DE3523115C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Festig
keit gipsgebundener Plattenwerkstoffe mit einer der Platten
herstellung unter Vliesbildung aus dem Gips-Faser-Gemisch nach
geschalteten Karbonatisierung oberflächennaher Schichten.
Die Verwendung von mit Harnstofformaldehyd beleimten Spanplatten
in der Bauindustrie stößt auf immer größere Widerstände, in
erster Linie wegen der auch nach dem Einbau noch auftretenden
Formaldehydabspaltung. Auch die Brennbarkeit dieses Werkstoffes
macht dessen Einsatz in vielen Bereichen des Innenausbaus proble
matisch. In den vergangenen Jahren ist daher die Entwicklung
mineralisch gebundener Holzwerkstoffe, insbesondere in Form von
Span- und Faserplatten, forciert worden. Als Bindemittel
werden hierbei verschiedene Zementsorten und Gips eingesetzt.
Es ist bereits für Produkte aus Gips bekannt, dem Kalziumsulfat
dihydrat Kaliumsalze, wie Kaliumhydrogencarbonat, hinzuzufügen
(WO 81/02 010). Die die Gipsprodukte ver
bessernden mineralischen Zusätze werden hierbei vor der
Produktherstellung zugemischt, d. h. sie liegen innerhalb des
fertigen Produkts verteilt vor, wodurch deren Gesamtfestigkeit
erhöht wird. Durch Zusatz von Hydrogencarbonat wird ein porö
ses Produkt erzeugt, wobei über die zugegebene Menge des
Karbonats die Porosität gesteuert wird. Es wird die Lehre vermit
telt, durch Tränken der offenen Poren der fertigen Gipsprodukte
mit Chemikalienlösungen, wie Kaliumsulfat und Natriumtetraborat,
deren Oberflächen zu vergüten.
Des weiteren sind Gipsprodukte, u. a. Bauplatten aus Kalzium
sulfatdihydrat, unter Zusatz faserförmiger Materialien und ge
gebenenfalls Bindemitteln, wie Harnstoff, Formaldehydharz
oder Aluminiumsulfat, bekannt (DE 26 49 300 A1). Hierbei wird aus
den Ausgangsmaterialien zunächst eine Suspension hergestellt
und über ein Sieb der größte Teil des Prozeßwassers abgezogen.
Für das faserförmige Material wird hierbei auf Zellstoff und
Altpapier hingewiesen.
Gleichfalls bekannt ist es, die Festigkeit von Gipsprodukten
durch Zusatz von Kalk zu steigern (US-PS 34 14 462). Durch
die Reaktion des Kalks mit Kohlendioxidgas oder kohlendioxid
haltigen Lösungen wird eine Karbonatisierung durchgeführt. Für
diese Behandlung bzw. Umsetzung des Gipses zu Karbonat ist die
Zugabe von Kalziumhydroxid zum Gips die Voraussetzung. Durch
diese Vergütung des fertigen Produkts wird dessen Oberfläche
wasserresistent. Für das zweitgenannte Verfahren, das kohlen
dioxidhaltige Lösungen zur Fällung von Kalziumcarbonat ein
setzt, sind hohe Drücke und Temperaturen aufzubringen, die
einen entsprechend hohen apparativen und verfahrenstechnischen
Aufwand erfordern.
Schließlich ist es bekannt, die für die Rehydratisierung und
Formung erforderliche Anmachwassermenge durch wassergetränkte
Teilchen zuzuführen. Diese bilden mit dem pulverförmigen Gips
ein rieselförmiges Gemenge und können nachfolgend annähernd
drucklos in die gewünschte Form des Gipsbauteils gebracht werden.
Für Platten wesentlich ist deren Festigkeit, insbesondere ge
genüber Durchbiegung. Unter einer derartigen Beanspruchung hat
die Außenschicht einer Platte den größten Anteil der Belastung
aufzunehmen. Für Platten sind deshalb die Fasern in den ober
flächennahen Schichten in der mineralischen Matrix wesentlich
besser zu fixieren als in den zentralen Schichten. Demgegen
über ist in den zentralen Schichten eine Flexibilität er
wünscht, um in diesen auftretende Schubspannung aufzunehmen.
Obwohl die industrielle Herstellung von zementgebundenen
Spanplatten schon seit langer Zeit betrieben wird, hat sich
diese Platte auf dem Markt nur wenig durchsetzen können.
Dies liegt in erster Linie am hohen Preis und dem ungünstigen
Quellungs- und Schwindungsverhalten solcher Platten. Probleme
entstehen auch bei der Bearbeitung dieser Werkstoffe. Da bei
der Herstellung durch im Holz vorhandene Zucker- und Extrakt
stoffe Abbindeschwierigkeiten hervorgerufen werden, stellt die
zementgebundene Spanplatte derzeit keine grundlegende Alterna
tive zur konventionellen Holzspanplatte dar.
