DE4127929A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserverstaerkten gipsplatten - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserverstaerkten gipsplattenInfo
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Description
Unter den Begriff Gipsfaser-Platten (GF-Platten) fallen
unterschiedliche Produkte, je nachdem nach welchem Ver
fahren sie erzeugt wurden. Gemeinsam haben sie nur, daß
die Verstärkung durch in den Gips eingebettete Fasern
geschieht, während bei der Gipskarton-Platte (GK-Platte)
ein Karton an der Oberfläche die Festigkeit erzeugt.
Man unterscheidet bei den Verfahren zur Herstellung von
Gipsfaser-Platten unter anderem:
Sie haben ihren Namen von der Tatsache, daß bei der For
mung der Platte ein streufähiges Mischgut verwendet wird,
welches ganz trocken sein kann, wie in OS 21 03 931 oder
kontrolliert vorgefeuchtet ist, wie in EP 01 53 588
beschrieben.
Die Vorteile des trockenen Verfahrens sind folgende:
- - Die Technik leitet sich von der Spanplattenher stellung ab. Deshalb kann man weitgehend auf bewährte Technologie zurückgreifen.
- - Die Spanplattentechnologie hat bewiesen, daß damit große Durchsatzleistungen erzielt werden können. Das wird als wesentlich angesehen, um mit der GK-Platte konkurrieren zu können.
- - Der auszutrocknende Restwassergehalt in der Platte ist im Vergleich zu nassen Verfahren gering, was Energiekosten spart.
- - Probleme mit gipshaltigem Wasser werden ver mieden.
Die Nachteile des trockenen Verfahrens sind folgende:
- - Der trockene Papieraufschluß ist in jeder Hin sicht unbefriedigend. Er verbraucht große Mengen elektrischer Energie und liefert dafür ein Produkt, das für eine Verstärkung weniger gut geeignet ist. Dementsprechend sind die Platten weniger fest, als sie bei ihrer Dichte und Zu sammensetzung sein könnten.
- - Für das Mischen und Befeuchten eines trockenen GF-Gemisches ist bisher noch keine überzeugende Lösung realisiert worden.
- - Die Maschinerie für trockene Verfahren ist er heblich aufwendiger und teurer als für nasse Verfahren, weil schwere Pressen benötigt werden.
Ihr wesentliches Merkmal ist, daß die Platte aus einer
wäßrigen Suspension von Gips und Fasern geformt und das
Überschußwasser mechanisch entfernt wird. Bei dieser
Vorgehensweise treten mehrere spezifische Probleme auf,
die hohe Produktionsleistungen verhindern. Deren größtes
ist die schlechte Entwässerbarkeit der Gipsfasersuspension.
Das hat dazu geführt, daß man allgemein die Naßverfahren
als nicht geeignet für die großtechnische Produktion von
GF-Platten ansieht.
Jedoch haben nasse Verfahren auch ganz entscheidende
Vorteile.
- - Die Papierfaser kann in Wasser viel schonender und feiner aufgeschlossen werden, so daß die für die Verstärkung notwendige Menge deutlich geringer ist als bei trockenem Papieraufschluß.
- - Es ist kein trockenes Mischverfahren bekannt, welches die Faser so gleichnmäßig mit dem Gips vermischt, wie die Mischung in Suspensio
- - Die nasse Faser streckt und orientiert sich beim Formen und Entwässern in der Plattenebene. Diese drei Tatsachen bewirken, daß nach Naßver fahren hergestellte GF-Platten stets deutlich höhere Festigkeiten haben, bzw. bei gleicher Festigkeit leichter sein können, als solche, die mit trockenem Papieraufschluß erzeugt wurden.
- - Die nasse Papieraufbereitung ist eine perfekt beherrschte Technologie, was für die trockene Aufbereitung nicht zutrifft.
- - Der nasse Papieraufschluß verbraucht sehr viel weniger elektrische Energie als der trockene. Dadurch wird der Nachteil des höheren thermi schen Energieverbrauchs beim Trocknen der Plat te mehr als ausgeglichen.
- - Naßverfahren brauchen keine Hochleistungspres sen, welche einen großen Teil der Investkosten bei trockenen Verfahren verschlingen. Die spe zifischen Investkosten sind deshalb für Naßver fahren bei kleinen Anlagenleistungen geringer. Trockene Verfahren sind wegen zu hoher Invest kosten nicht wirtschaftlich bei Produktions leistungen unter 1000 m2/h.
Den unbestreitbaren Vorteilen der nassen Verfahren stehen
aber auch gewichtige Nachteile gegenüber:
- - Die Beherrschung der großen Mengen gipsgesät tigten Wassers ist nicht einfach.
- - Wegen des Kreislaufes muß das Abbinden ver zögert werden, was einen kontinuierlichen Prozeß erschwert.
- - Die auszutrocknende Wassermenge ist relativ hoch (bis zu 80% des trockenen Plattengewichts).
- - Die erzielbaren Produktionsleistungen sind nach heutigem Stand der Kenntnisse verhältnismäßig gering.
Bei den Naßverfahren bedient man sich häufig des altbe
kannten Hatschek-Verfahrens, bzw. verwandter Verfahren,
wie sie in der Technologie der Asbestzementplatten üblich
sind. Eine erste Patentanmeldung dieser Art ist die DE
11 04 419. Dabei wird eine Suspension von Gips und Fasern
auf ein Sieb oder Textilfilz aufgeschwemmt und als Vlies
auf eine Walze mit großem Durchmesser übertragen, wo es
solange aufgewickelt wird, bis die gewünschte Platten
dicke erreicht ist. Dann wird die Schicht entlang einer
Mantellinie der Walze aufgetrennt und die Abwicklung
bildet eine Rohplatte, die zwischen Blechen abbindet und
schließlich getrocknet wird.
1973 nahm Knauf die Entwicklung wieder auf (DE 23 36 220)
Es gelang die Leistung einer Hatscheckmaschine zu ver
vielfachen, indem ein aridisierter Gips verwendet wurde.
Ein anderes Verfahren ist das sogenannt Langsieb-Ver
fahren, welches sich aus der Papierherstellung ableitet.
Ein Beispiel ist in der OS 23 65 161 der Portland-
Zementwerke Heidelberg beschrieben. Dabei wird eine
Suspension von Gips und Abfallfasern aus der Cellulose
herstellung in einer einzigen Schicht zu einer Platte
geformt, abbinden gelassen und getrocknet.
