DE1908286B2

DE1908286B2 - Verfahren zur herstellung von mit einem dekorativen ueberzug versehenen gipskartonplatten

Info

Publication number: DE1908286B2
Application number: DE19691908286
Authority: DE
Inventors: Alphonse Raymond Chicago Wallen, III (VStA)
Original assignee: United States Gypsum Co, Chicago, 111 (VStA)
Priority date: 1968-02-20
Filing date: 1969-02-19
Publication date: 1977-08-04
Also published as: NL6902404A; IE32948B1; US3507684A; GB1250411A; DK126307B; FR2002274A1; DE1908286A1; JPS4947013B1; IE32948L; NO126315B; LU58023A1; BE728651A; FR2002274B1

Description

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Es ist im allgemeinen üblich, Gipskartonplatten mit Papierbeschichtung dadurch herzustellen, daß auf eine Papierbahn eine wäßrige Aufschlämmung des gebrannten Gipses aufgeschichtet wird, woraufhin auf die Aufschlämmung eine zweite Papierfolie aufgetragen wird, danach die Kanten der unteren Papierfolie aufgebogen und an der oberen Papierfolie befestigt werden, und die so erhaltenen Platten auf die gewünschten Abmaße beschnitten werden. Das Ganze wird bis zur Aushärtung des Gipskerns unterstützt und nach dem Beschneiden zur Entfernung überschüssiger Feuchtigkeit des Plasters in einem Ofen erwärmt.

Um das Entweichen von Wasserdampf aus dem Kern zu ermöglichen, sollten die Papierfolien eine genau eingestellte Porosität haben, die nach TAPPI T460m-49 oder ASTM D 726-58 bestimmt wird. Dabei handelt es sich um die Ermittlung der Zeit in Sekunden, die 100 ecm Luft benötigen, um durch eine Fläche von 6,45 cm² des Papiers zu dringen. Hohe Werte beziehen sich also auf dichte Papiere mit wenigen und/oder kleinen Poren. Bei der Herstellung von Kartonplatten verwendet man im allgemeinen Papierfolien, welche Luftdurchlässigkeitswerte von etwa 250 s besitzen; jedoch kann man unter bestimmten Umständen und unter Einhaltung von Verfahrensbedingungen, <>o um ein Ausblasen zu vermeiden, auch Papiere mit längeren Zeiten, nämlich etwa 500 s anwenden.

Bei den Gipskartonplatten handelt es sich nicht um ein homogenes Material, so daß bei deren Herstellung die verschiedensten Probleme auftreten. Ist z. B. die ^(l5 Kartonplatte bereits gebildet, sie jedoch noch feucht, so ist die Bindung zwischen den Papierfolien und dem aushärtenden Plasterkern außerordentlich gering, so daß bereits übliche Trockengeschwindigkeiten und UnregelmäßiEkeiten bei der Kernbindung diese schwachen Bindungskräfte stören können, so daß während des Trocknens, wenn also die Feuchtigkeit aus dem Kern ausgetrieben wird, das Papier von dem Kern abgehoben werden kann. Dies kann zu weiteren Schwierigkeiten führen, wenn das abgehobene Papier Feuer fängt und damit zu einer schweren Betriebsstörung führt.

Man hat lange Zeit nach einem Verfahren zur Herstellung dekorativer Gipskartonplatten gesucht, jedoch war man der Ansicht, daß die Aufbringung eines feuchten dekorativen Überzugs auf nur einer Seite der noch feuchten Gipsplatte zu einem Verziehen führen würde, was seinerseits wieder zu Schwierigkeiten im Trockenofen führen kann. Um derartige Probleme auszuschalten, wurden bisher dekorative Papiere auf eine der Papierverkleidungen der getrockneten Kartonplatten in einer getrennten Verfahrensstufe laminiert. Dies ist eine zusätzliche Kostenbelastung des Fertigprodukts.

Es wurde auch bereits versucht, dekorative Kartonplatten dadurch herzustellen, daß man die Dekoration direkt auf eine der Papierbahnen, bevor diese zu der laminierten Gipskartonplatte verarbeitet wurde, aufgebracht worden ist. Dieser Versuch hatte den Nachteil, daß eine weitere Verfahrensstufe des Papiers vorzusehen ist und daß sich daraus wieder einige Beschränkungen hinsichtlich der Herstellung der Kartonplatten ergeben. Erfolgt die Herstellung der Kartonplatten auf übliche Weise und die dekorative Fläche der Papierbahn befindet sich an der Unterseite auf dem Förderband, sn kann dies zu einer Beschädigung dieser Fläche durch das Förderband führen. Andererseits sind besondere Maßnahmen zur Kantsnbearbeitung des Fertigprodukts erforderlich, wenn man die dekorative Fläche an der Papierbahn anbringt, die die zweite Seite der Plasterformkörper bedecken soll.

