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Beschreibung
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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten unter
Verwendung von calciumsulfathaltigen Bindemitteln Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Formkörpern, insbesondere Platten.
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Platten dieser Art werden in Massen hergestellt und bestehen entweder
nur aus Gips oder es sind sogenannte Gipskartonplatten, bei denen der Gips als Kern
allseitig von einem Karton umgeben ist, der mit dem Gipskern bei der Herstellung
der Gipskartonplatten unter Verwendung von Stärke im nassen Zustand des Kernes verklebt
wird. Derartige Platten haben eine große Bedeutung im Hochbau erlangt und entsprechend
den unterschiedlichsten Verwendungs- und Anwendungszwecken, dennoch hat es nicht
an Anderungen und Abwandlungen hinsichtlich ihrer Herstellungsverfahren und ihrer
Zusammensetzunq, bzw. ihres Aufbaus gefehlt.
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Bei der Herstellung von Platten und Formkörpern auf Gipsbasis, wird
herkömmlicher Weise derart verfahren, daß das Halbhydrat, meistens Beta-Halbhydrat
oder ein Gemisch aus Beta- und Alpha-Halbhvdrat mit Wasser angemacht wird, und aus
diesem Plastabrei der Formkörper oder die Platte geformt wird. Der Wasseranteil
liegt dabei meistens auf das Gewicht des Halbhydrates bezogen, bei 70 bis 80 % und
mehr, wogegen nur ein geringer Teil des Wassers zum Abbinden des Gipses benötigt
wird,.das Überschußwasser durch Wärmeeinwirkung wieder entfernt werden muß.
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Es ist auch bekannt, überschüssiges Wasser, durch mechanische Einwirkung,
beispielsweise durch Schleudern, Pressen oder Saugen zu entfernen. Es ist ferner
bekannt, zur Erzielung bestimmter, beisPielsweise mechanischer, physikalischer oder
chemischer Eigenschaften, dem Halbhydrat oder dem Bindemittelgemisch, welches auch
Anhydritteile enthalten kann, bestimmte Stoffe, zuzusetzen. Diese Zusatzstoffe können
organischer oder anorganischer Art sein, wasserlöslich und nicht wasserlöslich,
sie können dem Bindemittelgemisch zugesetzt sein, oder für sich zugegeben werden,
oder sie können auch in dem Gemisch wassergelöst enthalten sein, so ist es an sich
bekannt, dem Halbhydrat, dem Bindemittelgemisch, Verzögerer, Beschleuniger, Härter,
Verflüssiger, Hydrophobierungsmittel und dergleichen zuzusetzen..
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Nachteilig ist bei der Herstellung solcher Formkörper, insbesondere
der Platten, immer wieder empfunden worden, daß ein Großteil des zum Anmachen des
Bindemittels erforderlichen
Wassers im Anschluß an den Formqanq
durch Aufwendung großer Wärmemengen oder anderer Einrichtungen weder entfernt werden
muß. Es ist daher auch bekannt, die Wassermenge zum Anmachen des Bindemittels so
zu bemesssen, daß lediglich eine Wassermenge in einem %-Satz von etwa 15 - 25, bezogen
auf das Gewicht des Gipses zugesetzt wird, die gerade zum Abbinden des Bindemittels
reicht.
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Die Formgebung und Verdichtung des Gipses erfolgt dann in an sich
bekannter Weise durch Walzen und Pressen zwischen Platten oder umlaufende Bänder.
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Es ist ferner bekannt, den Verdichtungs- und Formvorgang der Gemische
zur Herstellung der Formkörper zu unterstützen durch Vibration, vermittels geeigneter
Einrichtungen, durch Abstrich- und Verteilungsvorrichtung, usw., dabei soll nach
dem Form- und Verdichtungsvorgang der Formkörper ausgeformt werden und praktisch
trocken sein. Durch die Beschränkung des zum Anmachen erforderlichen Wassers auf
die zum Abbinden benötigte Wassermenge, wird auch ein dichterer Gips erreicht, und
damit eine Steigerung der mechanischen Festigkeit, z.B., weil im Gegensatz zur herkömmlichen
Herstellungsart keine Hohlräume im Gipskern verbleiben, die vor dem. Trocknen das
überschüssige Wasser enthielten. Zur Steigerung der mechanischen Festigkeit des
Gipses, insbesondere im Gipskern, ist es bekannt, dem Bindemittel, das wenigstens
drei Stoffe mit abbindenden Eigenschaften enthalten kann, nämlich Alpha- und Betahalbhydrat,
als auch Anhydrit, unorientiert oder orientiert oder schichtweise Stoffe zuzumischen,
die aus Fasern bestehen, oder aus Geweben und
Vliesen, aus organischem
Material, beispielsweise wie Jute, Sisal, Baumwolle und dergleichen, oder aus Glas
oder auch aus Metall.
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Es ist ferner bekannt, dem Bindemittel Papierfasern zuzumischen.
Als weitere Zusätze zum Bindemittel bei der Herstellung von Formkörpern, insbesondere
Platten, ist es auch bekannt, inerte Füllstoffe beizumischen, beispielsweise Sand,
Ton und Kalkstein in unterschiedlicher Körnung und Menge.
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Es ist ferner bekannt, Kunstharze, die selbstverfestigend sind, in
das Bindemittelgemisch einzumischen, sowie Farbpigmente, Kunststoffschnitzel usw..
