DE2453383A1

DE2453383A1 - Glasfaserverstaerkte verbundgipsplatte

Info

Publication number: DE2453383A1
Application number: DE19742453383
Authority: DE
Inventors: Robert P Dierks; Robert J Rillie
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1975-05-22
Also published as: CA1029645A; BE822070A; FR2250874B1; JPS5753307B2; JPS5079512A; AU6905574A; FR2250874A1

Description

Dipl.-Ing. G.W.Schmidt ^ _NoVi

8 München 5
Buttermelcherstraße 19

United States Gypsum Company, Chicago, Illinois, V.St.A.

Glasfaserverstärkte Verbundgipsplatte

Die Erfindung betrifft eine glasfaserverstärkte Verbundgipsplatte.

Wandplatten aus rehydratisiertem Gipsmörtel bestehen gewöhnlich aus einem Gipskern von einheitlicher Dichte, der beidseitig mit Papierdeckblättern bedeckt ist. Derartige Platten können in Massenproduktion so billig hergestellt werden, dass sie weitgehend die bisherigen Bautechniken unter Verwendung von Holzplatten oder Gipsmörtel verdrängten. Die Verwendung derartiger Wandplatten hat stark zugenommen, für spezielle Verwendungszwecke, wie Wände in Hochhäusern, sind jedoch gewisse Anforderungen noch nicht erfüllt.Insbesondere müssen Schachtwände für Aufzugschächte, Luftrückführschächte und Treppenhäuser in manchen Fällen sehr strengen Feuerbestimmungen geniigen* So tendieren die städtischen Feuerbestimmungen immer mehr auf eine Feuersicherheitsbewertung von 0-0-0 für die offenliegende Oberfläche von Aufzugschächten hin. Diese Bewertung bedeutet eine Flammenausbreitungsgeschwindigkeit von 0, eine Rauchentwicklung von 0 und eine Bildung von giftigen Gasen von 0. Es war nicht möglich, derartige Feuersicherheitsbewertungen mit papierbedeckten Wandplatten zu erzielen, da die Papierdeckblätter brennbar sind, oder zumindest Rauch entwickeln. Die Papierdeckblätter sind auch insofern nachteilig, als sie die Trocknungszeit der Platte während der Herstellung beträchtlich verzögern.

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Ein weiteres, spezielles Problem bei einigen Aufzugschächten besteht darin, dass durch Windbelastung eine konstante Biegung der Wandplatte verursacht wird. Bei Verwendung zum Bau von derartigen Wänden müssen die Wandplatten daher eine gute Biegefestigkeit aufweisen, eine Eigenschaft, die bei rehydratisiertem Gipsmörtel allein aufgrund des niedrigen Reissmoduls von Gips nicht zu erzielen ist.

Einige in neuerer Zeit hergestellte Wandplatten enthalten verschiedene Bestandteile, welche die Platte feuerbeständig machen. Beispielsweise wurden Glasfasern von etwa 1,3 cm Länge in den Kern der papierbedeckten Gipswandplatten zum Auskleiden von Aufzugschachtwänden in einer Menge von etwa 0,25 Gew.^, bezogen auf das Gewicht der Platte, eingearbeitet. Derartige Fasern sind jedoch nicht lang genug, um die Biegefestigkeit der Platte wesentlich zu verbessern, da die Konzentration nicht ausreicht und bei dieser Länge die Zugfestigkeit der Fasern grosser ist als ihre Herausziehfestigkeit.

In der neuseeländischen Patentschrift Nr. 155 679 ist ein Verfahren beschrieben, gemäß welchem sich Gipsplatten unter Verwendung von Glasfasern verschiedener Längen herstellen lassen, die im allgemeinen über die ganze Masse des rehydratisierten Gipsmörtels verteilt sind· Bei diesem Verfahren sind keine Papierdeckblätter erforderlich. Das Verfahren zum Herstellen dieser Platten ist aber schwierig, zeitraubend und erfordert die Anwendung einer beträchtlichen Menge Glasfasern, da diese mehr oder weniger einheitlich in der ganzen Platte verteilt sind.

Die Erfindung schafft eine Gipsplatte mit erhöhter Festigkeit, bei der sich die zellulosehaltigen Deckblätter erübrigen, die strengen Feuersicherheitsbestimmungen genügt und die eine gute Biegefestigkeit aufweist. Insbesondere schafft die Erfindung eine verstärkte Gipsplatte mit zwei gegenüberliegenden Ober- ' flächen, die in Eckflächen enden und die rehydratisierten Gipsmörtel und Glasfasern enthalten. Die Glasfasern sind selektiv

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in dem Gipsmörtel dispergiert und bilden somit verstärkte Gipsmörtelteile unter der Oberfläche, unter welcher diese Fasern konzentriert sind; sie enthalten einen Gipsmörtelkernteil, der sich zwischen den verstärkten Teilen befindet und praktisch frei von Fasern ist, wobei die verstärkten Teile eine Gipsmörteldichte aufweisen, die praktisch grosser als diejenige des Gipsmörtels des Kernteiles ist, wobei die Platte eine erhöhte Biegefestigkeit aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer verbesserten Gipsplatte mit erhöhter Biegefestigkeit, ohne dass brennbare oder rauchbildende Bestandteile erforderlich sind.