Die Schwierigkeiten, die bei der Verarbeitung von nassem
abbindefähigem Gips auftreten, sucht Babcock zu vermei
den, indem sie zunächst auf einer Langsieb-Formmaschine
eine Rohplatte aus Papierfasersuspension und feingemahle
nem Rohgips herstellen. Die Platte wird dann in einem
Autoklav behandelt, wodurch das Dihydrat zu abbindefähig
em α-Halbhydrat umgewandelt wird. Anschließend wird die
Platte abgekühlt, in der eigenen Feuchte wieder abbinden
gelassen und getrocknet (DE 34 19 558).
In Japan wurden zahlreiche GF-Platten Naßverfahren ent
wickelt. Zu nennen sind NIPPON HARDBOARD (OS 28 23 550),
ONODA-ASANO (OS 25 17 558) und NIHON CEMENT (US 39 51 735).
Die japanischen Verfahren bevorzugen α-Gips als Bindemit
tel, um dünne Platten mit hoher Festigkeit zu erhalten. Es
sind alles abgewandelte Hatschek- oder Langsieb-Verfahren.
Analysiert man die spezifischen Probleme, die bei den
Naßverfahren auftreten, so findet man, daß mit weitem
Abstand das größte, die mechanische Entwässerung einer
Gips-Faser-Suspension ist. Bei den Hatschek-Verfahren
macht man sich die Tatsache zunutze, daß die Filtrations
geschwindigkeit mit dem Quadrat der Filterkuchendicke,
der Massendurchsatz aber nur linear mit der Dicke ab
fällt. Man legt deshalb eine Vielzahl von dünnen entwäs
serten Schichten übereinander um die gewünschte Platten
dicke zu bekommen.
Bei den Langsiebverfahren tritt ein weiteres Phänomen
auf, nämlich die Tatsache, daß ab einer bestimmten
Filterkuchendicke, der Druckabfall im Kuchen größer wird
als der anliegende Saugzug, so daß die oberste Schicht
des Filterkuchens nicht entwässert wird. Das tritt vor
allem bei gewöhnlichem Stuckgips auf, der in Kontakt mit
Wasser dazu neigt, sich in feinste Teilchen zu zerlegen
und so einen enormen Filterwiderstand aufbaut.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Möglichkeit,
die oben beschriebenen Probleme zu überwinden und ein
Langsiebverfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten
mit hoher Leistung zu realisieren. Es besteht aus einer
Kombination von Maßnahmen bei der Erzeugung des Binde
mittels, bei der Plattenformung und bei der Ausbildung
des Apparates zur Plattenformung.
Seine wichtigsten Kennzeichen sind, daß
- a) ein Gips verwendet wird, der ein Schüttgewicht von größer 950 g/l im Falle von α-Halbhydrat, bzw. von größer 700 g/l in Falle von β-Halbhydrat besitzt und dessen Teilchengrößenverteilung in wäßriger Suspen sion einen Steigungswinkel von größer 40° im RS Körnungsnetz besitzt.
- c) getrennte Wasserkreisläufe für die Faseraufbereitung und die Plattenformung eingehalten werden.
- d) die Filtration durch mechanische Mittel unterstützt wird.
Die Wahl des Gipses ist von großer Bedeutung für den Er
folg des Verfahrens. Damit eine Suspension gut filtrier
bar ist, muß die Teilchengrößenverteilung und die Form
des suspendierten Feststoffes bestimmten Bedingungen
genügen. Ohne zunächst die Parameter genauer zu spezifi
zieren, kann man feststellen, daß sie für die oben ge
nannten Gipsarten gut sind.
Eine Gipssorte, welche den Bedingungen ideal entspricht,
ist ein α-Halbhydrat, welches in wäßriger Suspension aus
feinteiligem Rohgips gewonnen wurde. Solches α-Halbhydrat
wird meist mit einer mittleren Teilchengröße von 30 bis
80 µm erzeugt. Man separiert es aus der Suspension mit
tels Hydrocyclon. Dabei werden die Feinteile mit dem
Überlauf wieder als Keime in der Prozeß zurückgeführt.
Das Fertigprodukt ist also im Grunde ein gesichtetes
Material mit wenig Feinstteilen. Im RS Körnungsnetz zei
gen solche Gipse einen Winkel von bis 80°.
Ein wichtiger Faktor für eine schnelle und weitgehende
Entwässerung ist, daß die Teilchenform möglichst kubisch
ist, d. h. daß die Achsenlängenverhältnisse niedrig sind.
Plättchenförmige oder nadelförmige Kristalle sind also
nicht erwünscht. Die Teilchenform beeinflußt, neben der
Feinheit bestimmend das Schüttgewicht des Gipses. Es hat
sich gezeigt, daß ein Schüttgewicht von über 800 g/l für
α-Halbhydrate eine gute untere Grenze angibt, die für die
erfindungsgemäße Anwendung nicht unterschritten werden
sollte.
Bei α-Halbhydrat sollte die maximale Teilchengröße unter
200 µm bleiben, weil größere Teilchen in der Suspension
zum Sedimentieren neigen und sich am Grund der Filter
schicht anreichern. Ein weiterer Grund ist, daß die
Rehydratation von großen α-Halbhydratkristallen sehr
langsam verläuft. Das ist deshalb der Fall weil das
Wasser, anders als beim β-Halbhydrat, nicht in das Teil
chen eindringen kann; d. h. hier spielen zeitraubende
Lösungs- und Diffusionsprozesse statt.
Ein großer Teil des industriell erzeugten α-Gipses wird
im Autoklav trocken gedämpft. Dabei entstehen Aggregate
aus nadelförmigen Kristallen, die beim Vermahlen zu mehr
kubischen Teilchen zerbrechen. Obwohl die für eine
Sichtung typische Teilchengrößenverteilung nicht erhalten
wird, besitzt ein solches α-Halbhydrat immer noch eine
erheblich steilere Sieblinie als Gips aus Vermahlenem
Naturstein. Ein solcher Gips entspricht immer noch den
Anforderungen des vorliegenden Verfahrens.
Nicht brauchbar sind dagegen solche α-Halbhydrate, die
unter hohen Temperaturen in mit kurzen Behandlungszeiten
erzeugt wurden. Sie unterscheiden sich kaum von herkömm
lichen Stuckgips.
