DE2613976A1 - Verfahren zur herstellung von faserhaltigen gipsplatten - Google Patents

Verfahren zur herstellung von faserhaltigen gipsplatten

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Description

DIPL.-CHEM. JOACHIM DRESSLER PATENTANWALT
Talstraüe 28 Eichenhof 3520 Hofgeismar 4
den 24.3.1976 I4I8/76
Gebr. Knauf Westdeutsche Gipswerke, 8715 Iphofen /Mfr.
"Verfahren zur Herstellung von faserhaltigen Gipsplatten"
Die zum Wohl der Bevölkerung verbesserten Feuerschutzbestinunungen fordern in zunehmendem Maß die Verwendung von feuerbeständigen oder -hemmenden Baustoffen bei der Ausführung von Bau- und anderen Konstruktionen. In zahlreichen Fällen hat sich hierfür Gips als besonders geeignet erwiesen, da dieser bei Erhitzung durch die dann eintretende Dehydratisierung erhebliche Energiemengen verbraucht. So können beispielsweise Zwischenwände mit einem Feuerwiderstand von F3° "" mach DIN 4102 aus Gipskartonplatten hergestellt werden. Bisher ist diese Verweadung von Gipsformteilen und -platten jedoch auf die Fälle beschränkt, in denen von diesen Bauelementen keine hohen Festigkeiten, insbesondere Stauch- und Biegefestigkeiten zu fordern sind.
Um diesen Nachteil abzubauen, ist auch beiider Erzeugung von Bauteilen aus Gips bereits von der allgemein bekannten und angewendeten Lehre Gebrauch gemacht worden, bei der
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nachträglich geändert
Herstellung der Gipsformteile in die dazu verwendeten Formmassen Fasern, insbesondere von hoher Zugfestigkeit, einzuarbeiten. Die aus diesen Massen erzeugten Formteile zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Biegefestigkeit aus. Ein solches Verfahren zur Herstellung von Bauplatten ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 2o4 541 beschrieben. Danach werden Glasfasern von 3f5 bis 5,0 cm in einer Menge von 7 bis 15 Gew. -% in einer Gips-VTasser-Su»- pension verteilt, die einen Überschuß an Wasser über die zum Abbinden des Gipses hinaus erforderliche Menge enthält. Die Suspension wird in Siebformeri gegossen und der Wasserüberschuß abgesaugt. Es entsteht so ein Rohling eines Baukörpers, der anschließend ausgeformt wird. Diese Baukörper
Z-OXT 3 OXJT £ haben eine Biegefestigkeit von 2. DQ* bis £-J&Qf kg/cm .
Dieses Verfahren erfordert jedoch insbesondere bei stärkeren Baukörpern verhältnismäßig lange Formenstandzeiten.
Nach dem in der deutschen Patentschrift 1 Io4 419 beschriebenen Verfahren wird eine aus Gips, Fasern und Wasser bestehende Suspension in dünner Schicht auf ein wasserdurchlässxges Transportband aufgebracht, unter dem Allsaugevorrichtungen angeordnet sind, mit denen das Überschußwiiüser abgesaugt wird. Das so erhaltene Vlies wird dann in mehreren Lagen übereinander auf eine Formatwalze zu einem Plattenrohling aufgewickelt, der von der Formatwalze abgenommen und getrocknet wird. Nach diesem Verfahren können im allgemeinen nur Platten bis zu einer Stärke von 2,0 bis 3,0 cm erzeugt werden.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 425 276 ist eine Variante dieses Verfahrens bekannt. Danach werden der Gips-Wasser-Suspension sowohl Cellulosefasern als auch Asbest-
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fasern zugemischt. Diese Zusatzstoffe und ihre Kombination sollen für den Erfolg des vorbekannten Verfahrens unerläßlich sein. Aus diesen Gips-Faser-VTasser-Suspensionen wird dann ebenfalls ein Vlies von etwa o,2 bis o,3 mm Stärke gebildet, das in mehreren Lagen übereinandergelegt unter Brück zu einem Plattenrohling verpreßt wird, der anschließend getrocknet wird. Die Dicke der nach diesem Verfahren erzeugten Platten ist aufgrund des Herstellungsverfahrens ebenfalls begrenzt. Außerdem sind auch bei diesen Platten die Fasern herstellungsbedingt nur in einer Richtung orientiert. Hierdurch ergibt sich bei diesen Platten ebenso wie bei den nach der deutschen Patentschrift 1 104 419 erzeugten eine Anisotropie der Biegefestigkeit.