Dabei wird verlangt, dass die erfindungsgemässe Platte sich billig herstellen lässt und dass die Kosten des Materials ausserst gering sind.

Die erfindungsgemässe Platte soll sich in kürzerer Zeit als die bekannten Platten und mit geringeren Kosten herstellen lassen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung weiter erläutert:

Die Zeichnung stellt einen schematischen, teilweise abgebrochenen Schnitt durch eine erfindungsgemäss ausgebildete Platte dar.

Die erfindungsgemässe Platte eignet sich besonders zum Herstellen von Schächten, wie z.B. für Aufzugschächte. Sie lässt sich jedoch auch für andere Wand- oder Deckenkonstruktionen verwenden, insbesondere falls die äußere Fläche zumindest auf einer Seite der Wand ohne Rauchentwicklung sein soll« Die aussere Gipsmörteloberfläche kann dazu verwendet werden, der Wand ein verputztes Aussehen zu geben.

In der Zeichnung ist eine verstärkte Gipsplatte 10 aus rehydratisiertem Gipsmörtel dargestellt, mit einem Kernteil mit einer Schicht 12 und äusseren verstärkten Teilen oder Schichten lk oder l6, zwischen denen sich der Kernteil befindet. Gemäss einem

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Merkmal der Erfindung weist der Kernteil eine verhalnismässig geringe Dichte auf und ist im wesentlichen frei von Glasfasern, während in den verstärkten Teilen Ik und 16 Glasfasern 18 dispergiert sind und diese Teile eine verhälnisraässig grosse Dichte aufweisen. Die Dichte ist allgemein in jeder Schicht konstant.

Vorzugsweise ist jede Schicht selbst Seite an Seite entlang den inneren Flächen 19 der Schichten durch interkristall±nz& Wachstum an die nächste Schicht gebunden. Dies wird am besten erreicht, indem man jede Schicht auf die untere Schicht giesst, unmittelbar nachdem diese gegossen wurde. In diesem Fall besteht die Grenzfläche zwischen den benachbarten Schichten Ik, 12 und l6 nicht aus einer scharf definierten Ebene, sondern sie ist unregelinässig und abgestuft. Falls eine scharf definierte Zwischenfläche erzeugt werden soll, kann man einen üblichen Kleber verwenden und die drei getrennt gegossenen und getrockneten Schichten damit verkleben.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung bilden die gegenüberliegenden Flächen 20 der Schichten 14 und 16 die Oberflächen der Wandplatte. Dabei entsteht eine Oberfläche 20, die bei Einwirkung einer Flamme keinen Rauch bildet. Ein weiterer Vorteil beruht auf der Tatsache, dass die Verdampfung von überschüssigem Wasser beim Trocknen in einem Trockenofen nicht durch <Sine Deckplatte behindert wird. Auf diese Weise wird die Herstellungszeit verkürzt.

Die Platte 10 endet in vder Eckoberflächen 22, wie dies üblich ist, die ebenfalls frei liegen können. Die Oberflächen 22 fallen vorzugsweise mit den Eckflächen des Kernteils 22 zusammen, so dass der Kernteil dieselbe Länge undBreite wie die gesamte Platte aufweist.

Die Dichte des Teils 12 kann zwischen etwa 0,56 g/cnr bis etwa 1,04 g/cm schwanken. Die niedrigere Dichte erreicht man vorzugsweise durch Einbringen von beträchtlxchen Mengen von Schaum

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in an sich bekannter Weise. Die Teile l4 und l6 weisen eine beträchtlich grössere Dichte als der Teil 12 auf, und diese grössere Dichte kann zwischen etwa 0,64 und etwa 1,20 g/cm schwanken. Diese Dichtenbereiche können für spezielle Produkte nach beiden Richtungen hin erweitert werden. Derartige Produkte können gemäss der Erfindung unter Verwendung von formulierten Gipszementen hergestellt werden, die aC-Calcxumsulfathalbhydrat, ein Härtungsmodifizxerungsmittel, wie proteinhaltige Verzögerungsmittel, und ein Wasserverringerungsmittel, wie Gummiarabicum, enthalten. Beispielsweise kann die Dichte der Teile Ik und 16 sogar etwa 1,76 g/cm³ betragen, falls "SUPER X HYDRO-STONE" Gipspulver der United States Gypsum Company verwendet wird. Durch Schäumen dieses Materials lassen sich sehr niedrige Dichten in der Grössenordnung von etwa 0,32 g/cm für die Schicht 12 herstellen.

