DE3634604C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Mineralstoffplatten, insbesondere von Gipsfaserplatten, aus einer Suspension - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Mineralstoffplatten, insbesondere von Gipsfaserplatten, aus einer Suspension.

Bei dem Verfahren zur Herstellung solcher Platten handelt es sich um sogenannte Naßverfahren, bei denen zur Formung der Platten eine Suspension aus Bindemittel, ggf. Fasern und Wasser in erheblichen Überschuß, insbesondere Gipsbrei, eingesetzt wird.

Die Entfernung von überschüssigem Anmachwasser steht bei der der Erfindung am nächsten kommenden, aus der DE-OS 23 65 161 bekannten Vorrichtung und dem dazugehörigen Verfahren im Vordergrund. Bei dem Verfahren wird noch vor dem Erstarren des Gipses unter Erzielen der endgültigen Formgestaltung in einem Arbeitsgang durch Anlegen eines Unterdrucks eine Abführung des Überschußwasser durchgeführt. Die Absaugung wird in mehreren Kästen durchgeführt. Die Vorrichtung weist ein wasserdurchlässiges, unteres Tragband, unter dem sechs Saugkästen angeordnet sind, auf. Außerdem ist ein verstellbares Oberband, das von Druck- und Gleitwalzen abgestützt ist, vorgesehen.

Da die Gipsfaserplatten auf kurzzeitige Verformungen elastisch reagieren, ist die Führung des Oberbandes über Walzen zur Formgebung ungünstig. Diese Formgebung ist zur Einhaltung von Maßen in engen Toleranzen nicht geeignet.

Außerdem werden bei der Formgebung durch Walzen auf die Platten Scherkräfte ausgeübt. Die Scherkräfte zerstören das durch das Ausrichten der Fasern bei Absaugen gebildete Gefüge und beeinträchtigen dadurch die Festigkeit der Platten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich Mineralstoffplatten kontinuierlich aus einer Suspension so formen lassen, daß die fertigen Platten die geforderten Maße und Festigkeiten aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Mineralstoffplatten, insbesondere Gipsfaserplatten, aus einer Suspension, mit mindestens zwei Formstufen, nämlich einer Saugstufe und mindestens einer sich anschließenden Preßstufe, wobei jede Formstufe eine Formstreckende aufweist, entlang der ein unteres und ein oberes umlaufendes wasserdurchlässiges Transportband durch Abstützelemente im Abstand von einander geführt sind, und wobei die Abstützelemente an den Transportbändern flächig anliegen, übereinander in einem in Transportrichtung sich verengenden Abstand angeordnet sind und in der Saugstufe jeweils aus einem Saugkasten und in der Preßstufe jeweils aus einem mit Abflußöffnungen versehenen Druckkasten sowie aus sich daran einlauf- und auslaufseitig anschließenden, querliegenden, umfänglich mit der Abstützfläche fluchtenden Walzen bestehen.

Die Merkmalskombination ermöglicht in jeder Formstufe gleichzeitig eine Entfernung des Überschußwassers und eine Formung durch Ausübung eines Druckes über eine bestimmte Zeit, wobei in der Saugstufe der überwiegende Teil des Überschußwassers entfernt wird. Durch die weitere Verdichtung und Verringerung des Wassergehaltes in der Preßstufe können höhere Dichten bei den geformten Platten erreicht werden.

Das Ausüben eines Druckes über eine bestimmte Zeit wird durch den sich verengenden Abstand der flächig anliegenden Abstützelemente, durch den die durch die Entwässerung entstehende Volumenabnahme ausgeglichen werden kann, erst ermöglicht. Das Ausüben eines Druckes über eine bestimmte Zeit ist wegen der elastischen Reaktion der Gipsfaserplatten zur Formung notwendig. Der gleichzeitig mit dem Entwässern, insbesondere mit dem Absaugen, ausgeübte Druck verbessert den Entwässerungsgrad.

Außerdem wird die durch das Absaugen erzeugte Gefügebildung durch den zusätzlichen ausgeübten Druck verstärkt, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften, z. B. höheren Festigkeitswerten, führt. Scherkräfte, die das Gefüge wieder zerstören würden, werden vermieden.