Aussichtsreicher erscheint Gips als Bindemittel für platten
förmige Holzwerkstoffe. Bei Bauplatten wird Gips z. Z. in
drei Produkten eingesetzt, der Gipskartonplatte, der Gips
spanplatte und der Gipsfaserplatte. Man kann davon ausgehen,
daß in Zukunft die Gipskartonplatte weitgehend durch die
Gipsfaserplatte ersetzt werden wird, da letztere eine Reihe
von technologischen Vorteilen aufweist. Insbesondere gibt es
hinsichtlich ihrer Verarbeitbarkeit keine Nachteile im Ver
gleich zu konventionellen Holzwerkstoffen. Grundlegender Nach
teil aller mit Gips gewonnener Holzwerkstoffe sind jedoch de
ren geringe Wasserresistenz, die höhere Rohwichte und die
schlechteren Festigkeitseigenschaften.
Die Tabelle 1 gibt Auskunft über die Eigenschaften verschiede
ner gipsgebundener Plattenwerkstoffe und von Holzspanplatten.
Es ist bekannt, daß die Biegefestigkeit von Gipsspan- und
-faserplatten u. a. wesentlich vom Wasser-/Gips-Wert abhängt.
Für die vollständige Rehydratisierung von Stuckgips ist ein
Mindest-Wasser-Gips-Wert von 0,17 erforderlich. Bei den bisher
auf dem Markt vorhandenen Verfahren wird jedoch mit einem er
heblichen Wasserüberschuß gearbeitet. So liegen die Wasser-/
Gips-Werte bei der Herstellung von Gipskartonplatten und Gips
faserplatten zwischen 0,7 und 0,9. Das Wasser-/Gips-Verhältnis
bestimmt wesentlich die Festigkeit abgebundener Gipse.
Geringe Wasserzugaben bewirken ein geringeres Porenvolumen und
höhere Festigkeit bei höherer Rohrdichte der Trockenmasse.
Durch Verringerung des Wasser/Gips-Wertes wird die Wasser
resistenz einer Platte jedoch nicht verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur
Steigerung der Festigkeit gipsgebundener Plattenwerkstoffe an
zugeben, bei dem zugleich deren Wasserresistenz so weit verbes
sert wird, daß diese Platten als Substitut für konventionelle
Holzspanplatten verwendet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumin
dest eine der beiden Plattenoberflächen der zuvor gepreßten
Platten mit Kaliumcarbonat in wäßriger Lösung behandelt wird.
Durch diese Oberflächenbehandlung wird Kalziumsulfat zu Kal
ziumcarbonat und zugleich Kaliumsulfat umgewandelt. Jeder die
ser Verbindungen kommt eine besondere Bedeutung zu. Kalzium
carbonat ist wesentlich wasserresistenter und bewirkt zugleich
eine Verdichtung der Struktur in der Plattenoberfläche. Ka
liumsulfat beschleunigt, und das ist für Platten wesentlich,
das Abbinden des Gipses in den oberflächennahen Schichten, wo
durch der Verbund zwischen Faser und mineralischem Binder in
diesem Bereich und damit die Festigkeit der Platte verbessert
wird. Durch diese Behandlung der Plattenoberfläche mit Kalium
carbonat in wäßriger Lösung kann die Festigkeit der geformten
Platte und zugleich ihre Wasserresistenz entscheidend verbes
sert werden. Dabei läuft auch bei Raumtemperatur mit hoher Ge
schwindigkeit folgende Reaktion ab:
CaSO₄ × 2 H₂O + K₂CO₃ → CaCO₃ + K₂SO₄ + 2 H₂O
Der Gips an der Plattenoberfläche wird durch die Zugabe des
Kaliumcarbonats direkt umgewandelt und formt sich in Kalzit
um. Dies hat im Vergleich zum Gips eine wesentlich größere
Härte. Sie erhöht sich etwa um den Faktor 5, und zwar von
153 mikro Brinell N/mm² auf 765 mikro Brinell N/mm². Je nach
Gipsgehalt in der
in der Plattenoberfläche, Struktur des Gipses und Intensität
der Umwandlungsreaktionen an den Plattenoberflächen können die
Plattenbiegefestigkeiten und ihr Elastizitätsmodul leicht auf
das Doppelte der unbehandelten Platte gesteigert werden. Die
Wasserresistenz der Platte und die Formstabilität können erheblich
verbessert werden. Das Aufbringen der Carbonatanionen kann
in Form einer wässrigen Carbonatlösung durch Besprühen der Plattenoberfläche,
durch Begießen oder aber durch Walzenauftragssysteme
erfolgen. Die so behandelten Platten können problemlos
auf Biegefestigkeiten von konventionellen Holzspanplatten gebracht
werden. Im Vergleich zu den Biegefestigkeiten der heute
industriell hergestellten Gipsplattenwerkstoffe können sie
leicht auf das Doppelte und höher gesteigert werden. In Bezug
auf ihr Quell- und Schwindungsverhalten sind diese Platten deutlich
besser als konventionelle Holzspanplatten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weden trockene Holzspäne
oder durch trockene Zerfaserung von Altpapier, z.B. in
einem Refiner, gewonnene Fasern mit Gips vermischt. Vor der
Formbildung der Platten wid diesem Gemisch Wasser in Mengen
zugedüst, so daß ein Wasser-Gips-Wert von 0,3 nicht überschritten
wird. Durch Variationen der Gips- und Faser- oder Spananteile
können mehrschichtige Platten hergestellt werden, in denen z.B.
