierschnitzel als Faservorprodukt aufgegeben und das überschüssige Wasser aus den Papierschnitzeln vor deren Zerfaserung herausgetrocknet. 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 die Borsäure kristallisiert bei der Trocknung der Papierschnitzel in den Hohlräumen der Papierfasern bzw. zwischen den Faserfibrillen aus. 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.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, bei welchem aus feinem gemahlenen Gips in der Halbhydratphase und Schleifstaub von in der Endfertigung geschliffenen Gipsfaserplatten ein Gipsgemisch hergestellt wird und wobei das Gipsgemisch mit den Papierfasern 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, wobei auf Papierschnitzel eine Lösung von Borsäure in Wasser aufgegeben wird, wobei die Papierschnitzel derart getrocknet werden, dass die Borsäure in den Hohlräumen der Papierfasern und/oder zwischen den Faserfibrillen auskristallisiert und das überschüssige Wasser ausgetrieben wird und wobei die so behandelten Papierschnitzel in einer Fasermühle zerfasert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine heiße Borsäure/Vasserlösung von 70 °C bis 90 °C, vorzugsweise 80 °C verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei 5 bis 20 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Papierfasergewicht eingesetzt werden.
Verfahren zum Herstellen von feuerwiderstandsfähigen Gipsfaserplatten, wobei aus gemahlenem Gips und Schleifstaub von in der Endfertigung geschliffenen Gipsfaserplatten ein Gipsgemisch hergestellt wird, wobei das Gipsgemisch mit zerfasertem Papier gemischt wird, und wobei Borsäure als Pulver im Zuge des Mischvorganges zudosiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei 35 bis 50 Gew.-% Borsäure bezogen auf das Papierfasergewicht zugemischt werden.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei 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, wobei 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 7, wobei der Borsäure-Sprühvorrichtung (5) oder Mischvorrichtung ein Vorratsbehälter (7) für Borsäurelösung zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Borsäure-Sprühvorrichtung (5) oder Mischvorrichtung eine Bandwaage (8) für die Papierschnitzel vorgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Borsäure-Sprühvorrichtung (5) als Sprühturm ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Mischvorrichtung als Ringmischer mit Mischerwelle, Mischwerkzeugen und Zellradaustritt ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der Stromtrockner (6) als ein von einem Brenner beaufschlagter Rohrstrang ausgebildet ist.