Diese Zusätze können je nach ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaft, ihrer
Löslichkeit, bzw. Unlöslichkeit, dem Anmachwasser oder dem Bindemittelgemisch zugemischt
werden, ehe das Anmachen zum Plasterbrei erfolgt.
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Es sind Gipsplatten bekannt, in denen Fasern der unterschiedlichsten
Art verteilt, enthalten sind. Zu diesem Zwecke werden Glasfasern und Bindemittelgemisch
miteinander vermischt, in Form eines wässrigen Breies, wobei die Menge und Länge
der Fasern beschränkt ist, beispielsweise auf 10 - 15 mm und ein Wasserüberschuß
zum Anmachen verwendet wird. Der Wasserüberschuß verringert jedoch wieder die Festigkeit
der Gipsplatte und außerdem ist dieses Verfahren aufwendig und zeitraubend (PCT-Anm.
80/000/3).
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Ein anderes Verfahren zur Erzeugung von Gipsplatten der oben erwähnten
Art besteht darin, daß man Fasern, wie Glasfasern und Bindemittel getrennt odergleichzeitig
auf eine Unterlage aufstrcut, aufsprüht oder aufschüttet, wobei die oben erwähnten
weiteren Zusätze in den'jeweiligen aufgetragenen Stoffen enthalwten sein können
und man dann auf. diese sich
bildende Schicht Wasser aufsprüht
oder zugibt. Dabei kann die Verteilung von Bindemitteln und sonstigen Zusätzen,
wie beispielsweise Fasern sowohl in horozontaler, als auch in vertikaler Richtung
unterschiedlich verteilt sein, und auch die Feuch tigkeit, also das Wasser, welches
zum Abbinden erforderlich ist, kann so verteilt sein, daß beispielsweise die äußeren
Schichten, die schneller Feuchtigkeit abgeben, beispielsweise durch Verdunstung,
stärker mit Feuchtigkeit durchsetzt werden oderfeuchtigkeitsabgebende oder enthaltende
Zusätze enthalten.
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Es ist auch bekannt, in den Außenzonen einer Platte oder in ihrer
Mittelebene, flächige mehr oder weniger feste Material lien oder Werkstoffe, wie
Papier, Karton, Metall und Glasgewebe oder Vleisen einzulegen und zwar als Oberflächenverstärkung
oder Oberflächenbeschichtung.
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Die Platte, bzw. der Formkörper schlecht hin, kann auch in sich schichtweise
aufgebaut sein, und zwar aus Schichten gleicher oder unterschiedlicher Struktur
und Zusammensetzung.
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Auch die Abbindefeuchtigkeit kann ebenfalls in Schichten eingebracht
werden. In diesen Schichten können ferner über die Einbringung
der
Abbindefeuchtigkeit die oben genannten Zusätze einqebracht werden, wie Beschleuniger,
Verzögerer, Hydrophobierungsmittel, Härter, Verflüssiger, Netzmittel, Farbstoffe
und Farbpigmente und dergleichen. Das Zuführen des Wassers zum Abbinden des Bindemittelgemisches
kann durch Ein- und Aufsprühen, vermittels Sprühdüsen erfolgen oder in Form von
Dampf.
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Die Zuführung des Abbindewassers kann auch vermittels kontinuierlich
arbeitender Träger erfolgen, z.B., unter Verwendung wassergetränkter Gewebefilze,
die auf das abbindbare Material aufgelegt oder aufgedeckt werden, und dabei ihr
Wasser an das Abbindematerial abgeben.
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Unter Verwendung nur jener Wassermengen, die zum Abbinden, d. h.,
zum Rehydratisieren des Bindemittels zu Gips erforderlich ist, erhält man praktisch
eine trockene Ausformung des Gegenstandes, weil das Wasser, zur Bildung des Hydrats
verbraucht wird und kaum überschußwasser vorhanden ist.
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Es sind daher weder zusätzliche Verfahren, noch Vorrichtungen erforderlich,
um das überschüssige Wasser zu entfernen und man erhält gleichzeitig einen Formkörper
größerer mechanischer Festigkeit (DOS 15 71 466).
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Aus der US PS 3 682 670, geht hervor, daß es ein Problem gewesen
sei, Gipsplastergemische herzustellen, in denen Glas und/oder Mineralwollefasern
gleichmäßig verteilt sind, weil beim Mischen von Fasern und Plaster die Neigung
besteht, daß sich Klumpen oder Faserbälle bilden, man erhält deshalb nicht den gewünschten
Nutzeffekt, den man durch Verwendung solcher Fasern erreichen will, weil das nur
dann der Fall ist, wenn die Fasern gleichmäßig in dem Gemisch verteilt sind.
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Diese Nachteile vermeidet man dadurch, daß Inan die (a1.as oder Mineralwollefasern
kardiert und dann das pulverige Bindemittel den Fasern zumischt, sodaß eine trockene
Mischung entsteht, worauf dann das Wasser zugegeben und der Formkörper hergestellt
wird. Um das Ballen von Glasfasern zu verhindern ist es aus der DE-OS 934 395 bekannt,
die Fasern mit wasserlöslichem Bindemittel zu Bündeln zu verbinden, und sie dann
mit dem nassen Plasterbrei zu vermischen, um eine gleichmäßige Verteilung zu erreichen.