in der Mittelschicht geringere und in den Außenschichten höhere
Gipsanteile vorhanden sind. Die Formung des Plattenvlieses geschieht
in konventioneller Weise durch Streuung der einzelnen
Schichten auf ein sich bewegendes Band. Es erfolgt dann eine
kalte Verpressung und anschließend eine Trocknung der Platte
im Trockner. Auf die Plattenoberfläche wird 0,5 bis 5% Kaliumcarbonat
(K2CO3) pro atro Platte (bezogen auf die absolut
trockene Platte) in wässriger Lösung aufgetragen. Die Platten
können dabei nach iher Verpressung und vor dem Auftrag der
K2CO3-Lösung getrocknet werden, wobei die Trocknung vorzugsweise
bei Raumtemperatur oder in einem Warmluftstrom erfolgt.
Die Platten können nach ihrer Oberflächenbehandlung einer Nachpressung
unterzogen werden.
Bei der Ausbildung von Dreischichtplatten mit geringem Gipsfaseranteil
in der Mittelschicht und einem hohen Anteil in den Deckschichten
können sowohl durch Zugabe von Stärke in der Mittelschicht
als auch durch die Karbonatisierungsreaktion in den Deckschichten
die Plattenfestigkeiten erheblich gesteigert werden.
Da die Verfestigungsreaktionen durch Umwandlung des Gipses erfolgen,
können daraus resultierende Festigkeitssteigerungen bei
allen gipsgebundenen Plattenwerkstoffen erreicht werden.
Altpapier wird in trockener Form in einem Refiner zerfasert. Dem
Altpapier werden bezogen auf sein atro (absolut trockenes) Gewicht
300% Gips in einem Mischer zugemischt. Zu dieser Mischung
wird Wasser zugedüst, so daß ein Wasser-Gips-Verhältnis von etwa
0,3 vorliegt. Die Mischung wird zu einem Vlies mit gleichmäßiger
Masseverteilung ausgestreut und dann mit einem spezifischen Druck
von 4 N/m2 verpreßt. Die Platte wird anschließend in einem Trockenschrank
getrocknet und dann wird auf die Oberfläche eine
dreimolare K2CO3-Lösung aufgetragen. Die Gewichtsaufnahme durch
die wässrige Lösung beträgt etwa 3%. Die Trocknung der Platte
erfolgt bei Raumtemperatur.
Claims (6)
1. Verfahren zur Steigerung der Festigkeit gipsgebundener
Plattenwerkstoffe mit einer der Plattenherstellung unter
Vliesbildung aus dem Gips-Faser-Gemisch nachgeschalteten Karbo
natisierung oberflächennaher Schichten, dadurch gekenn
zeichnet, daß zumindest eine der beiden Plattenoberflächen
der zuvor gepreßten Platten mit Kaliumcarbonat
in wäßriger Lösung behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung von Fasern
auf der Basis von Altpapier nach einem Halbtrockenverfahren
mit einem Wasser-/Gipswert von max. 0,3 und durch kalte Ver
pressung des Gips-Faser-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß
0,5-5% Kaliumcarbonat, bezogen auf die absolut trockene
Platte, in wäßriger Lösung aufgetragen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die verpreßten Platten in Vorschaltung zum Auftrag
des Kaliumcarbonats getrocknet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Platten nach ihrer Oberflächenbehandlung
einer Nachverpressung unterzogen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden zur Herstel
lung von Gipsfaserplatten in mehreren Schichten, dadurch ge
kennzeichnet, daß die mittlere Schicht mit geringerem und die
beiden Deckschichten mit höherem Gipsanteil hergestellt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mittelschicht Stärke zugesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853523115 DE3523115A1 (de) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Verfahren zur herstellung von gipsgebundenen plattenwerkstoffen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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DE3523115A1 DE3523115A1 (de) | 1987-01-08 |
DE3523115C2 true DE3523115C2 (de) | 1990-09-06 |
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ID=6274412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19853523115 Granted DE3523115A1 (de) | 1985-06-28 | 1985-06-28 | Verfahren zur herstellung von gipsgebundenen plattenwerkstoffen |
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Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
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DE3523115A1 (de) | 1987-01-08 |
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