Bei vielen technischen Prozessen fällt ein feinkristal
liner Rohgips (Dihydrat) als Abfallprodukt an. Die wich
tigsten dieser Prozesse sind die Rauchgaswäsche mit Kalk
stein oder gebranntem Kalk und die Umsetzung von Phos
phaterz mit Schwefelsäure. (Bei bestimmten Phosporsäure
verfahren fällt sogar α-Halbhydrat an.) Weiter sind zu
nennen: die Neutralisierung von Abfallschwefelsäure mit
Kalkstein, die Umsetzung von Eisensulfat mit Kalk, die
Umsetzung von Abfall-Calciumchlorid mit Schwefelsäure
unter Gewinnung von Salzsäure und die Herstellung von
Zitronensäure.
Auch diese Rohgipse besitzten meist die für eine gute
Filtrierbarkeit wichtigen Eigenschaften. Rauchgasgipse
aus Naßwaschprozessen, die Kalkstein als Absorber
einsetzen, liefern nach heutigen Stand der Technik stets
einen Rohgips, der den erfindungsgemäßen Anforderungen
voll entspricht. Bei den übrigen Gipsen muß von Fall zu
Fall geprüft werden ob sie brauchbar sind. Oft werden
diese Gipse nämlich noch nicht industriell verwertet und
es ist somit keine wirtschaftliche Notwendigkeit vorhan
den, sie im Entstehungsprozeß auf gute Entwässerbarkeit
zu optimieren. Prinzipiell ist es aber möglich, jeden der
erwähnten Prozesse so zu führen, daß ein brauchbarer
Rohgips entsteht.
*) Die Aridisierung wird oft mit der künstlichen
Alterung verwechselt. Dieser Begriff bezeichnet eine
Behandlung des Stuckgipses mit Wasser oder Wasserdampf
nach der Calcinierung und dient dazu, den
Anhydrit III zu eliminieren.
Die Sieblinien von gemahlenem Naturgips sind stets
wesentlich flacher und erreichen im RS-Diagramm Winkel
von nur ca. 40°. Das Sichten von Naturgips auf die
geforderten Werte ist wirtschaftlich nicht sinnvoll,
könnte aber theoretisch auch zu einem brauchbaren Gips
führen. Rohgips ist aber kein Bindemittel und muß zu
Halbhydrat oder Anhydrit calciniert werden.
Beim trockenen Calcinieren bleibt die Gestalt des Roh
gipskornes erhalten, wenn man einmal vom unvermeidlichen
Abrieb absieht. Hochgebrannter Anhydrit bleibt auch in
der Regel in Kontakt mit Wasser bis zum Abbinden stabil,
ist jedoch wegen seines langsamen Abbindens weniger gut
für eine Gipsplattenproduktion geeignet. β-Halbhydrat
zerfällt dagegen mehr oder weniger stark, sobald er in
Wasser eingerührt wird. Damit wird die ursprünglich
geeignete Granulometrie zerstört.
Man kann den Zerfall jedoch weitgehend verhindern, wenn
der Rohgips in Gegenwart von hygroskopischen Salzen, in
der Regel Calciumchlorid, und in einem chargenweise
betriebenen Kocher oder einem äquivalenten Calcinier
ungsapparat, wie dem in Frankreich beliebten "Beau-Ofen",
gebrannt wird. Der Prozeß ist unter dem Namen Aridi
sierung*) bekannt.
Die Einsatzmenge an Calciumchlorid beträgt 500 bis 5000 ppm
und ist abhängig von der Art des Rohgipses. Bei Rohgipsen
der hier bevorzugten Art sind 1000 bis 3000 ppm notwen
dig, um die gewünschte gute Stabilität in wäßrigem Milieu
zu erzielen.
Im Falle des Rauchgasgipses ist von besonderem Interesse
und Vorteil, daß stets eine erhebliche Menge an Erdalkali-
(überwiegend Calcium) Chlorid im Rauchgaswaschkreislauf
vorhanden ist, welches sich nach der Separierung des
Dihydrates teilweise im restlichen Haftwasser wiederfindet.
Die Menge kann je nach Betriebszustand der Rauchgaswäsche
und nach dem Grad der mechanischen Entwässerung des Roh
gipses bis zu 10 000 ppm betragen. Die Abnehmer aus der
Gipsindustrie verlangen ⇐ 100 ppm, was einen erheblichen
Aufwand an Nachwäsche des Rohgipses erforderlich macht.
So bietet es sich an, den Rauchgasgips ungewaschen oder
weniger streng gewaschen als Rohstoff für den Stuckgips
einzusetzen. Vom Gesichtspunkt der Kontrollierbarkeit des
Chloridgehaltes ist es aber zu empfehlen, gewaschenen und
ungewaschenen Rohgips zu verschneiden.
Entscheidend wichtig ist es, den Gips nicht, wie bei
anderen Anwendungen üblich, nach dem Brennen zu vermah
len, da sonst die für die Filtrierung günstige Sieblinie
verändert wird und besonders, weil die Aridisierung haupt
sächlich ein Oberflächeneffekt ist. Diese Forderung er
schwert allerdings die Handhabung dieses Gipses (Trans
port, Siloaustrag, Dosierung), die um so schwieriger
wird, je nadelförmiger der Gips ist.
Nadelförmige Gipskristalle werden erzeugt bei der Rauch
gaswäsche mit Calciumoxid/hydroxid als Absorber. Sie
treten aber auch bei manchen Phosphorsäuregipsen auf. Die
Entwässerung von nadelförmigen Gipsen verläuft zunächst
sehr schnell, stoppt dann aber bei einem sehr hohen
Restwassergehalt. Sie sind deshalb weniger gut für das
erfindungsgemäße Verfahren geeignet.
Erfindungsgemäße erlaubt das Verfahren auch, dem gebrann
ten Gips hydraulisch abbindende Binder zuzusetzen. Dies
ist nicht selbstverständlich, da z. B. bei Halbtrockenver
fahren die in der Rohplatte vorhandene Wassermenge meist
nicht für ein korrektes Abbinden des hydraulischen Bin
ders ausreicht. Beim Filtrierverfahren besteht diese Gefahr
nicht. So können mit besonders gutem Ergebnis Tonerdeze
ment und Hochofenzement (HOZ) bzw. gemahlene Hochofen
schlacke und Portlandzement zugemischt werden. Die Roh
platten müssen dann vor dem Trocknen eine längere Reife
zeit durchlaufen, die durch eine geeignete Wärmebehandlung
verkürzt werden kann. Dabei werden Platten erhalten, die
eine verbesserte Wasserresistenz haben.