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Aus der US-PS 36 16 173 ist es bekannt, formbeständige Platten mit
einem Gipskern besonderer Ausbildung zu erhalten, danach enthält der Gipskern außer
Glasfasern und Ton auch kolloidale Kieselsäure oderAluminiumoxyd oder Gemische dieser
beiden und nicht geblähten Vermikulit.
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Aus der US-PS 1 862 318 ist es ferner bekannt, eine Gipsplatte dadurch
herzustellen, daß man auf einem sich endlos bewegenden Band einer entsprechenden
Maschine zunächst eine Schicht des trockenen Bindemittels ablegt, dann auf diese
Schicht eine Faserstoffschicht auflegt, die Faserstoff schicht mit Wasser befeuchtet,
darauf eine zweite trockene Bindemittelschicht ausstreut und dieses Gebilde schließlich
zu plattenförmigen Gebilden verdichtet.
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Auch die Verwendung von Asbestfasern im GL pskern einer Platte ist
bekannt (US-PS 2 526 066). Aus der US-PS 2 853 394,-ist eine Feuerschutzplatte bekannt
geworden, die aus einem Gipskern besteht, der expandierten Perlit und feuerfeste
keramische Fasern enthält, bzw. Glasfasern. Eine solche Platte hat ein hohes Gewicht,
was erforderlich sein soll, um gute Feuerschutzeigenschaften zu erzielen. Zur Verbesserung
der Haftung zwischen
dem Gipskern und der Kartonbahn bei der Herstellung
von Gipskartonplatten ist aus der DE-PS 1 285 379 bekannt, die Kartonbahn in Form
einer nassen Faserschicht, mit einem Trokkengehalt zu Feststoffen, von höchstens
50 %, mit einem fließfähigen Gipsbrei in Verbindung zu bringen.
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Bei der Herstellung von faserhaltigen Gipsplatten, in gepreßter und
ungepreßter Form, ist es bekannt, mehrschichtig zu verfahren, der Art, daß eine
faserenthaltende, nasse Gipsschicht mit einer faserfreien Gipsschicht abwechselt,
indem zunächst auf eine Unterlage die nasse Schicht aufgegeben wird und darauf pulverförmiger
Gips aufgestreut, der dann den Körper formt (DE-PS 1 203 655).
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Wie aus dem oben genannten Stand der Technik hervorgeht, sind zwei
grundsätzliche Gipsplattenarten bekannt, nämlich die Gipskartonplatte und die kartonfreie,
massive Gipsplatte, mit einem Gehalt an Fasern, auch Gipsfaserplatte genannt.
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Zur Technologie und Verwendung und Verarbeitung der Gipskartonplatte
wird noch verwiesen auf Harnusch, "Gipskartonplatten" 1. Auflage, 1978.
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Es ist ferner bekannt, daß bei zahlreichen industriellen Prozessen
Calciumsulfatverbindungen, unterschiedlichen Wassergehaltes anfallen, beispielsweise
in Betrieben, die Fluoride, Phosphate oder Sulfoderivate der aromatischen Kohlenwasserstoffe
herstellen, bzw. verarbeiten. Man hat versucht, die dabei anfallendek großen Mengen
von Gipsschlämmen, zu Formkörpern, beispielsweise Gipsbauplatten zu verarbeiten,
indem man die Gipsschlämme in Mischung mit StoSEcn wic (1ciDrannLcm Kalk, Portland-Zement,
G.iI.-schlackenzement, Kieserid und anderen Sulfaten verarbeitet.
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Beigemischt werden zur Verfestigung und zur Vermeidung der Rißbildung
auch tof, die selbsterhärtend sind, wic gegebenenfalls Sand, Schlackensand, Trümmersplitt
oder auch leichtere Zusätze, wie Bims, Sägespäne, Asbest, Schlackenwolle, Schilf
oder dergleichen.
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Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung solcher Gipsfaserplatten,
unter Verwendung einer relativ dünnen, flüssigen, wässrigen Aufschlämmung von Faserstoffen
und Halbhydratgips und weiterer Zusätze, die auf ein durchlässiges, sich kontinuierlich
fortbewegendes endloses Band gegeben wird, aus dem das überschüssige Wasser abgesaugt
wird. Die dann auf dem BAnd verbleibende mehr oder weniger verfestigte Schicht aus
Gips und Fasern wird auf eine Trommel aufgewickelt, die nach Erreichen einer bestimmten
Dicke abgeschnitten und flach gepresst wird. Dieses Verfahren ist praktikabel, jedoch
sind gewaltige Wassermengen zu verarbeiten und zu reinigen, denn auch ein Teil des
Gipses wird beim Absaugen des üebrschüssigen Wassers mitgerissen.
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Nachteilig ist ferner, daß nur Platten bis zu einer bestimmten Dicke
herstellbar sind, weil dicke Platten, wegen des unterschiedlichen Krümmungsradiuses
in der Schicht, zum Aufspalten neigen (DE-PS 11 04 419).