Die verwendeten Glasfasern 18 können in Form von Strähnen, einer fortlaufenden Strangmatte oder Kombinationen von zerkleinerten Pasern und kontinuierlichen Strängen oder Matten vorliegen oder aus verschiedenen Arten bestehen, wie sie in der neuseeländischen Patentschrift Nr. 155 679 beschrieben sind. Auf jeden Fall sollen die Fasern unregelmässig angeordnet oder verwebt sein und eine Länge von wenigstens 13 mm aufweisen. Die Menge der Glasfasern in jeder Schicht soll zwischen etwa 2 und 10$ des Trockengewichts des entsprechenden Teils oder der Schicht betragen, falls die Fasern in zerkleinerter Form vorliegen. Eine geringere Menge reicht nicht zur Erzielung einer ausreichenden Biegefestigkeit aus. Eine Menge von mehr als 10°/o ist dagegen sehr schwierig in die Gipsaufschlämmung einzuarbeiten. Falls die Verstärkung in Form eines kontinuierlichen Strangs oder einer fortlaufenden Matte vorliegt, ist das Verhältnis von wirksamer Faseroberfläche zu ihrem Gewicht geringer, und es muss daher eine grössere Menge angewendet werden.

Der Durchmesser der Glasfasern ist nicht wichtig und schwankt gewöhnlich zwischen etwa 0,0038 und etwa 0,0013 rnm.

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Unabhängig von der Gesamtdicke der Platte muss jede Schicht eine Mindeststärke von 3,2 mm aufweisen. Vorzugsweise sollen die äusseren Schichten 14 und 16 wegen ihrer erhöhten Dichte und ihres Gehaltes an Glasfasern nur diese Mindeststärke auf weisen. Der Kernteil 12 soll zur Materialersparnis eine möglichst grosse Stärke aufweisen.

Als Beispiel wurde eine 2,5k cm starke Platte gemäss der obi gen Beschreibung hergestellt, wobei die Eigenschaften in der folgenden Tabelle Nr.1 zusammengestellt sind:

Tabelle 1

Schicht	Stärke ("a"oderⁿb")	19,	Dichte ( g/cnr*)	% Glas fasern
12	et Aira	3,	0,70	0
14	etwa.	3,	1,03	6,7
16	etwa	,0 mm	1,03	6,7
, 2 mm
,2 mm

durchschnittliche Faserlänge

etwa 22,9 am etwa 22,9 om

Die Glasfasern bestanden aus "825 ^DA" kontinuierlichen Strähnen, erhalten von der Firma Owens-Corning und geschnitten in 23 cm lange Stücke, die unregelmässig zusammengewebt waren. Der Durchmesser der Fasern in diesen Strähnen betrug zwischen etwa. 0,009 und etwa. 0,013 mm. Der Mörtel wurde in an sich bekannter Weise hergestellt. Die Platte wurde durch Giessen der Schicht; l6 auf eine Form aus einer rostfreien Stahlplatte mit Aluminiumleisten an den Seiten hergestellt. Eine herkömmliche Verbindung zum Verhindern des Anhaftens würde auf die Form gegeben. Vor dem Aushärten der Schicht 16 wurde die Schicht 12 darübergegossen und unmittelbar danach, die Schicht Ik, Die Gesamtdichte der so erhaltenen Verbundplatte betrug 0,83 g/cm .

Diese Platte wurde bei 38⁰G bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und dann in Stücke von 15,2 χ 30,5 cm geschnitten. Diese Stücke wurden auf einer Tinius Olsen Testing Machine auf ihre Biegefestigkeit untersucht. Mit Ausnahme des oben beschriebenen Trockenverfahrens und der Belastung des Stückes in der Mitte einer Spannweite zwischen den Auflagern von 25,4 cm wurden die

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ASTM C 473-Standardverfahren angewendet. Zwei 2,54 cm starke, in herkömmlicher Weise mit Papier bekleidete Gipsplatten, die von der United States Gypsum Company als "Schachtwandauskleidung" geführt werden und die die unten angegebene Dichte aufwiesen, wurden auf ähnliche Weise hergestellt und als Vergleichsproben untersucht. Bei den Vergleichsproben wies die Richtung der. Spannweite des Stückes die maximale Festigkeit auf. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Nr.2 zusammengestellt:

Tabelle 2 - ·

Plattenart Biege- Durchbiegung Plattenfestigkeit bis zum Bruch dichte

erfindungsgemässe „

Dreischichten- 189 kg 2,72 mm 0,83 g/cnr platte

Vergleichsprobe „

Nr. 1 95.3 kg 2,46 mm 0,8Ό g/cm^J

Vergleichsprobe

Nr.2 100 kg 2,4l mm . 0,81 g/cm^J

Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässe Platte eine beträchtlich höhere Biegefestigkeit aufwies. Aufgrund der zentralen Symmetfieebene in der Platte ist diese Festigkeit in Bezug auf jede der beiden Plattenoberflächen die gleiche.