Diese gleichzeitige Entwässerung und Formung, durch die die Maße und der Entwässerungsgrad und damit letztlich die Festigkeit der fertigen Platten genau eingestellt werden kann, werden im wesentlichen durch die Verwendung zweiter

• - übereinander angeordneter
• - flächig anliegender
• - einen Keil bildender
• - mit Öffnungen versehenen Kästen (Saugkästen bzw. mit Ausflußöffnungen versehene Druckkästen)
  als Abstützelemente in den Formstufen auf technisch einfache Art realisiert.

Die Merkmale im Patentanspruch 2 ermöglichen eine Variation des von den beiden Abstützelementen gebildeten Keils in Abhängigkeit von der gewünschten Plattendicke und dem Entwässerungsverhalten der Suspension, so daß die im Keil entstehende Platte kontinuierlich verdichtet wird.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 3 stützt der Druckrahmen die Saugkästen bzw. Druckkästen gleichermaßen ab.

Bei der Aufgabevorrichtung der Vorrichtung gemäß Anspruch 4 bildet sich in dem begrenzten Flüssigkeitsraum im Keil durch Ablauf von Wasser ein Pfropfen. Durch den hydrostatischen Druck fließt die Suspension in den Keil nach. Es werden die durch das Absaugen entstandenen Hohlräume ausgefüllte, wodurch die geformten Platten eine sehr gleichmäßige Dichte aufweisen.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Formstation zur Herstellung von Gipsfaserplatten aus Calciumsulfat-Dihydrat und Altpapierfasern.

Die Formstation baut sich aus zwei in Transportrichtung hintereinander angeordneten Formstufen 1, 2 mit einem gemeinsamen Grundgestell 3 auf. Jede Formstufe 1, 2 weist ein unteres, umlaufendes Transportband 4, 5 auf, dessen oberer fördernder Trum von einem fest im Gestell 3 gelagerten Abstützelement innen horizontal verlaufend abgestützt wird.

Das Abstützelement der ersten Formstufe 1 besteht aus zwei mit Abstand voneinander quer zur Transportrichtung gelagerten Walzen 6.1, 6.2, zwischen denen ein evakuierbarer Saugkasten 7 befestigt ist. Die ebene, mit Löchern versehene Tischfläche des Saugkastens 7, über die das Band gleitet, fluchtet mit dem oberen Umfang der Walzen 6.1, 6.2.

Die Abstützung der zweiten Formstufe 2 baut sich analog auf, mit dem Unterschied, daß sich anstelle eines Saugkastens zwischen den Walzen 8.1, 8.2 ein Querschlitze aufweisender Druckkasten 9 befindet.

Beide Bänder 4, 5 werden über Umlenkrollen 10 im unteren Teil des Grundgestells 3 zurückgeführt. Ihre oberen, horizontal verlaufenden Trume sind jeweils einlaufseitig bis zu einer Umlenkrolle 11, 12 verlängert.

Jede Formstufe 1, 2 weist ein oberes, umlaufendes Transportband 13, 14 auf, deren unterer Trum jeweils oberhalb der unteren Abstützelemente von höhenverstellbar gelagerten Abstützelementen innen abgestützt wird. Die abgestützten Strecken der unteren und oberen Bänder 4, 13 bzw. 5, 14 bilden so jeweils einen Formkeil, in dem die Platten geformt werden.

Das obere Abstützelement der ersten Formstufe 1 besteht aus zwei in Abstand in einem Druckrahmen 15 horizontal querliegend gelagerten Walzen 16.1, 16.2 und einem an dem Druckrahmen 15 befestigten, von diesem an der Oberseite abgestützten Saugkasten 17 zwischen den beiden Walzen 16.1, 16.2. Die untere, das Band 13 abstützende Fläche des Saugkastens 17 fluchtet mit dem unteren Umfang der Walzen 16.1, 16.2. Der Druckrahmen 15 ist einlauf- und auslaufseitig jeweils oberhalb der Walzen 16.1, 16.2 an unabhängig voneinander höhenverstellbaren senkrechten Spindeln 18.1, 18.2 angelenkt, einlaufseitig exzentrisch. Die Spindeln sind oben an Horizontalträgern des Gestells 3 abgestützt.

Das obere Abstützelement der zweiten Formstufe 2 baut sich analog auf. Ebenso wie bei dem unteren Abstütz­ element ist zwischen den Walzen 19.1, 19.2 anstelle eines Saugkastens ein mit Querschlitzen versehener Druckkasten 20 befestigt. Der Druckkasten 20 ist ebenfalls an einem an Spindeln 21.1, 21.2 angelenkten Druckrahmen 22 be­ festigt und so in Gestell 3 abgestützt.