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Um diese Nachteile zu beseitigen, ist auch bekannt geworden, Gipsfaserplatten
auf einer ähnlichen Anlage herzustellen, wie Gipskartonplatten, wobei das sich ebenfalls
aus Gips und Fasern und Wasser zusammensetzende, auf einem Transportband fortbewegte
Vleis auf einer Bandpresse verdichtet und geformt wird (DE-OS 17 84 657 und 21 039
81). Nach einem ähnlichen Verfahren wird in der DE-OS 23 37 374 gearbeitet, wobei
allerdings der Formling aus einem speziellen
Calciumsulfathalbhydratbindemittel
besteht, dessen spezielle Teilchenoberfläche sich in wässriger Suspension nicht
oder nur unerheblich ändert. Die Hauptmenge des Uberschußwassers aus dem Vlies wird
mechanisch entfernt. Als spezielles Bindemittel wird dabei ein Alpha-Calciumhalbhydrat
verwendet, bei dem das mittlere Verhältnis zwischen größtem undkleinstem Durchmesser
eines Teiles zwischen 1,0 und 4, 0, vorzugsweise zwischen 1,5 und 3, 0 liegt.
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Auch Gemische aus Betahalbhydrat und Alphahalbhydrat können eingesetzt
werden. In ähnlicher Weise werden Gipsfasernlatten nach der DE-OS 23 65 161, hergestellt,
indem man Gips beliebiger Herkunft und beliebiger Entwässerungsstufen mit einer
wässrigen Suspension innig verrührt und die dann so gebildete Masse flächenhaft
auf ein Langsieb austrägt und vor dem Erstarren des Gipses unter Erzielen der endgültigen
Formgestaltung in einem Arbeitsgang durch Anlegen eines Unterdrucks an das Langsieb,
eine Abführung des überschüssigen Anmachwassers durchführt.
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Auch dieses Verfahren entspricht im wesentlichen dem oben erwähnten
Verfahren nach der DE-OS 17 84 657.
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Mit dem obigen, relativ ausführlich angegebenen Stand der Technik
soll auf folgendes hingewiesen werden.
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Sowohl bei der Herstellung der Gipskartonplatte, als auch bei der
Herstellung der so genannten Gipsfaserplatte, hat man versucht, unbefriedigende
Eigenschaften dieser beiden Plattenarten im wesentliche dadurch zu beseitigen, daß
man dem Grundbestandteil, nämlich dem Bindemittel, die unterschiedlichsten Zusatzstoffe
zugemischt- oder beigemischt hat. Dies gilt sowohl für die Gipskartonplatte, im
stärkeren Maße jedoch für die Gipsfaserplatte. Die
Herstellungsverfahren
und die Herstellungsmischungen für Gipskartonslatten scheinen keine umfangreichen
Änderungen zu gestatten. Das Bindemittel muß fließfähig sein, es muß sich kalibrieren
lassen und auf einer begrenzten Transportstrecke erstarren, damit das endlose Gipskartonplattenband
in endliche Stücke geteilt, der Trocknung zugeführt und gelagert werden kann.
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Das Problem bei der Gipskartonplatte, bei der die Festlkeit im wesentlichen
durch den Karton herbeigeführt wird, liegt deshalb in einer etwas anderen Ebene,
als bei der Gipsfaserplatte, nämlich im Bereich Karton und Gipsoberfläche, bei der
es auf Haftung, Trocknung, Hydrophobierung und dergleichen ankommt. Bei der Gipsfaserplatte
hingegen sind sowohl hinsichtlich der Herstellung, als auch hinsichtlich der Bestandteiel,
die die Platte bilden, erheblich größere Manipulationen möglich, was sich eben aus
dem Stand der Technik ergibt.
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Als Bindemittel ist bisher jedes calciumhaltige Bindemittel irgendeiner
Provenience bekannt geworden, auch die Fasern sind unterschiedlichster Art, organischer
und anorganischer Herkunft. Trockebestandteile sind meistens trocken vorab zugemischt
und das Wasser wird entweder im überschuß zur Herstellung eines dünnen Gipsbreies
hergestellt, in dem die Fasern enthalten sind oder das Anmachwasser für das Bindemittel
wird aufgesprüht und zwar entweder auf eine dünne Gipsschciht oder auf eine Faserschicht
oder auf ein Gemisch von Fasern und pulverförmigen
Gips.
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Lediglich in der DE-OS 15 71 466 sind insbesondere in den Ansprüchen
noch einige Varianten der Zuführung des Wassers angegeben, nämlich in Form von Haftwasser,
in Dampfform, über einen Wasserträger oder durch Aufsprühen. Wenn man jedoch versucht,
herauszufinden, wie das nun tatsächlich geschieht, dann sagt die Beschreibung der
Patentanmeldung nichts oder nur sehr wenig aus. Es ist zwar der Wille vorhanden,
einen möglichst stöchiometrischen Wassergehalt vorliegen zu haben, kein überschüssiges
Wasser entfernen zu müssen und nach dem Formgebungsakt ein möglichst trockenes Werkstück
zu bekommen. Jedoch ist nicht angegeben, wie das geschehen soll.
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Bei der Verengung von Fasern aus Cellulose, z. B. aus Altpapier,
die zur Verfilzung neigen, besteht die Gefahr, des Zusammenballens der Fasern, dies
ergibt sich aus der US-PS 3 682 670, Spalte 1, Zeilen 29 - 36, sodaß eine für die
Eigenschaften einer Gipsfaserplatte unerlässliche Homogenität nicht vorhanden ist.
Dieses Zusammenballen der Fasern bedeutet, daß in dem Faserball natürlich kein Bindemittel
enthalten ist, und wenn das Abbindewasser schließlich auf ein solches Gemisch aufgesprüht
ist oder :in Form von Dampf zugeführt wird, dann fehlt es natürlich an Bindemittel
und Wasser an wesentlichen Stellen im Querschnitt der Platte. Ihre mechanischen
Eigenschaften werden daher mangelhaft sein.