Als besonders günstig hat sich der Zusatz von 10 bis 30%
Tonerdezement und 30% bis 50% HOZ erwiesen. Der Zusatz von
solchen hydraulischen Stoffen kann die Filtriereigenschaf
ten von nadelförmigen Gipsen derart verbessern, daß auch
sie eingesetzt werden können.
Eine gute Filtrierbarkeit der Gipsfasersuspension erlaubt
die Entwässerung von relativ dicken Schichten. Dabei
wirkt die in der Suspension verteilte Faser und der Gips
selbst wie ein Filter. Deshalb ist es in diesem Fall auch
nicht notwendig, einen Filz mit hohem Filterwiderstand
als Filterband einzusetzen, sondern es genügt ein Sieb.
Vom kombinierten Filterwiderstand hängen die benötigte
Filterfläche, der Unterdruck und die Absaugzeit ab. Er
bestimmt damit letztlich die Durchsatzleistung einer
Anlage sowie die benötigten Antriebleistungen für Filter
band und Vakuumpumpen.
Eine Mindestdicke der entwässerten Schicht von 3 mm soll
te nicht unterschritten werden, da sonst die Verluste an
Feststoff mit dem abgesaugten Wasser sehr stark anwachsen.
Es hat sich auch herausgestellt, daß ein Gehalt von min
destens 3% der Gesamtmasse an Cellulosefasern bzw. äqui
valenten Altpapierfasern eingesetzt werden sollte, um
Absaugverluste zu verringern, aber auch um eine Entmischung
der Suspension zu verhindern.
Der bevorzugte Bereich, wenn man mit Cellulosefasern
allein arbeitet, liegt bei 7% bis 12%. Bei diesem Faser
gehalt stellt sich die Dichte der fertigen GF-Platte
zwischen ca. 1,1 und 0,6 t/m³ respektive ein. Gleichzei
tig durchläuft die Festigkeit in diesem Bereich ein Maxi
mum. Dies gilt für den Fall, daß die entwässerte Schicht
nicht mit einer Presse nachverdichtet wird. Bei nachver
dichteten Platten verschiebt sich das Festigkeitsmaximum
zu höheren Fasergehalten wobei der Absolutwert der Festig
keit stark ansteigt. Während unter günstigen Bedingungen
die unverpreßte Platte mit einem Fasergehalt um 10% bis zu
10 N/mm2 erreichen kann, kann die verpreßte Platte bei
einem Fasergehalt um 15% bis 20 N/mm2 erreichen.
Ersetzt man Cellulosefasern durch kurze mineralische
Fasern wie Steinwolle, so ersetzt man sie am günstigsten
durch das 1,5 bis 3fache an Gewicht, um ungefähr den
selben Volumenanteil zu bekommen. Bei langen und geschnit
tenen Fasern, wie Glasfaserrovings oder synthetischen
Hochmodulfasern, wie Polyvinylacetat-, Polycarbonat- oder
Acrylonitrilfasern kann der Anteil geringer sein als der
ersetzte Cellulosefaseranteil.
Die Entwässerung der Schicht geschieht in wenigstens
zwei Zonen mit unterschiedlichem Unterdruck. Je mehr
Unterteilungen man macht, um so besser kann man die Saug
zugverteilung für verschiedene Kriterien optimieren. Die
Verteilung für geringsten Energieeinsatz der Pumpen ist
eine andere als die für eine möglichst kurze Entwässerungs
zone oder die für eine möglichst kleine Siebspannung. In
der Praxis ist jedoch die natürliche Schwankungsbreite
der Rohstoffeigenschaften so groß, daß eine Unterteilung
in mehr als drei Zonen nicht sinnvoll erscheint.
Generell gilt, daß die Entwässerung mit geringem Unter
druck d. h. bis 65 mbar beginnen soll, mit mittlerem
Unterdruck, d. h. bis 150 mbar fortgesetzt wird und mit
hohem Unterdruck, d. h. bis 550 mbar abgeschlossen wird.
Wenn eine gut entwässerbare Suspension vorliegt, sind die
einzelnen Zonen jeweils ungefähr gleich lang. Bei schlecht
filtrierbarer Suspension sollte die Zone niedrigen Saug
zuges mindestens so lang sein wie die beiden restlichen
zusammen. Wenn nur mit zwei Entwässerungszonen gearbeitet
wird, dann fällt die mittlere Stufe aus.
Die Entwässerung soll in der ersten Zone soweit erfolgen,
daß die Oberfläche der Schicht matt geworden ist. Bei ge
gebener Länge der Entwässerungszone muß deshalb ggf. die
Geschwindigkeit des Siebes und/oder der Unterdruck an
diese Vorgabe angepaßt werden.
Die Restfeuchte und damit schlußendlich die Dichte der
fertigen Platte wird bestimmt durch verschiedene Parame
ter, von denen einige durch die Eigenschaften der einge
setzten Stoffe gesetzt werden. Betrachtet man diese als
konstant, so sind die wichtigsten Einflußgrößen die Dicke
der entwässerten Schicht, die Konsistenz der Suspension
und der Gehalt an Cellulosefasern in der Suspension. Die
Dicke der Schicht sowie die Konsistenz bestimmen in erster
Linie die notwendige Absaugzeit, d. h. die maximale Ge
schwindigkeit der Siebe. Die Grenzfeuchte wird dagegen
hauptsächlich vom Gehalt an Cellulosefasern bestimmt. Der
maximale angelegte Saugzug sowie die Absaugzeit sind dabei
von untergeordneter Bedeutung.
Wenn man sich von diesen Abhängigkeiten befreien will,
so bleibt als Ausweg die nachträgliche Verpressung unter
Auspressen von Wasser. Das widerspricht zwar nicht den
Möglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens, ist aber
dennoch unerwünscht, weil die dafür geeigneten Pressen
teuer und kompliziert sind. Eine günstigere Möglichkeit,
die Verdichtung der Gipsfaserschicht zu beeinflussen
besteht darin, die Entwässerung in der letzten Stufe,
die ja den Endzustand bestimmt, durch Vibration und/oder
Scherkräfte zu unterstützen.
Als besonders wirkungsvoll haben sich eine oder mehrere
quer zur Bewegungsrichtung des Siebes oszillierende Ab
streifleisten erwiesen. Die Amplitude soll in der Größen
ordnung von 1 bis 5 cm liegen, die Frequenz 5 bis 20 Hz
und der Anpreßliniendruck bei 3 bis 20 N/cm. Mit einer
solchen Verdichtungshilfe, kann die Grenzfeuchte um bis
zu 10% abgesenkt werde. Ein weiterer Vorteil ist, daß die
Oberfläche geebnet wird.