Durch diese Abstützung der oberen Abstützelemente wird entlang der Formstrecke ein der Keilform entsprechender Druck beim Formen aufgebracht.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt auf die Saugstufe 1 nur eine Preßstufe 2. Je nach Anwendungsfall können sich noch eine oder mehrere weitere Preßstufen anschließen.

Als Transportbänder werden mit Öffnungen versehene Polyesterbänder eingesetzt, deren Breite den zu formenden Platten entspricht; üblicherweise zwischen 600 und 2800 mm. Die Bänder 5, 14 der zweiten Formstufe 2 weisen feinere Öffnungen auf, so daß sich glatte Oberflächen bei den fertigen Platten ohne eine Nachbehandlung erreichen lassen. Jedes Transportband 4, 5, 13, 14 durchläuft während der Rückführung eine Reinigungsvorrichtung 23. Seitlich neben den Bandrändern sind entlang der Förder­ strecke Druckleisten angeordnet, die die Platten an ihren Längsseiten formen. Auslaufseitig schließt sich an die zweite Formstufe ein Rollentisch 24 an.

Zur Verringerung der Reibung zwischen den Bändern 4, 5 bzw. 13, 14 und den Saug- und Druckkästen 7, 17 bzw. 9, 20 sind die Saugkästen 7, 17 an der abstützenden Fläche mit einem Kunststoff mit geringem Reibwert beschichtet, und die Abstützfläche der Druckkästen 9, 20 wird von querliegenden Leisten aus glasfaserverstärktem Poly­ äthylen gebildet.

Oberhalb des einlaufseitig verlängerten Teils des unteren Transportbandes 4 der ersten Formstufe 1 ist eine Auf­ gabevorrichtung 25 für die Suspension angeordnet. Die Aufgabevorrichtung 25 besteht aus einen trogförmigen, sich quer über das Band 4 erstreckenden Suspensions­ behälter 26 mit einem Suspensionszulauf 27. Am unteren Teil weist der Behälter 26 einen sich ebenfalls über die gesamte Bandbreite erstreckenden Auslaufstutzen 28 auf, dessen obere Begrenzung 28.1 bis an die obere Walze 16.1 der Formstufe 1 reicht. Die untere Begrenzung 28.2 des Stutzens 28 reicht bis an den unteren Saugkasten 7.

Im Suspensionsbehälter 26 befindet sich eine Rührvor­ richtung 29, bestehend aus einem rotierend angetriebenen Käfig in Form eines waagerechten Zylinders, der auf seiner Mantelfläche mit achsparallelen Rührstäben 30 bestückt ist. Weiterhin befindet sich im Suspensions­ behälter 26 eine Füllstandssonde 31, und an seinem oberen Teil ist eine Druckluftleitung 32 angeschlossen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung beim Einsatz zur Formung von Gipsfaserplatten aus einer Suspension mit ca. 300 Gewichtsprozent Wasser (bezogen auf den Feststoff) beschrieben, wobei der Feststoff zu ca. 90 Gewichtsprozent aus Calciumsulfat-Dihydrat und zu ca. 10 Gewichtsprozent aus Fasern besteht. Als Faser­ material werden Altpapierfasern eingesetzt, die Zugabe von anderen organischen oder anorganischen Fasern oder von Holzspänen ist ebenfalls möglich. Ebenso kann die Vorrichtung nach der Erfindung zur Formung von Platten aus anderen Mineralstoffen als Gips, wie z. B. Zement oder Kalk, verwendet werden.