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Es ist ferner schwierig, so unterschiedliche Stoffe wie pulverförmigen
Gips und Cellulosefasern zu einem homogenen Gemisch durch an sich übliches Mischen
zu erzeugen. Es wäre ferner schwierig, wäre ein solches Gemisch hergestellt, diesem
gleichmäßig in ihm verteilt, das stöchiometrisch notwendige Anmachwasser
durch
Benetzung zuzugeben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren für
die Herstellung eines Formkörpers der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen,
der eine homogene Faser-Bindemittelmischung aufweist, in welchem die Fasern nicht
geballt oder gehäuft vorliegen, in welchem das zum Abbinden erforderliche Wasser
bereits enthalten ist und zwar in einer Menge, die nicht wesentlich über die Menge
hinausgeht, die zum exakten Rehydratisieren des Bindemittels erforderlich ist, sodaß
nach der Formgebung der Formkörper, insbesondere die Platten trocken anfallen.
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Gelöst wird diese Aufgab dadurch, daß die Cellulosefasern in möglichst
geringer Bündelung auf einen Wassergehalt zwischen 100 und 150 Gew.-% eingestellt
werden, je nach der Menge, der dem calciumsulfathaltigen Bindemittel beizumischenden
Fasern, worauf die Fasernerneut fein zerteilt werden und im dosierten freien Fall
mit dem pulverförmigen Bindemittel vermischt und zu einer Vlies schicht abgelegt
werden und worauf diese aus Bindemittel und feuchten Fasern bestehende Vliesschicht
zur Platte verdichtet wird.
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Es hat sich gezeigt, daß Cellulosefasern mit den üblichen Mahlgraden
nach Schopper-Riegler, große Wassermengen transportieren können, ohne sich dabei
naß anzufühlen. Die Cellulosefasern stammen aus jeder praktischen Quelle, sei es
aus frischem Zellstoff, sei es aus Altpapier, in Form von Zeitungspapier oder Gemischte
solcher Zellstoffe, die wie in der Papierindustrie üblich
in Wasser
zu Fasern aufgemahlen, bzw., aufgeschlagen werden können Diese aufgeschlagene wässrige
Suspension der Faserntentssriçht im wesentlichen dem in der Papierindustrie üblichen
Dickstoff und die Fasern sind dabei in einem Überschuß von Wasser enthalten, sodaß
sie vollständig damit durchtränkt sind. Vorzugsweise wird der Mahlgrad so geleitet
und durchgeführt, daß man eine quetschende Mahlung erhält, mit einem so genannten
schmierigen Papierstoff und mittellangen Fasern.
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Das Überschußwasser wird daraufhin abgetrennt, beispielsweise oder
durch Zentrifuqieren wird der nun mehr oder weniger zusammenbackende Papierstoff
in einer mechanischen Vorrichtung wieder zerfasert, sodaß sich möglichst wenig gebündelte
Fasern ergeben. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen,daß die Fasern in geeigneten
Vorrichtungen im wesentlichen Schlag:-und Schleuderwerkzeugen ausgesetzt sind.
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Zur Einstellung des Wassergehaltes der Fasern können verschiedene,
an sich bekannte Praktiken angewandt werden, dies ist ohne großen Aufwand möglich.
Es hat sich gezeigt, daß Cellulosefasern der oben beschriebenen Art bis zu 155 Gew.-%
Wasser aufnehmen können, ohne, daß die Fasern einen zusammenklebenden oder einen
nassen Eindruck machen. Durch längere Behandlung der Fasern im Luftstrom, bei der
mm nischen Zerfaserung kann durch Regelung des Luftstroms, durch die Zeitdauer der
Behandlung oder durch Erwärmung oder Befeuchtung der Luft, ein entsprechender Wassergehalt
eingestellt werden, was sich leicht analytisch nachweisen läßt.
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Die Einstellung des Wassergehaltes der Fasern hängt ab
von
der Menge an Fasern, die dem calciumsulfathaltigen Bindemittel zugegeben werden
muß und von dem errechneten Wasser, was zum Abbinden des Bindemittels erforderlich
ist, was wiederum von den unterschiedlichen Hydratationsgraden des Bindemittels
oder Bindemittelgemisches und damit von dem unterschiedlichen Wasserbedarf abhängig
ist.
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Die mechanisch zerfaserten, wasserhaltigen Cellulosefasern werden
dann in einem lockeren, über einen relativ großen Querschnitt verteilten Strom,
auf eine Unterlage abgelegt, wobei die wasserhaltigen Fasern sich in freien Fall
befinden.
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Auf diesem Verfahrensabschnitt wird das Bindemittel von mehreren
Stellen, die auf einer oder beiden Seiten des fallenden Cellulosefaserstroms angeordnet
sein können, aufgegeben und zwar derart, daß das Bindemittel wie ein dichter Staub
auf die Fasern einwirkt, ohne eine Strömungsgeschwindigkeit zu erzeugen, die wesentlich
größer ist, als die Fallgeschwindigkeit der Fasern, jedoch in Querrichtung dazu.