Für die praktische Durchführung des Verfahrens ist es von
großer wirtschaftlicher Bedeutung, daß die Solldicke der
Platte möglichst genau eingehalten wird. Bei Unterdicken
kann die Siebstruktur nicht ausgeschliffen werden, bei
Überdicken sind die Verluste durch Schleifen hoch.
Die Dicke der entwässerten Schicht ist deshalb die Regel
größe für die pro Zeiteinheit aufgegebene Stoffmenge. Dazu
ist es notwendig, die Schichtdicke so früh wie möglich, zu
messen. Dies kann geschehen durch eine berührungsfreie
Profilmessung. Deren Auswertung erlaubt auch eine Justier
ung der Verteilvorrichtung für die Suspension quer über
die Breite des Siebes.
Stuckgips ist in Wasser drei- bis viermal so stark löslich
wie Dihydrat. Bei den großen Wassermengen, die im Prozeß
umgewälzt werden, kann diese Tatsache einige Probleme her
vorrufen. Wenn man z. B. das bei der Entwässerung der Gips
faser-Suspension gewonnene Wasser wieder zur Papieraufbe
reitung verwendet, so kann bis zu 2% des eingesetzten
Stuckgipses in der Papiersuspension als Dihydrat ausfallen.
Das ist nicht nur ein Verlust an Bindemittel sondern kann
den Prozeß destabilisieren, weil Dihydrat stark beschleu
nigend auf das Abbinden des Gipses wirkt. Es ist deshalb
ein wesentliches Merkmal des Verfahrens, daß die Wasser
kreisläufe der Papieraufbereitung und der Plattenformung
weitestgehend getrennt werden.
Das System der Plattenformung ist dann im Gleichgewicht,
wenn nur soviel Wasser durch die Papierfaser eingetragen
wird, wie durch die Platte wieder ausgetragen wird (Ver
dunstung vernachlässigt).
Bei einem Fasergehalt von 10% und einer Restfeuchte in
der entwässerten Schicht von 50% muß die Konsistenz des
eingetragenen Faserstoffes ca. 15% betragen. Ein solcher
Stoff ist nicht pumpbar und nicht ausreichend genau dos
ierbar. Deshalb wird erfindungsgemäß die Dosierung des
Faserstoffes in niedrigkonsistenter Suspension vorgenom
men. Wenn die Konsistenz konstant gehalten wird bzw.
kontinuierlich gemessen wird, wie es in der Papierindus
trie üblich ist, kann der Stoff volumetrisch dosiert
werden.
Der Stoff wird dann kontinuierlich auf die notwendige
Mindestkonsistenz entwässert und wieder kontinuierlich
mit Wasser aus dem Plattenformungskreislauf auf eine
niedrigere Konsistenz verdünnt und in den Mischer für den
Gipsfaserstoff eingespeist. Die Rückverdünnung unter
stützt die Mischung mit Wasser und Gips. Es sollte des
halb eine Konsistenz von 3% bis 7% vorzugsweise 4% bis 5%
eingestellt werden.
Der Wasserkreislauf im Plattenformungssystem entsteht
dadurch, daß das Wasser, welches aus der Gipsfaser
suspension entfernt wird, wieder in die Mischung zurück
geführt wird. Beim Entwässern werden ca. 1% bis 3% des
Feststoffes, in der Hauptsache Gips, mitgerissen. Um zu
vermeiden, daß der Gips im zwischengeschalteten Puffer
behälter ausfällt, wird er in einem Sedimentationstrichter
entfernt und auf kurzem Weg in den Mischer zurückgeführt.
Die Separierung des Feststoffes wird unterstützt durch die
Zugabe von an sich bekannten polymeren Flockungsmitteln.
Es ist bekannt, daß Flockungsmittel auch die Entwässerung
von Suspensionen unterstützen. Das mit der Feststoffrück
führung in den Mischer eingetragene Flockungsmittel wirkt
auf diese Weise hilfreich bei der Entwässerung der Gips
fasersuspension auf dem Sieb. Ein Teil der Wirkung wird
allerdings durch die Scherkräfte, die beim Mischen ent
stehen wieder zerstört. Dieser Effekt ist nicht uner
wünscht, da bei zu starker Flockungswirkung die gleich
mäßige Verteilung der Suspension quer über das Sieb durch
frühzeitige Sedimentation erschwert wird. Durch gezielte
Steuerung der Zugabe von Flockungsmittel kann deren
Wirkung im Prozeß kontrolliert werden.
Unter bestimmten Bedingungen kann eine sehr starke Floc
kungswirkung erwünscht sein, z. B. dann, wenn mit geringem
Celluloseanteil und hohem Mineralfaseranteil gefahren
wird. In diesem Fall ist es sinnvoll, nach dem eigentli
chen Mischer einen zweiten Mischer mit geringen Scher
kräften einzuschalten.
Der Wasser- und Stoffkreislauf des Plattenformungssystems
bringt es mit sich, daß die Abbindezeiten des Gipses
wegen der sich selbst beschleunigenden Entstehung von
Keimen außer Kontrolle geraten können. Es ist deshalb
notwendig und üblich, das System durch die Zugabe von
Additiven zu stabilisieren. Besonders effektiv ist eine
relativ hoch dosierte Kombination von an sich bekannten
verzögernden und beschleunigenden Stoffen. Die Wirkung
beider überdeckt weitgehend die Wirkung äußerer Stör
größen, und sie selbst gleichen sich aus.
Die Wirkung der Additive ist stark, die absoluten Mengen
der Additive sind deshalb sehr gering. Eine optimale
Verteilung in der Suspension ist deshalb wichtig. Es
bietet sich deshalb an, sie beizugeben, wo sie schon gut
vorverteilt werden, nämlich in die Rückverdünnungsvor
richtung der Faser. Diese ist in der Tat ein Mixer mit
sehr hohen Scherkräften und äußerst intensiver Durch
wirbelung. Dazu kommt, daß die verdünnte Faser den größ
ten Teil des Wassers der Gipsfaser-Suspension beiträgt.