In Arbeitsstellung werden die einlaufseitigen oberen Walzen 16.1, 19.1 in etwas größerem Abstand von der Tischfläche der unteren Abstützelemente fixiert als die auslaufseitigen Walzen 16.2, 19.2. So wird zwischen den Transportbändern 4, 13 bzw. 5, 14 ein Keil gebildet, in dem die Platten geformt werden. Der Neigungswinkel der oberen Formfläche ist dem Volumenverlust als Folge der Entwässerung so angepaßt, daß sich entlang jeder Form­ strecke ein steigender Druck gegen die Abstützelemente aufbaut. Im vorliegendem Beispiel beträgt der Neigungs­ winkel 0,5-1°. Mit der Höhenverstellung über die Spindeln 18.1, 18.2 bzw. 21.1, 21.2 kann er den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Die Aufgabevorrichtung 25 wird über den Zulauf 27 mit der Gips-Faser-Suspension beschickt. Die Rührvorrichtung 28 verhindert ein Entmischen der Suspension im Behälter 26 und sichert so eine gleichmäßige Plattendichte und eine Gleichverteilung der Fasern in der Platte. Die Suspension läuft kontinuierlich durch den Stutzen 28 der ersten Formstufe 1 zu, wo kontinuierlich über den oberen und unteren Saugkasten 7 bzw. 17 Wasser abgesaugt wird. Durch das Absaugen sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite wird ein Entmischen der Ausgangsmaterialien verhindert. Der sich verfestigende Kuchen wird von den Transportbändern 4, 13 durch den von den Abstützelementen gebildeten Keil gezogen, dabei verdichtet und auf ca. 35% Restfeuchte entwässert. Die jeweils übereinander angeordneten Transportbänder 4, 13 bzw. 5, 14 laufen synchron. Da Gipsfaserplatten auf kurzzeitige Verfor­ mungen elastisch reagieren - also in die ursprüngliche Form zurückspringen -, sind die Formstrecken so lang ausgeführt, daß die Platten für mindestens 0,5 Min. unter Druck gehalten werden; in der vorliegenden Ausführungs­ form beträgt die Formstrecke jeweils ca. 800 mm.

Anschließend werden die in der ersten Stufe 1 geformten Platten in der zweiten Stufe 2 weiter gepreßt und auf die gewünschte Plattendicke kalibriert. Dabei wird der Wassergehalt auf 25-30% Restfeuchte verringert. Das aus den Platten ausgepreßte Wasser fließt über die Quer­ schlitze der Druckkästen 9, 20 ab. Der Formkeil zwischen den Druckkästen 9, 20 ist dem verringerten Volumenschwund in der zweiten Stufe 2 angepaßt, das obere Abstützelement ist daher etwas geringer gegen die Horizontale geneigt als in der ersten Stufe 1. Die fertig geformten Platten werden über den Rollengang 24 zur weiteren Verarbeitung oder zu einem Lager befördert.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Formen von Mineralstoffplatten, insbesondere Gipsfaserplatten, aus einer Suspension,
mit mindestens zwei Formstufen, nämlich einer Saugstufe (1) und mindestens einer sich anschließenden Preßstufe (2),
wobei jede Formstufe eine Formstreckende aufweist,
entlang der ein unteres und ein oberes umlaufendes wasserdurchlässiges Transportband (4,13; 5, 14) durch Abstützelemente im Abstand voneinander geführt sind, und
wobei die Abstützelemente
an den Transportbändern (4, 13; 5, 14) flächig anliegen,
übereinander in einem in Transportrichtung sich verengenden Abstand angeordnet sind und
in der Saugstufe (1) jeweils aus einem Saugkasten (7, 17) und in der Preßstufe (2) jeweils aus einem mit Abflußöffnungen versehenen Druckkasten (9, 20) sowie aus
sich daran einlauf- und auslaufseitig anschließenden, querliegenden, umfänglich mit der Abstützfläche fluchtenden Walzen (6, 16; 8, 19) bestehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine horizontal feststehende untere Abstützfläche der unteren Transportbänder (4, 5) und durch ein einlauf- und auslaufseitig unabhängig höhenverstellbares oberes Abstützelement der oberen Transportbänder (13, 14).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen einlauf- und auslaufseitig höhenverstellbar im Grundgestell (3) abgestützten Druckrahmen (15 bzw. 22), an dessen Unterseite der obere Saugkasten (17) bzw. Druckkasten (20) befestigt ist und in dem die oberen Walzen (16 bzw. 19) gelagert sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Transportband (4) der Saugstufe und der zugehörige untere Saugkasten (7) einlaufseitig verlängert sind und daß oberhalb der Verlängerung eine Aufgabevorrichtung (25) für eine Suspension angeordnet ist, die aus einem Suspensionsbehälter (26) mit einem Auslaufstutzen (28) besteht, dessen Öffnung- sich über die Transportbandbreite erstreckt, wobei die obere Begrenzung (28.1) des Stutzens bis an die obere einlaufseitige Walze (16.1) und die untere Begrenzung (28.2) bis an den unteren Saugkasten (7) reicht.