Aus der AU-PS 1 14 543 ist ein Verfahren zur Herstellung von Gipskartonplatten bekannt, wobei in der Produktionsstraße auf die noch feuchte Platte eine kunststoffhaltige Plasteraufschlämmung aufgetragen wird. Um die Entfernung des Wassers aus dem Gipskern zu ermöglichen, ist die Papierbahn, auf die die Plasteraufschlämmung aufgetragen wird, zweckmäßigerweise gelocht. Für diesen Lochvorgang benötigt man jedoch vor der Papierzuführung eine eigene Verfahrensstufe, um in die von der Rolle kommenden Papierbahnen die entsprechenden Perforierungen einzubringen, bevor sie auf den Gipskern aufgelegt werden können.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von mit einem dekorativen Überzug versehenen Gipskartonplatten aus einem aus einer wäßrigen Aufschlämmung von gebranntem Gips hergestellten Plasterkern zwischen zwei wasserdampfdurchlässigen Papieren, von den zumindest das mit dem Überzug versehene Papier zur Erleichterung der Trocknung mit Löchern versehen ist, wobei die Oberfläche des einen Papiers zur Erzeugung des dekorativen Überzugs mit einer wäßrigen Überzugsmasse beschichtet wird, während der ausgehärtete Piasterkern noch feucht ist, worauf die Feuchtigkeit aus der Auftragsmasse entfernt und die Platte getrocknet wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine Auftragsmasse aufbringt, die Sand enthält, der in das Papier zur Herstellung von Löchern eingepreßt wird.

Dadurch wird in einem Arbeitsgang nicht nur eine texturierte Oberfläche erhalten, sondern auch die

Trocknung von Auftragsmasse und Plasterkern durch das zumindest teilweise durchlöcherte Papier erleichtert. Getrocknet wird vorzugsweise bei einer Temperatur über 232°C. Die Durchlässigkeit der Papierbahn erreicht im wesentlichen Werte, die nicht nennenswert unter denen für nicht beschichtetes Papier liegen.

Der Plasterkern kann Porengips sein, also hergestellt werden aus einer geschäumten Aufschlämmung von gebranntem Gips in Wasser.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Beschichtungsmasse eine Polyvinylacetatemulsion als Bindemittel und gegebenenfalls eine Acryl-Emulsion zur Erhöhung der Viskosität, wie man sie z. B. zur Herstellung von texturierten Oberflächen wünscht.

Das Auftragsgewicht kann gering sein und bis herunter zu 24,3 g/m² betragen. Dies ist eine minimale Bedeckung bei dieser geringen Konzentration. Glatte Schichten mit über etwa 48,5 g/m² neigen dazu, nur geringe Durchlässigkeit zu haben. Jedoch kann man texturierte Schichten bis zu Auftragsgewichten von etwa 365 g/m² und darüber herstellen, um den gewünschten Oberflächeneffekt zu erreichen, wobei sich noch immer eine annehmbare Durchlässigkeit entwikkelt.

In folgender Tabelle I sind zwei Rezepturen für Auftragsmassen angeführt.

Tabelle I

IS

	A	—	B
Wasser	450	—	400
Phenylmercuriacetat	1	—	1
Triäthanolamin	375	10
Netz- und Dispersionsmittel	85	2
Entschäumer	240	4
Ton		335
T1O2-Pigment	—	125
Polyvinylacetat-Emulsion,	—	240
55% Feststoffgehalt	—
Äthylenglykol	—	5
Vorgeimisch Acrylat —	350	20
Eindicker im Wasser	50
Hexylenglykol	10
Sand	350

3°

35

40

45

Als Polyvinylacetat kann man eine Emulsion des Homopolymeren mit einer Teilchengröße von etwa 0,5 bis 3 μιτί anwenden.

Der Ton kann ein weißer, mit Wasser gewaschener Ton mit einer Teilchengröße über etwa 0,7 μΐη, vorzugsweise etwa 4,8 μίτι sein. Gröberkörniger Ton ss führt zu poröseren Überzügen.

Die einfacher aufgebaute Masse A obiger Tabelle zeigt eine gewisse Abhängigkeit der Viskosität von pH-Wertänderungen. Durch die Eindicker-Emulsion der Masse B erhält man eine größere Stabilität. Als Eindicker kann man ein säurehaltiges vernetztes Acirylsiäure-Emulsionsmischpolymerisat verwenden. Die Viskosität der Masse wurde durch Zusatz von 10 Teilen Triäthanolamin auf eine Viskosität von 220 bis Brabender-Einheiten (7,9 mm Rührer) eingestellt. <·5

Eine brauchbare Viskosität für die Auftragsmasse liegt zwischen 190 und 260 Brabender-Einheiten, jedoch kann man für stark textuierte Überzüge auch über gehen. Cellulosehaltige Eindicker wie Methylcellulose sind unbrauchbar.