Diese Plattenstärke ist jedoch für zahlreiche Anwendungszwecke nicht ausreichend, so beispielsweise für die sogenannten Doppelbodenelemente, mit denen bekanntlich Unterbodeninstallationen abgedeckt werden. Die hierfür einzusetzenden Platten sollen möglichst einen hohen Feuerwiderstand, eine hohe Festigkeit und ein geringes Gewicht haben. Um eine größere Plattenstärke zu erreichen, ist auch bereits empfohlen worden, die nach den vorbekannten Verfahren erzeugten und mit Fasern armierten Platten nach dem Abbinden und Trocknen mittels anorganischen oder organischen Bindemitteln aufeinander zu kleben. Diese Verfahrensweise erfordert jedoch zusätzliche Arbeitsgänge und einen zusätzlichen Aufwand an Energie, um die Trocknung der verklebten Platten zu bewirken.
Es ist daher nach Möglichkeiten gesucht worden, faserarmierte Gipsplatten zu erzeugen, die außer dem erforderlichen Feuerwiderstand ein geringes Gewicht sowie eine
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hohe Festigkeit, insbesondefce Biegefestigkeit, haben, die in Jeder ihrer Ausdehnungerichtungen gleichmäßig erhöht ist. oder in einer Ausdehnungsrichtung besonders erhöht sein kann.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von faserhaltigen Gipsplatten aus Plattenrohlingen, die aus einem in mehreren Lagen übereinandergelegten Vlies erhalten werden, das aus einer Suspension aus abbindefähigent Calciumsulfat, Fasern und einer über die zum Abbinden des abbindefähigen Calciumsulfate notwendigen Wasseraenge hinausgehende Menge Wasser durch mechanisches Entfernen des Hherschußwassers erzeugt worden ist, wonach zwei und mehr dieser Plattenrohlinge aufeinandergelegt, unter Druck verbunden und getrocknet werden, gefunden worden. Danach werden die Plattenroh— linge mit voneinander abweichender Richtung der Faser— orientierung aufeinandergelegt und vor oder während des Abbindens miteinander verpreßt.
Die als Ausgangsmaterial für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrene einzusetzenden Plattenrohlinge sollen aus abbindefähigen Calciumsulfaten, vorzugsweise Calcium— sulf at-Hemihydrat, Fasern und Wasser .bestehen und zm. einem Zeitpunkt für das Verfahren der Erfindung eingesetzt werden, an dem das abbindefähige Calciumsulfat noch nicht oder noch nicht vollständig abgebunden hat. Als besonders geeignet haben sich Plattenrohlinge erwiesen, die nach dem Verfahren des deutschen Patents i 2o>4 541 aus einer Suspension von abbindefähigem Calciumsulfat, insbesondere Calciumsulf at-Hemihydrat, Fasern und einer gegenüber der zum Abbinden des abbindefähigen Calciumsulfate überschüssigen Wassermenge durch mechanischen Entzug des tlberschuSwassers erhalten werden. Hierzu kann diese Suspension vorteilhaft auf ein
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wasserdurchlässiges Transportband in dünner Schicht aufgebracht werden, unter dem Absaugeeinrichtungen angeordnet sind, mit denen das Oberschußwasser abgesaugt wird. Das auf dem Transportband hinterbleibende Vlies wird in mehreren Lagen übereinander auf eine Formatwalze aufgewickelt, bis die gewünschte Stärke des Plattenrohlings erreicht ist. Wenn diese Plattenrohlinge für das Verfahren der Erfindung eingesetzt werden sollen, müssen sie von der Formatwalze abgenommen werden, bevor das Abbinden des in dem Plattenrohling enthaltenen abbindefähigen Calciumsulfate eingesetzt hat. Es kann deshalb günstig sein, das Abbinden dieses Calciumsulfate durch Zusätze zu der Suspension oder durch andere geeignete Maßnahmen in an sich bekannter Weise zu verzögern.
Als Fasern können bei dieser vorbekannten Art der Herstellung von Plattenrohlingen Cellulosefasern, Asbestfasern, Glasfasern, synthetische Fasern, Stein- oder Schlackenwollen und dergleichen einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.
Die nach dieser Arbeitsweise erhaltenen Plattenrohlinge können nur bis zu einer Stärke von 2 bis 3 cm erzeugt werden. Sie weisen jedoch herstellungsbedingt eine Längsorientierung der eingeschlossenen Fasern auf, die der Transportrichtung des wasserdurchlässigen Transportbandes parallel ist.
Die Längsorientierung der Fasern hat ein Verhältnis Biegefestigkeit längs : Biegefestigkeit quer von 1,8 bis 1,3 zur Folge.