Die Qualität der durch die Entwässerung gebildeten Platte
wird in hohem Maße von der Konsistenz der Gipsfaser
suspension bestimmt. Diese muß so eingestellt werden, daß
ein freies Fließen des Stoffes gewährleistet ist. Bei zu
geringer Konsistenz nehmen die Entwässerungszeiten und die
Verluste an Bindemittel zu. Bei zu hoher Konsistenz kön
nen sich die Fasern verfilzen. Das behindert die Orien
tierung der Faser in der Plattenebene und führt zu netz
artigen Zonen geringeren Fasergehaltes und somit zu einer
Schwächung der Gesamtfestigkeit der Platte. Es muß des
halb ein Wassergehalt der Suspension gewählt werden, der
möglichst gering ist, aber noch die Fließfähigkeit sicher
stellt.
In erster Linie ist die Fließfähigkeit eine Funktion des
Fasergehaltes. Der Bindemittelgehalt spielt eine unter
geordnete Rolle. Als Orientierungsgröße kann man einen
Gehalt von ca. 3% an Cellulosefaser bezogen auf die Wasser
menge in der Suspension annehmen, der nicht überschritten
werden sollte. In der Praxis kann der optimale Wert leicht
von diesem Wert abweichen.
Sobald die Platte geformt ist, wird sie an den seitlichen
Rändern besäumt. Die Randstreifen werden auf schnellstmög
lichem Weg mit Kreislaufwasser aufgerührt und wieder dem
Mischer zugeführt. Es ist nicht unerheblich, wie groß der
Anteil der Randstreifen an der gesamten Masse im Mischer
ist. Jeder Durchgang durch den Kreislauf erhöht ganz
beträchtlich den Anteil an feinsten Teilchen, welche die
Filtration behindern. Hier liegt demnach ebenso eine
Quelle der Instabilität wie bei den das Abbinden beschleu
nigenden Keimen.
Leider gibt es in diesem Fall kein einfaches und sicher
wirkendes Mittel, dem zu begegnen, außer die Randstreifen
zu verwerfen. Das ist wirtschaftlich nicht zu vertreten. Es
muß deshalb dafür gesorgt werden, daß der Anteil möglichst
klein bleibt, und daß der Aufschluß möglichst schonend
geschieht. Ein Weg den Anteil zu verkleinern, ist die Wahl
einer großen Arbeitsbreite. Es muß auch große Sorgfalt
darauf verwendet werden, die unvermeidlichen Randeffekte
bei der Massenquerverteilung klein zu halten, um so den
Abschnitt ebenfalls klein halten zu können.
Vor dem Beginn des Abbindens muß der kontinuierliche
Strang der GF-Platte unterteilt und die Teile auseinander
gefahren werden, weil die Platte beim Abbinden bis zu
5 mm/m wächst. Bei einer nicht unterteilten Platte würde
das zu Verwerfungen führen.
Die Aufteilung in Einzelplatten gibt die Möglichkeit zu
wählen, wie die Platten bis zum Trocknen zwischengelagert
werden. Bei schnell abbindenem Gips ist ein entsprechend
langes Transportband geeignet. Bei Mitverwendung von
hydraulischen Bindemitteln ist eine Stapelung zwischen
Blechen oder anderen geeigneten Platten bekannt. Die
Verweilzeit im Stapel kann verringert werden, wenn die
Stapel in einer Wärmekammer mit gesättigter Luftfeuchte
gelagert werden. Die Lagertemperatur und -zeit muß an das
verwendete Bindemittel angepaßt werden.
Die Abb. 1 zeigt den Stammbaum des erfindungsgemäßen
Verfahrens. Die gepfeilten Kreise K1 und K2 deuten die
getrennten Wasserkreisläufe an. K3 bezeichnet einen
dritten Kreislauf, der in der vorangegangenen Beschreib
ung nicht behandelt ist und der mit dem zweiten gekoppelt
ist: Es ist der Waschwasserkreislauf für die an der
Entwässerung beteiligten Siebe und Bänder.
Hier kann eine Komplikation auftreten, wenn Frischwasser
in der Kreislauf eingeführt werden muß. Es ist technisch
nicht möglich bei der Vorentwässerung des Faserstoffes
merklich unter die Wassermenge zu kommen, die mit der
Platte ausgeführt wird (beim Trocknen), um so Spielraum
für die Einbringung frischen Wassers in den GF-Kreislauf
(K2) zu haben. Das kann nur gelingen wenn mit sehr gerin
gen Cellulosefasergehalt gefahren wird. In der Regel ist
der Wasserhaushalt gerade ausgeglichen. In diesem Fall
muß die durch die Wäsche eingeführte Wassermenge aus dem
GF-Kreislauf (K2) ausgeschleust werden und soweit aufbe
reitet werden, daß sie wieder in den Wachkreislauf rück
geführt, bzw. mit dem Frischwasser in den Papierkreis
lauf (K1) eingespeist werden kann.
Sinnvollerweise läuft das Gesamtwasser des GF-Kreislaufes
(K2) dann über die Sedimentation, um so schon den suspen
dierten Feststoff zu entfernen. Bei der Aufbereitung des
Restwassers ist dann nur noch der gelöste Gips im Spiel.
Die Übersättigung des Wassers bezüglich Dihydrat, die etwa
dreifach ist, wird zweckmäßigerweise in einem genügend
großen Zwischenpuffer, in dem Dihydrat ausfallen kann, auf
1,5 bis 2fache Übersättigung abgebaut. Wenn dann noch mit
Frischwasser verdünnt wird, kann kein Dihydrat mehr im
ausfallen.
In der Abb. 1 wird der Schleifstaub in die Calcinier
anlage gegeben und wieder zu abbindefähigem Material umge
wandelt. In der Praxis kann hieraus ein Problem entstehen,
weil der Schleifstaub sehr fein ist und deshalb die Fil
triereigenschaften des Gipses beeinträchtigen kann. Es muß
im jeweiligen Fall geprüft werden welchem Anteil an Schleif
staub man in den Gips zurückgeben kann. ggf. muß ein Teil
der Schleifstaubes verworfen werden oder einem anderen
Produktionszweig z. B. Gips für Putzmörtel zugeführt werden.
Der Ablauf des Verfahrens soll an einigen Beispielen
erläutert werden. Die Verfahrensschritte, die nicht wei
ter erklärt werden müssen, werden dabei nicht im einzel
nen behandelt. In der Tabelle 1 sind die relevanten
Verfahrensparameter aufgelistet.