Als Netz- und Dispersionsmittel kann man anioniscne Polymerisate wie das Natriumsalz einer polymeren Carbonsäure anwenden.

Als Entschäumer eignen sich nicht-ionische Flüssigkeiten.

Als Sand verwendet man zweckmäßigerweise weißen Quarzsand einer Siebanalyse von 0% über 0,42 mm, 50% 0,297 bis 0,42 mm und 0% unter 0,15 mm.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Kartonplatten soll das Unterpapier etwa 76 mm breiter sein als die Platte. Dieses Unterpapier wird auf ein Förderband gelegt. Eine übliche wäßrige Aufschlämmung von gebranntem Gips oder Stukkaturgips mit etwa 50 Gew.-% Wasser wird auf das Unterpapier aufgetragen und schließlich das Deckpapier mit einem Porositätswert von 150 bis 180 s aufgelegt. Die Kanten des Unterpapiers werden nach aufwärts gebogen und über das Deckpapier geschlagen. Die Kartenplatte wird auf eine Stärke von etwa 12,7 mm und eine Breite von etwa 1,3 mm geformt Dieses Verfahren läßt sich mit einer Produktionsgeschwindigkeit von etwa 20 m/min bis auf eine Geschwindigkeit über 35 m/min durchführen. Bei Fortschreiten der Kartonplatten im Produktionsgang erfolgt eine Hydratisierung des gebrannten Gipses und damit eine Aushärtung nach etwa 8 min auf beträchtliche Härte. Eine Auftragsmasse entsprechend der Rezeptur B wurde auf die obere Fläche des Deckpapiers mit Hilfe von Auftragswalzen aufgebracht. Die Auftragsmenge entsprach 218 bis 242 g/m². Nun wird die Bauplatte abgelängt; der Überzug ist inzwischen stumpf geworden, ist aber noch weich.

Die überzogenen Kartonplatten werden dann in einen Trockner, der drei Zonen aufweist, eingebracht. Die erste Zone, die etwa ¹A der Gesamtlänge ausmacht, hat eine Lufttemperatur von etwa 253°C. In der Mittelzone mit etwa der halben Ofenlänge herrscht eine Temperatur zwischen 250 und 260°C und in der letzten Zone nur noch 124°C. Für diese Platten muß man mit einer Trockenzeit von etwa 45 min rechnen. Stärkere Platten brauchen bis zu 90 min. Manchmal ist es wünschenswert, das Unterpapier, z.B. mit einer Stachelwalze, zu durchstechen, um das Trocknen zu erleichtern.

Bei diesem Trocknen durchdringt die gesamte aus dem Kern ausgetriebene Feuchtigkeit als Wasserdampf die beiden Papiere. Aus diesem Grund muß der Porosität oder Luftdurchlässigkeit des überzogenen Deckpapiers eine besondere Bedeutung beigemessen werden. Zwei Proben des beschichteten Papiers wurden von dem getrockneten Formkörper abgenommen und die Porosität ermittelt. Es zeigte sich, daß Luft in einer Menge von 100 ecm zum Durchtritt 422 bzw. 437 s benötigte.

Die getrocknete Masse des Überzugs war so wasser- und scheuerfest, daß sie dem Standard - Abwaschtest mit über 500 Zyklen nach Gardner — für Schnellprüfung mit einem geschätzten Gewichtsverlust von weniger als 1 % der Überzugsmasse überstand.

Die Erfindung wird an folgendem Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Mit den oben beschriebenen Aultragsmassen A und B, gegebenenfalls ohne Sand, wurden Papiere beschichtet. Ohne Sand erhielt man auf dem Papier eine weiße glatte Oberfläche. Es wurden zwei verschiedene Papiere

angewandt entsprechend den Proben 1,2 bzw. 21 bis 26. lede Probe des beschichteten Papiers wurde in zwei Hälften geteilt. Die eine Hafte wurde in einem Ofen 15 min bei 149⁰C und die andere bei Raumtemperatur von 21°C und 50% relativer Feuchte getrocknet. Durch Auswiegen wurde das Auftragsgewicht an Feststoffen ermittelt. Die Porosität oder Luftdurchlässigkeit wurde an den trockenen Proben unter Verwendung einer weichen Kautschukdichtung zur entsprechenden Abdichtung zwischen Probe und Vorichtung bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefaßt. Die geringen Unterschiede in der Porosität zwischen luftgetrockneten und ofengetrockneten Proben ist nicht bemerkenswert, wenn die Bestimmungen an so wenigen Proben vorgenommen werden, da es sich bei diesen Prüfmethoden um nicht sehr empfindliche Methoden handelt.