Die obengenannte Platte kann am Fliessband unter Verwendung von drei verschiedenen Mischern entlang eines Stahl- oder Plastikbands mit Seitenschienen hergestellt werden. Eine herkömmliche Verbindung zum Verhindern des Anhaftens ermöglicht das Abnehmen der Platte von dem Band. Abstreifbare Plastikfolien können ebenfalls verwendet werden, um die Bildung der Platte während des Härtens zu regeln.

Die obige Beschreibung gibt lediglich bevorzugte Ausführungs-

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formen der Erfindung wieder. Beispielsweise können aber auch Papierblätter an der Zwischenfläche der Schichten 14 oder l6 gegenüber der Schicht 12 angeordnet sein, obwohl hierdurch die Rauchfreiheit oder die Nxchtbrennbarkeit der Unterflächen 19 nach längerer Feuereinwirkung beeinträchtigt werden können.· Glasfasern weisen selbstverständlich diesen Nachteil nicht auf»

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Claims

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Patentansprüche

ί l.J Verstärkte Gipsplatte mit zwei gegenüberliegenden Oberflächen, die in Eckflächen enden, bestehend aus rehydratisiertem Gipsmörtel und Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern selektiv in dem Gipsmörtel dispergiert sind und unter den Oberflächen verstärkte Mörtelteile bilden, in welchen diese Pasern konzentriert sind, und durch einen Gipskern zwischen diesen verstärkten Teilen, der praktisch frei von Fasern ist, wobei die verstärkten Teile eine Gipsdichte aufweisen, die wesentlich grosser ist als diejenige des Kernteils, so dass die Platte eine erhöhte Biegefestigkeit aufweist.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder dieser Teile aus einer getrennten Schicht mit allgemein konstanter Dichte besteht.

3o Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in jedem der verstärkten Teile in einer Menge von wenigstens etwai 2 Gewichts^ des Teiles vorhanden sind und eine durchschnittliche Länge von wenigstens etwa 12 mm aufweisen.

ho Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern aus Strähnen bestehen, die unregelmässig zusammengewebt sind, und dass die Strähnen eine durchschnittliche Länge von etwa 23 cm aufweisen.

5· Platte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkten Plattenteile unbedeckt sind, so dass sie die Oberflächen der Platte bilden.

6« Platte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der verstärkten Teile zwischen etwa 0,64 - g/car und etwa 1,76 g/cnr liegt.

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7o Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernteil eine Dichte zwischen etwa; 0,32 und etwa 1,04 g/cm aufweist.

8. Platte nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Fasern einen Durchmesser zwischen etwa 0,0038 und etwa 0,0127 nun aufweisen.

9· Nach einem der Ansprüche 1-8 hergestellte Gipsverbundplatte, gekennzeichnet durch einen Kern aus rehydratisiertem Gipsmörtel, der im wesentlichen frei von Glasfasern ist» wobei der Kern zwei gegenüberliegende Oberflächen aufweist, und durch zwei Schichten aus rehydratisiertem Gipsmörtel, in welchen Glasfasern dispergiert sind, und die eine wesentlich grössere Dichte als der Kern aufweisen, wobei jede dieser Schichten an eine entsprechende, gegenüberliegende Fläche des Gipskerns gebunden ist, und die Platte eine erhöhte Biegefestigkeit aufweist.

10. Platte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in jeder Schicht in einer Menge von mindestens etwa 2 Gew.^, bezogen auf das Gewicht der Schichten, vorhanden sind und eine durchschnittliche Länge von wenigstens etwa 1,3 cm aufweisen,

11. Platte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfasern aus unregelmässig zusammengewebten Strähnen bestehen und die Strähnen eine durchschnittliche Länge von etwa 23 cm aufweisen.

12. Platte nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten an der Oberfläche unbedeckt bleiben, so dass sie die Aussenflächen der Platte bilden.

13. Platte nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte dieser Schichten zwischen etwa 0,64 und etwa ¹176 g/cm-* liegt.

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lk . Platte nach. Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass die Kernschicht eine Dichte zwischen etwa 0,32 g/cm und etwa 1,04 g/cm aufweist.

15· Platte nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, dass die Platte zwei Oberflächen aufweist, die in Eckflächen enden, wobei die Kernflächen allgemein die gleiche Länge und Breite wie die Plattenoberflächen aufweisen.

. l6. Platte nach Anspruch 9 > dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Durchmesser zwischen etwa 0,0038 und etwa. 0,013 "nun aufweisen.

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