- - Der Gips ist ein aridisierter Rauchgasgips, der aus einer Rauchgaswäsche eines Steinkohlekraftwerkes mit Kalkstein als Absorber stammt.
- - Die eingesetzte Faser ist ein naß aufbereitetes Altpapier mit 15% Kraftpapieranteil.
- - Nicht angegeben sind die notwendigen Arten und Ein satzmengen der Additive, die jeder Fachmann leicht ermitteln kann und die für jeden Gips verschieden sein können.
- - Die Einsatzmengen beziehen sich auf die ungeschlif fenen Platte. Beim Schleifen werden ca. 0,5 mm abge schliffen.
- - Die drei Absaugzonen sind jeweils 4 m lang.
- - In allen Fällen wird auf eine nachträgliche Ver dichtung mit einer Presse verzichtet.
Die Beispiele 1 bis 3 variieren den Fasergehalt, Beispiel 4
zeigt den Effekt größerer Dicke. Das Beispiel 5 ist ein
Gegenbeispiel mit arisisiertem Stuckgips auf Naturgips
basis, gemäß der DE 23 36 220. Man erkennt einen drama
tischen Effekt auf die Anlagenleistung und die Biege
festigkeit. Bei Verwendung von gewöhnlichem Gips fällt
die Anlagenleistung auf praktisch Null ab.
Man erkennt, daß die Dichten der Platten sehr gering
sind. Sie liegen durchgängig im Bereich der GK-Platten.
GF-Platten, die nach einem Trocken- oder Halbtrockenver
fahren hergestellt wurden, haben Dichten von 1100 bis
1200 kg/m³ ohne Perlite und 860 bis 1000 kg/m³ mit Per
lite. Dabei ist der Einsatz an Faser pro Gewichtseinheit
deutlich höher. Dadurch, daß keine Perlite verwendet
werden müssen, um akzeptable Dichten zu erhalten und wegen
der geringeren Einsatzmengen an Fasern und Gips werden
die Fertigungskosten pro Volumen beträchtlich gesenkt.
Die Biegezugfestigkeiten trocken gefertigter GF-Platten
liegt im selben Bereich wie die naß gefertigter. Deshalb
ist das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht und damit die
Hantierbarkeit der naß gefertigten Platten besser. Ein
weiterer anwendungstechnischer Vorteil gegenüber Gf-
Platten aus einem Trocken- oder Halbtrocken-Verfahren
ist, daß wegen der geringen Dichte der Widerstand beim
Schrauben oder Nageln geringer ist. Insbesondere das
Versenken von Schraubenköpfen, welches mit einer Kompres
sion des Materials einhergeht, ist hier viel leichter.
Ein Nachteil ist dagegen, daß die Oberflächenhärte bei
naß gefertigten Platten deutlich geringer ist als bei
trocken gefertigten Platten gleicher Festigkeit.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht im
wesentlichen aus:
- a) einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung eines Erfindungsgemäßen Gipses
- b) einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung einer Fasersuspension aus Altpapier
- c) einer volumetrischen Dosierung für den Faserstoff
- d) einer nachgeschalteten Vorrichtung zum mechani schen Entwässern der Fasersuspension
- e) einer Vorrichtung zum Wiederverdünnen der ent wässerten Fasersuspension
- f) einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Gips
- g) einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Wasser
- h) einer kontinuierlichen Mischvorrichtung für Fasersuspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zusätzen
- i) Verteilvorrichtung für die Gipsfaser-Suspension
- j) einem Entwässerungssiebband mit wenigstens zwei unterhalb des Siebes angeordneten Entwässerungs saugern, welche mit unterschiedlichem Unterdruck betrieben werden.
- k) einer über dem letzten Entwässerungssauger angeordneten Verdichtungshilfe
- l) ggf. einer kontinuierlichen Presse
- m) einer an sich bekannten Anlage zum Trimmen, Schneiden, Abbinden, Trocknen, Schleifen, ggf. Imprägnieren, Abstapeln und Verpacken der Platten.
In der Abb. 2 ist eine typische Ausführung der
Entwässerungs- und Formanlage dargestellt, die das Kern
stück der erfindungsgemäßen Anlage bilden. Es sind im die
oben unter den Buchstaben g bis l genannten Anlagenteile.
Der Rest ist nur als Block oder gar nicht dargestellt. Es
wird angenommen, daß die entsprechenden Anlagenteile
Stand der Technik sind. Das schließt nicht aus, daß für
bestimmte Anlagenteile bessere, verfahrensgerechtere Lös
ungen gefunden werden können.
Die Gipsfasersuspension aus dem Mischer (2) wird über die
Verteilvorrichtung (3) auf das Siebband (1) aufgegeben.
Sie wird auf den Entwässerungssaugern (4), (5) und (6)
in drei Stufen mit ansteigendem Druck entwässert. Nach
Verlassen der Verteilstation wird die noch flüssige
Suspension mittels flexible Begrenzungsleisten (7) , die
um zwei Führungsräder (8) mit großem Durchmesser laufen,
auf der Bahn gehalten.
Über dem Sauger (6), welcher besonders steif ausgebildet
ist, drückt eine oszillierende Abstreifleiste (10) auf
die Gipsfaserschicht (9). Die Leiste unterstützt die
Entwässerung und gibt eine begrenzte Einflußmöglichkeit
auf die Höhe der Restfeuchte im Filterkuchen.
Danach läuft der GF-Strang in eine Presse (11). Diese
kann, wie mit (12) und (13) angedeutet, dergestalt pressen,
daß noch Wasser ausgepreßt wird, sie kann aber auch nur
glätten, wie durch (14) angedeutet. Die Presse kann ggf.
auch ganz entfallen, so daß nur das Siebband (15) übrig
bleibt, welches dazu dient, die GF-Schicht vom Entwässer
ungssieb auf ein weiteres Transportband (17) zu überge
ben. Die Übergabe wird ermöglicht durch einen über dem
Sieb anliegende Saugkasten (16).
Für die Vorrichtungen (3) zur Querverteilung der Suspension
über die Breite der Siebe sind verschiedene Konstruktionen
bekannt, die sich in der Asbestzementtechnik bewährt haben.
Für den Fall des Gipses empfiehlt es sich jedoch eine
spezielle Verteilvorrichtung anzuwenden, die sicherstellt,
daß kein Material längere Zeit in toten Zonen verweilt.