Aus der Probe 1 ergibt sich der Einfluß des Sandes auf die Luftdurchlässigkeit der beschichteten Papiere. In diesem Fall entsprach die Auftragsmasse der Rezeptur A bzw. bei Probe 25 der Rezeptur B. Bei der Probe 25 betrug das Auftragsgewicht nicht ganz das 1Ofache des Gewichts der Probe 22, was nur zu einem mäßigen Anstieg der Beeinträchtigung des Luftdurchtritts führte.

Daß die mit sandhaltigen Massen beschichteten Proben 1 und 25 so durchlässig sind, ist überraschend, insbesondere im Hinblick auf das hohe Auftragsgewicht und die verhältnismäßig große Stärke. Die Prüfung unter dem Mikroskop an diesen beschichteten Platten zeigt, daß das Sandkorn oft fast vollständig in dem Papier eingebettet wird unter der Druckeinwirkung der Auftragswalzen. Dadurch wird zumindest teilweise das Papier durchlöchert und damit der Luftdurchtritt erleichtert.

Tabelle II

Probe

Auftragmasse

Auftragsgewicht

(g/m')

Porosität

1	A	363	180 ofentrocken
2			50 ofentrocken
21	Β»)	27,1	400 ofentrocken
22	Β»)	32,4	440 lufttrocken
			340 ofentrocken
23	B*)	70	1200 lufttrocken
			1300 ofentrocken
24	Β»)	94	1920 lufttrocken
			1920 ofentrocken

Probe	Atiftrag- masse
25	B
26	-
·) Ohne	Sand.

Auftrufcs-

gewichi

(g/m*)

310

l'oi'osiliil

600 lufttrocken
440 ofentrocken
148 lufttrocken
120 ofentrocken

Betrachtet man nun die Proben 21 bis 24, so zeigt sich, daß bei steigendem Gewicht der sandfreien Auftragsmasse der Porositätswert ebenfalls zunimmt.

Die Stärke des getrockneten Überzugs wird anhand der Proben 21 bis 25 mikroskopisch bestimmt. Es werden hierfür zwei Proben des überzogenen Papiers angefertigt und zwar a) indem die Papiere mit einer Schere beschnitten wurden, wodurch zweifellos eine gewisse Kompression stattfand und b) Beschneiden in Querrichtung mit einem Messer, wodurch möglicherweise eine geringfügige Ausdehnung erfolgt. Diese Musterstreifen wurden nun zur mikroskopischen Bestimmung der Auftragsschichtdecke montiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 111 zusammengefaßt.

	Tabelle III	Auftrags gewicht (g/m-')	Schichtdicke, a)	lim b)
3°	Probe	27 304	20- 50 100-150	40- 80 150-250
"iS	21 25

Die in Tabelle II aufgeführten Porositatswcrte für luftgetrocknete und ofengetrocknete Papiere sind nicht

.,o sofort für den Feuchtigkeitsdurchtritt verfügbar, da der Überzug, wie er ursprünglich aufgebracht wurde, infolge seines Wassergehalts nur eine sehr geringe Luftdurchlässigkeit· aufweist. Erst nachdem zumindest ein Teil dieses Wassers entfernt ist, wird das Papier geeigneter für das Trocknen des Kerns und damit für den Durchtritt der Feuchtigkeit aus dem Plasterkern.

Ein Teil des Wassers kann aus der Beschichtung durch Einsaugen in das Papier entfernt werden, wenn das Papier selbst nicht weitgehend geleimt ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit einem dekorativen Überzug versehenen Gipskartonplatten aus einem aus einer wäßrigen Aufschlämmung von gebranntem Gips hergestellten Plasterkern zwischen zwei wasserdampfdurchlässigen Papieren, von denen zumindest das mit dem Überzug versehene Papier zur Erleichterung der Trocknung mit ι ο Löchern versehen ist, wobei die Oberfläche des einen Papiers zur Erzeugung des dekorativen Überzugs mit einer wäßrigen Auftragsmasse beschichtet wird, während der ausgehärtete Plasterkern noch feucht ist, worauf die Feuchtigkeit aus der Auftragsmasse entfernt und die Platten getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Auftragsmasse aufbringt, die Sand enthält, der in das überzogene Papier zur Herstellung von Löchern eingepreßt wird. ^o

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Gipskartonplatten bei einer Temperatur über 232°C trocknet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Auftragsmasse in einer Menge aufbringt, die einem Auftragsgewicht von 24,3 bis 36,5 g/m² Feststoffe entspricht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Auftragsmasse aufbringt, die Sand einer Körnung über 0,297 mm enthält.