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Diese staubförmige Zugabe des Bindemittels, das für diesen Zweck
auf eine möglichst feine, staubförmige Körnung zerkleinert ist, geschieht z.B.,
über Schlitzdüsen, von denen mehrere nebeneinander und auch übereinander um den
Faserfallstrom herum angeordnet sein können. Das in dichten Wolken austretende Bindemittel
dringt auf diese Weise in den Faserstrom ein und verbindet sich mit den Fasern.
Es hat sich dabei gezeigt, daß die feinen Bindemittelkörnchen durch die in denFasern
enthaltene Feuchte aber auch mechanisch auf den Fasern haften und in ihren Oberflächen
bereits so angelöst werden, daß mit entspreafienden Oberflächenteilen der Fasern
eine innige Verbindung eingegangen wird.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die oben genannte
mechanische Zerfaserung möglichst so weit getrieben sein muß, daß die Fasern, bzw.,
die Faserbündelung in ihrem Durchschnitt nur um ein geringes Vielfaches dicker ist,als
die größten Körner des Bindemittels, vorzugsweise sollte die Zerfaserung so weit
gehen, daß die maximale Stärke der Fasern höchstens dem 3-fachen des Durchschnitts
des größten Kornes entspricht, damit das quasi in situ angemachte Bindemittel bis
in das Innere des Faserstroms vordringen kann, ohne daß eine Verbindung mit der
oberflächlichen Bindemittelbeschichtung der Faser verloren geht. Diese Vermischung
des Bindemittels mit den Fasern kann in dem fallenden Strom durch zusätzliche mechanische,
oder pneumatische Einrichtungen intensiviert oder unterstützt werden. Das so entstandene
Gemisch wird dann unter entsprechender Führung und Formgebung durch Leit- und Führungseinrichtungen
auf einer sich kontinuierlich fortbewegenden Fläche, die beispielsweise die Oberfläche
des oberen Trumms eines endlosen Förderbandes ist, abgelegt und fortbewegt und einer
Pressvorrichtung zugeführt wird. In dieser Pressvorrichtung wird das auf der Fördervorrichtung
liegende Materialvlies, entsprechender Dicke, auf die endliche Dicke der herzustellenden
Platte verdichtet, wobei das in den Fasern physikalisch gebundene Wasser, sofern
es noch nicht aufgrund der vorhandenen Kapillarwirkung in das Bindemittel übergetreten
ist, in das Bindemittel gedrückt wird und die Rehydratisierung desselben bewirkt.
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Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wichtig, daß der
Wasserbedarf des Bindemittels möglichst genau festgestellt wird, damit schließlich
am Ende des Verfahrensganges die ausgeformte, gepreßte Platte nicht mehr getrocknet
zu werden braucht und eine solche Festigkeit besitzt, daß sie gefahrlos gehandhabt
und gelagert werden kann.
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Die Erfindung sieht daher vor, daß der Wasserbedarf des Ausgangsmaterials
jeweils ermittelt wird und gegebenenfalls durch Zufügung einer geringen Wassermenge
zum Bindemittelausgangsmaterial, also beispielsweise zu einem Stuckgipsgemisch zusätzlich
zur Einstellung des Wassergehaltes der Cellulosefasern vorjustiert wird. Die Feststellung
des Wassergehaltes des Ausgangsmaterials geschieht durch an sich bekannte Einrichtungen.
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Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Cellulosefasern auf zweierlei
Weise zu bereiten und den Tassergehalt derselben einzustellen. Die Cellulosefasern
können auch hergestellt werden durch trockenes Aufmahlen der Cellulose und anschlie-Bendes
Befeuchten zur Einstellung des gewünschten Wassergehaltes.
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Sie können aber auch naß aufgemahlen werden, wie beispielsweise in
der Papierindustrie üblich, um sie dann durch Verringerung des Haftwassers auf den
gewünschten Wert einzustellen. Die Verringerung des Haftwassers bei nasser Aufmahlung
der Cellulosefasern kann durch Pressen, Schleudern oder Absaugen geschehen oder
durch eine Kombination solcher Verfahren.
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Das zum Einsatz kommende Bindemittel kann unterschiedlicher Herkunft
sein, es kann sich um Bindemittel aus natürlichen
Vorkommen handeln,
aber auch um Bindemittel aus industriellen Prozessen, beispielsweise aus der Phosphorsäuregewinnung
oder der Rauchgasentschwefelung.
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Vorteilhaft wirkt es sich aus, wenn das Bindemittel unter Abstimmung
auf die herzustellenden Formkörper einer Årdisierungss behandlung unterworfen ist.
Hierunter sollen verstanden werden Behandlungen an sich bekannter Art, die die Kristallform,
die Kristalloberfläche oder sonstige Eigenschaften des Bindemittels beeinflussen,
beispielsweise eine künstliche Alterung unter Zusatz von Salzen.
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Die einzusetzenden Bindemittel haben vorzugsweise folgende Körnungen
und zwar wie sie in der nachfolgenden Tabelle wieder gegeben sind: D-Gips fein D-Gips
grob C-Gips Siebreste Siebreste Siebreste
| 32 mm % ./. - 70 53 - 58 |
| 63 mm % 25 - 32 50 - 60 25 - 33 |
| 90 pim % 15 - 22 40 - 50 18 - 24 |
| 200 mm X 4 - 8 27 - 34 2 - 5 |
| 500 mm X 0 - 1,5 12 - 18 0 - |
| 1000 mm X .1. 1 - 4 .1. |
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Die Bezeichnung D-Gips bedeutet Drehofengips, C-Gips bedeutet Claudius
Peters-Mühlen-Gips. Es können natürlich auch Gemische solcher Körnungen eingesetzt
werden.