Entsprechende Plattenrohlinge können auch nach dem in der deutschen Offenlegungsechrift 2 425 276 offenbarten Verfahren erhalten werden.
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Vor oder während des Beginns des AbbinderE dieser Plattenrohlinge werden erfindungsgemäß davon wenigstens zwei, vorzugsweise 3 oder mehr, mit voneinander abweichender Richtung der Faserorientierung aufeinander gelegt. Wenn Platten mit allgemein erhöhter Biegefestigkeit erzeugt werden sollen, bei denen jedoch die in Länge oder Breite der Platte gemessene Biegefestigkeit besonders hoch sein soll, ist es vorteilhaft, die Plattenrohlinge so aufeinander zu legen, daß die Orientierungsrichtung der Fasern in diesen Plattenrohlingen einen Winkel von unter 90 einschließen, der sich in Richtung der besonders hohen Biegefestigkeit öffnet. Eine gleichmäßige Erhöhung der Festigkeitswerte einer Platte wird vorteilhaft dann erreicht, wenn eine gerade Anzahl von Plattenrohlingen mit jeweils um einen Winkel von 90 veränderter Faserorientierung aufeinandergelegt und verpreßt wird.
Die theoretisch optimale Anordnung der Faserorientierung ist bei z.B. 4 Platten: θ°; 90°j 90°; 0°j bzw. 0°j 90°j 27O°j l80°. In der Praxis zeigte sich jedoch, daß mit der Anordnung 0°j 90°; 0öj 90°j bzw. 0°; 90 j l80°j 270°; sich bessere Ergebnisse erzielen lassen.
Das Verpressen der aufeinandergelegten Plattenrohlinge erfolgt vorteilhaft mit einem Druck von 30 bis l60, vorzugsweise von 40 bis 80 bar. Im allgemeinen ist eine Preßzeit von 1 bis 5 Minuten ausreichend. Jedoch nuß die Preßzeit in jedem speziellen Fall durch einfache Vorversuche ermittelt werden, da sie auch von dem Materialaufbau, den Abbindeverhalten und anderen Faktoren abhängig
3P ist. Das Verpressen wird vorteilhaft in einer gebräuchlichen Stempelpresse durchgeführt. Es können zu diesem Zweck aber auch andere gleichwirkende Vorrichtungen eingesetzt werden. Bei Verwendung entsprechend geformter
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Matritzen und Stempel kann den Platten noch eine vorbestinunte Form oder eine Oberflächenstrukturierung gegeben werden.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, daß der so verpreßte Plattenstapel sich ohne Bindemittel allein durch das Verpressen und gemeinsames Abbinden scherfest und kraftschljssig verbindet, so daß hohe Festigkeitsmomente erreicht werden.
Eine weitere Steigerung der Festigkeitswerte der erfindungsgemäß herzustellenden Platten kann erreicht werden, wenn zwischen je zwei Plattenrohlingen außerhalb der bei Belastung neutralen Zone eine Faser- oder Gewebeschicht eingelegt wird. Diese Faser- oder Gewebeschicht kann aus natürlichen oder synthetischen Fasern bestehen. Besonders vorteilhaft kann diese Faser- oder Gewebeschicht noch mit einer Suspension von abbindefähigem Calciumsulfat in Wasser getränkt sein, wobei diese Suspension nur die zum Anmachen notwendige Wassermenge zu enthalten braucht.
Durch das anschließende Verpressen werden die Plattenrohlinge und die gegebenenfalls dazwischen liegenden Faser- bzw. Gewebeschichten zu einer in sich geschlossenen Platte zusammengefügt, in der das darin enthaltene abbindefähige Calciumsulfat abbindet. Dte« Preßvorgang ist so auf das Abbinden des in den Plattenrohlingen enthaltenen Calciumsulfate abzustimmen, daß die Platte nach dem Verpressen bereits zu einer Formstabilität abgebunden hat, die den Transport der Platte mit unterstützenden Transportmitteln zu einer Trockenvorrichtung erlaubt. In dieser Trockenvorrichtung wird die Platte bei abfallenden Teaperatüren von 200 bis 40°C bis zu einem Gehalt an freiem Wasser von 0 bis o,2 Gew.% getrocknet.