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Im Verfolg des Erfindungsgedankens ist es auch möglich, den Wassergehalt
der fertigen Platte zu messen und von dieser Seite aus, bzw. in Kombination mit
der Bestimmung des Wasser bedarfs des Bindemittels die Menge des zuzugebenden Wassers
über die Cellulosefasern und durch Vorjustierung in Form einer Zugabe einer geringen
Wassermenge zum Bindemittel zu bestimmen.
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Das Anmachwasser für das Bindemittel enthält wie bereits aufgeführt,
die erforderlichen Zusätze, beispielsweise auch ein Netzmittel.
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Die Platte, die in einer intermittierend arbeitenden Presse oder in
einer kontinuierlich arbeitenden Bandpresse erzeugt worden ist, ist am Ende des
Pressvorganges so weit verfestigt, daß sie gehandhabt werden kann. Die Platte wird
aus der Fertigungsstraße entnommen und kann gelagert werden, wobei bei Umgebungstemperatur
die endgültige Aushärtung und Trocknung stattfindet. Für das erfindungsgemäße Verfahren
ist der Vorgang der Herstellung der wasserhaltigen, zerfaserten Papierstoffe oder
der Cellulosefasern von größter Wichtigkeit.
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Oben ist darauf hingewiesen worden, daß das feinkörnige Bindemittel,
bei dem es sich eigentlich immer um ein Gemisch handelt, auf den feuchten Oberflächen
der Fasern haftet. Diese Haftung geschieht sowohl aufgrund der Feuchtigkeit der
Fasern in dem eine Art Verklebung stattfindet, als auch durch eine mechanische Verankerung
der ungleichmäßig geformten Bindemittelkörnchen in den zerfaserten Oberflächen der
Cellulosefasern, bzw. Cellulosefaserbündelchen. Dabei bilden sich unterschiedlich
dicke Bindemittelschichten auf den Fasern und bereits während des Mischvorganges.
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Dem feinteiligen Bindemittelgemisch kann auch ein Zuschlagstoff oder
ein anderes Bindemittel mit selbsterhärtenden Eigenschaften zugemischt sein, beispielsweise
feinstteiliges Kalkhydrat oder feinstteiliger Kalkstein oder Portlandzement feinster
Mahlung in Mengen bis zu etwa 15 % insgesamt oder der einzelnen Bestandteile bis
etwa 7 %, bei Portlandzement möglichst nicht mehr als 5 % . Auch die Cellulosefasern
können mit Fasern organischer Herkunft und ähnlichen spezifischen Gewichts sowie
ähnlichen Abmessungen vermischt werden.
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Sowohl bei den Zuschlagstoffen, bei dem Bindemittel, als auch bei
der Herstellung des Fasergemisches würde man jeweils getrennt vorgehen, in der oben
genannten Weise. Man würde bei der Herstellung auch Cellulosefasern, zunächst mit
anderen Fasern naß mischen, um den erforderlichen Wassergehalt zu haben. Außerdem
kann dem Wasser eine geringe Menge eines Netzmittels zugefügt werden, was sich besonders
vorteilhaft für die nicht aus Cellulose bestehenden Fsern eines Fasergemisches auswirkt.
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Das Wasser, mit welchem die Fasern durchtränkt und auf den gewünschten
Feuchtigkeitsgehalt gebracht werden, enthält auch andere flüssige Zusätze, wie beispielsweise
Verzögerer oder Beschleuniger oder sonstige flüssige Stoffe oder Lösungen. Bei der
Herstellung des Feststoff- und Fasergemisches auf der Unterlage, beispielsweise
auf der Oberfläche des oberen Trumms des endlosen Förderbandes kann für bestimmte
Zwecke auch so vorgegangen werden, daß ehe das Feststoff- und Fasergemisch abgelegt
wird, eine dünne Feststoffschicht in Form eines Bindemittels, beispielsweise Halbhydrat
oder eines Gemisches aus Bindemittel mit einem anderen Stoff, oder anderer Körnung
eines Zuschlagstoffes aufgestreut werden, wenn man eine besonders ausgebildeteOberfläche
erzeugen will.
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Beim Verdichten des Vlieses auf dem Förderband, in dem anschließenden
Pressvorgang wird dann diese zusätzliche Schicht in die Oberfläche des Vlieses eingepresst
und kann so, zur Erzielung besonderer Oberflächeneffekte ausgenutzt werden.
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In Verfolg des Erfindungsgedankens kann der Vorgang der Herstellung
des Gemisches dadurch intensiviert werden, daß man den Mischvorgang von Faserstoffen
und Bindemittelgemisch
über eine längere Zeitspannc ausdehnt, dadurch,
daß beide Substanzen vor dem endgültigen Auftreffen auf die Ablegefläche erneut
aufgewirbelt werden.
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Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man das Gemisch aus
Faserstoff, Bindemittel und sonstigen Bestandteilen ehe es auf das Förderband abgelegt
wird, über einem gasdurchlässigen Boden in einem kastenförmigen Behälter "fließen"
läßt, durch den ein Gas mit einem solchen Druck hindurchgeleitet wird, daß sich
die Materialschicht in einem brodelnden Zustand befindet, ähnlich einem Koch- oder
Siedeprozeß. Durch dieses Aufwirbeln des Materials wird das in Berührungbrigen des
Bindemittels mit den Faserteilen und die Verbindung desselben, mit dem Bindemittelkörnchen
verbessert, und es bildet sich ein homogenisiertes, grobkörniges Gemenge heraus,
das dann auf die Unterlage abgelegt und gepresst werden kann.
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Zur Verbesserung der Haftung der Bindemittelteilchen auf den Fasern,
kann dem Wasser, mit welchem die Fasern innig durchfeuchtet, und auf den erforderlichen
Wassergehalt eingestellt werden, auch ein Retentionsmittel enthalten, in geringer
Menge, beispielsweise Stärke, Stärkederivate oder Abbauprodukte der Stärke, in gelöster
Form. Eventuelle Wasserverluste können dadurch ausgeglichen werden, indem der Mischvorgang
der Fasern und des Bindemittelgemisches in einer Atmosphäre regelbarer Luftfeuchtigkeit
stattfinden oder es kann fein vernebeltes Wasser oder eine wässrige Lösung, während
des Mischvorganges, d.h., während des Fall- und Fließprozesses eingedüst werden.
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Das Pressen der Platten geschieht dann in herkömmlicher Weise.
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Um das Haften der Pressmasse an den platten, bzw. Bändern der Presse
zu verhindern, können diese mit entsprechenden Überzügen versehen sein, oder es
kann ein sich nicht mit dem Gips verbindendes folienartiges Material umlaufen, das
der Oberfläche der gepressten Platte eine vorzügliche Oberflächeneigenschaft gibt,
das dann aber nach erfolgter Aushärtung der Platte leicht abziehbar ist.
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Solches Material kann eine dünne Kunststoffolie sein, beispielsweise
eine Folie aus Polyäthylen.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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Cellulosefasern mit einer Faserlänge zwischen 30 und 70 SR werden
in einem Mischer mit einem schnell umlaufenden Rührer im Wasser disperqiert. Diese
Cellulosefasern werden von dem Überschußwasser abgetrennt und auf einen Wassergehalt
eingestellt, der etwa bei 100 % liegt, bezogen auf die Cellulosefasern. Dies kann
durch gravimetrische Methoden leicht durchgeführt werden. Daraufhin werden die noch
mehr oder weniger verklumpten Cellulosefasern in eine Vorrichtung gegeben, in der
diese Fasern in möglichst einheitliche oder wenigstens kleinste Faserbündelchen
zerteilt werden, was vermittels gegensinnig umlaufender Messer und Schlagarme geschieht,
z.B. inelnemzylindrischen Behälter.
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Dieser nunmehr möglichst fein zerteilte Zellstoff wird in der gewünschten
Menge z.B. dem oberen Ende eines vertikal stehenden zylindrischen Behälters zugeführt
und über den
Querschnitt des Behälters möglichst gleichmäßig verteilt,
nach unten rieseln gelassen.
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Während des Fallvorganges der Fasern wird von den Seiten ds Behälters
Bindemittel in einer entsprechenden Menge seitlich eingeblasen, was in der Nähe
des oberen Endes des Behälters geschieht und zwar derart, daß die Teilchen des Bindemittels
wie Staubwolken in das Innere des Behälters eindringen und sich auf den Fasern niederschlagen
und dort ein oder mehrere Schichten aufbauen.
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Das Verstäuben des Bindemittels kann vermittels Druckluft geschehen,
deren Strahlrichtung nicht in den Behälter hineingerichtet ist, sondern in außerhalb
des Behälters befindliche Gehäuse über die auch das Bindemittelgemisch eingeführt
wird. Das durch die Schlitze austretende Bindemittel hat dann völlig unorientierte
Richtungen, verbindet sich aber mit den Fasern umso besser. Zur weiteren Verbesserung
des Mischvorganges und unter Berücksichtigung des Umstandes, daß das Bindemittelgemisch
im großen Überschuß vorhanden ist, kann am unteren Ende des Behälters ein sogenanntes
Fließbett angeordnet sein, derart, daß nunmehr der Materialstrom auf die Oberseite
einer großflächigen Platte abgelegt wird, die geneigt verläuft, und von der unteren
Seite Druckluft, die Feuchtigkeit enthalten kann, zugeführt wird.
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Der Materialstrom wird dann unter Zuhilfenahme geeigneter Führungs-
und Formungsschienen, bzw. Werkzeuge, auf der oberen Fläche eines sich kontinuierlich
fortbewegenden Förderbandes in einer solchen Dicke abgelegt, was durch Steuerung
der zuzuführenden Materialmenge und/oder der Bandgeschwindigkeit erfolgen kann,
einer Pressvorrichtung zugeführt.
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Je nach Dicke der herzustellenden Platte, variiert die Dicke des
Vlieses. Die Feuchtigkeit kann im Herstellungsprozeß, wie oben genannt, reguliert
oder justiert werden.
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Es hat sich gezeigt, daß derartige Platten, die erforderliche Festigkeit
besitzen, um nach dem Pressvorgang gehandhabt werden zu können. Die endgültige Härte
kann unter normalen atmosphärischen Bedingungen ohne Zuführung von Wärmeenergie,
durch Lagerung erhalten werden. Die Weiterbearbeitung der Platte , sofern dies erforderlich
ist, geschieht in an sich bekannter Weise, durch säumen und schleifen.