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Die Platten der Erfindung bestehen aus mehreren unter Druck miteinander verpreßten und dadurch scherfest verbundenen Schichten aus faserhaltigen! Gipsmaterial. Wesentlich ist bei diesen Platten, daß die Richtungen der Faserorientierung in den einzelnen Schichten voneinander abweichen. Besonders vorteilhaft weichen die Richtungen der Faserorientierung von zwei benachbarten Schichten um 90° ab. Wenn in diesem Fall die Platte eine gerade Zahl von Schichten aufweist, ergibt sich eine gleiche Biegefestigkeit des Materials in sämtlichen Ausdehnungsrichtungen der Platte.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können mit einfachen Maßnahmen und geringem technischen Aufwand Gipsplatten erzeugt werden, die außer dem erforderlichen Feuerwiderstand ein geringes Gewicht, sowie eine hohe Festigkeit, insbesondere Biegefestigkeit, haben. Hierbei kann die Biegefestigkeit in jeder Ausdehnungsrichtung der Platte gleichmäßig erhöht sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Festigkeit der Platte allgemein und die Biegefestigkeit in einer ihrer Ausdehnungsrichtungen darüberhinaus besonders zu erhöhen. Die erfindungsgemäß erzeugten Platten sind als Baumaterial, insbesondere als Fußboden- und Abdeckplatten hervorragend geeignet.
Die in den nachfolgenden Beispielen als Ausgangsmaterial eingesetzten Plattenrohlinge sind nach dem Verfahren des deutschen Patents 1 2o4 541 hergestellt.
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Λ*
Zwei quadratische Plattenrohlinge von 12 mm Stärke werden mit um 90° veränderter Faserorientierung aufeinandergelegt und vor dem Abbinden mit einem Druck von 40 kp/cm für die Dauer von 2 Minuten gepreßt. Anschließend wird die erhaltene Platte bei einer Temperatur von 900C bis zu einem Restgehalt von o,l Gew.% an freiem Wasser getrocknet. Die Biegefestigkeit der 2o mm starken Platte beträgt in jeder Ausdehnungsrichtung 120 kp/cm .
Beispiel 2
4 quadratische Plattenrohlinge von 12 mm Stärke werden mit nur jeweils 90 veränderter Faserorientierung aufeinandergelegt und vor dem Abbinden mit einem Druck von 50 kp/cm für die Dauer von 2 Minuten gepreßt. Die Platte wird dann gemäß Beispiel 1 getrocknet.
Die Biegefestigkeit der Platte beträgt in jeder Ausdehnungsrichtung 140 kp/cm .
Beispiel 3 (Vergleich)
Zwei quadratische Plattenrohlinge werden alt gleicher Faserorientierung aufeinandergelegt und gemäß Beispiel 1 weiterverarbeitet. Die Biegefestigkeit der erhaltenen
ty
Platte beträgt in Richtung der Faserorientierung 170 kp/cm in quer dazu 100 kp/cm .
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ORiGiN INSPECTED

Claims (1)

  1. - Aer -
    Patentansprüehe
    Verfahren zur Herstellung von faserhaltigen Gipsplatten aus Plattenrohlingen, die aus einem in mehreren Lagen übereinandergelegten Vlies erhalten werden, das aus einer Suspension aus abbindefähigem Calciumsulfat, Fasern und einer über die zum Abbinden des abbindefähigen Calciumsulfats notwendigen Wassermenge hinausgehenden Menge Wasser durch mechanisches Entfernen des Überschußwassers erzeugt worden ist, wonach zwei und mehr dieser Plattenrohlinge aufeinandergelegt, verpreßt und getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenrohlinge mit voneinander abweichender Richtung der Faserorientierung aufeinandergelegt und vor oder während des Abbindens des in den Plattenrohlingen enthaltenen abbindefähigen Calciumsulfate miteinander unter Druck verbunden werden.
    2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenrohlinge mit jeweils um 90° veränderter Faserorientierung aufeinandergelegt und verpreßt werden.-
    3·) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinandergelegten Plattenrohlinge mit einem Druck von 3o bis l60 kp/cm verpreßt werden.
    4.) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Plattenrohlingen eine Faser- oder Gewebeschicht eingelegt wird.
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    ORIGiMAL INSPECTED
    5·) Verfahren nach Anspruch 4j dadurch gekennzeichnet. daß die Faser- oder Gewebeschicht mit einer Suspension von abbindefähigem Calciumsulfat in Wasser getränkt ist.
    $.) Faserhaltige Gipsplatten aus mehreren unter Druck miteinander verpreßten Schichten aus faserhaltigern Gipsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen der Faserorientierung in den einzelnen Schichten voneinander abweichende Richtungen aufweisen.
    7.) Faserhaltige Gipsplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet. daß die Richtungen der Faserorientierung in zwei be:
    abweichen·
    in zwei benachbarten Schichten um 90 voneinander
    8.) Faserhaltige Gipsplatten nach Anspruch J3 dadurch gekennzeichnet . daß die Festigkeitswerte und insbesondere die Biegefestigkeit in jeder Ausdehnungsrichtung der Platte gleich ist.
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