Eine solche Vorrichtung ist in perspektivischer Ansicht
schematisch in der Abb. 3 gezeigt: hinter der Umlenk
walze (18) ist unter dem Sieb (1) eine ebene und exakt
horizontale Platte (19) angebracht. Sie dient erstens
dazu, der auffließenden Suspension eine genaue Referenz
fläche zu geben und verhindert zweitens eine frühzeitige
unkontrollierte Entwässerung.
Über dem Sieb ist ein Kasten, mit einer Rückwand (20), und
mit Seitenwänden (21), die mit einem Kreisbogen auslaufen.
Der Kreisbogen hat einen Radius, welcher durch den Abstand
zu einer Achse (22) vorgegeben ist. Um diese Achse drehbar
gelagert ist ein gebogenes Blech (23), welches sich dem
Ausschnitt der Seitenwände anpaßt. Durch Drehung (24) um
die Achse (22) kann der Ausfließspalt zwischen Sieb und
Blech eingestellt werden. Das Blech kann auch in horizon
taler Richtung (25) oszillieren. Dadurch wird die ebene
Verteilung der Suspension unterstützt.
Die Suspension wird mit einem Schlauch (26) eingespeist,
der in horizontaler Richtung (27) über die gesamte Breite
des Auflaufkastens hin und her bewegt wird. Die Bewegung
ist in erster Näherung linear, kann aber auch geschwindig
keitsmäßig angepaßt werden um ein evtl. auftretendes
unebenes Masseprofil auszugleichen.
Die Abb. 4 zeigt im Detail den Aufbau und die Wirk
ungsweise einer möglichen mechanischen Vorrichtung zur
Unterstützung der Entwässerung in Form einer oszillier
enden Leiste. Über dem verstärkten Entwässerungssauger (6)
läuft das Sieb (1) und die GF-Bahn (9). Darüber befindet
sich eine biegesteife Leiste, die an einer stabilen
Traverse (31) mittels senkrechten Achsen (32) in Paral
lelogrammontage befestigt ist. Dadurch kann die Leiste
durch einen hier nicht gezeigten Antrieb in Richtung (33)
hin und her bewegt werden.
Die Traverse ist um die Achse (34) schwenkbar, so daß
sich die Lage der Leiste der Plattendicke anpassen kann.
Die Leiste kann auch dazu dienen, die Plattendicke zu
messen, indem ihre Höhenlage gemessen wird.
Wenn die Leiste über ihr Eigengewicht hinaus drücken
soll, so muß eine Kraft (36) auf sie wirken. Für die kon
struktive Ausführung einer solchen Kraftbeaufschlagung
gibt es mehrere Wege, möglichst sollte aber die
Schwerkraft genutzt werden.
Eine andere Ausführung der Entwässerungshilfe ist in
Abbildung 5 dargestellt. Sie verwendet mehrere gegenläu
fig arbeitende Leisten (37), die an der Arbeitskante mit
Keramikplatten (38) verstärkt sind. Sie werden durch
durch zwei zusammenwirkende Nockenwellen (40) mit gegen
ständigen Nocken (41) angetrieben (hier nur eine Welle
gezeichnet) . Eine Kurbelwelle ist ebenfalls möglich. Die
einzelnen Leisten werden mit einer einstellbaren Kraft
auf die Schicht gedrückt. Sie stützen sich dabei gegen
eine oben liegende schwere Traverse (44) ab, die durch
ihr Eigengewicht eine Maximalkraft festlegt und die in
Führungen (hier nicht dargestellt) gelagert ist, damit
sie ggf. nach oben ausweichen kann. Sie gleiten dabei
auf einem durch Druckluft (46) gebildeten Gleitluftkissen
(45) oder auf einem magnetischen Feld welches Abstoß
kräfte erzeugt. In einer speziellen Ausführung der
Einrichtung sind magnetisches Kissen und Linearmotor als
Antrieb auf einer Schiene integriert.
Claims (39)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gips
faserplatten aus Stuckgips und Verstärkungsfasern
nach einem einschichtigen Filtrationsverfahren,
wobei eine dünnflüssige Aufschlämmung von Stuckgips
und lignocellulosehaltigen Verstärkungsfasern und ggf.
Additiven und Zuschlagstoffen auf ein wasserdurch
lässiges Transportband verteilt wird und der Wasser
überschuß im wesentlichen durch Unterdruck entfernt
wird, wobei sich ein Filterkuchen bildet, der ggf.
durch mechanische Druckeinwirkung weiter entwässert
wird durch Lagern abbinden gelassen und schließlich
thermisch getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) ein Gips verwendet wird, der ein Schüttgewicht von größer 950 g/l im Falle von α-Halbhydrat, bzw. von größer 700 g/l in Falle von β-Halb hydrat besitzt und dessen Teilchengrößenver teilung in wäßriger Suspension einen Steig ungswinkel von größer 40° im RS Körnungsnetz besitzt.
- c) getrennte Wasserkreisläufe für die Faserauf bereitung und die Plattenformung eingehalten werden.
- d) die Filtration durch mechanische Mittel unter stützt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein α-Halbhydrat verwendet wird, das in wäßriger
Suspension aus einteiligem Rohgips herge
stellt wurde.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein α-HAlbhydrat verwendet wird, welches als
Abfall bei bestimmten zweistufigen Phosphorsäure
prozessen anfällt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) als Gips ein Stuckgips verwendet wird, der aus einem Rohgips erzeugt wird, welcher als Abfall produkt bei großtechnischen chemischen Umset zungen anfällt.
- b) der Stuckgips erzeugt wird durch chargenweise Calcination im Kocher oder in einem Brennaggregat mit äquivalenter thermischer Behandlung des Roh gipses und zwar in Gegenwart von Salzen, die einen Aridisierungseffekt bewirken.
- c) der calcinierte Gips nicht vermahlen wird.
5. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Herstellung des Stuckgipses
ein Dihydrat verwendet wird, das aus der Rauchgas
entschwefelung nach einem Naßabsorptionsverfahren
mit Kalkstein als Absorptionsmittel stammt.
6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1, 4 und 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Herstellung des Stuckgipses ein
Dihydrat verwendet wird, das aus der Rauchgasentschwe
felung nach einem Naßabsorptionsverfahren mit Kalk
stein als Absorptionsmittel stammt und das auf einen
Erdalkalimetall-Chloridgehalt von 500 bis 5000 ppm
vorzugsweise 1000 bis 3000 ppm ausgewaschen wurde.
7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1, 4 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Herstellung des Stuck
gipses ein Dihydrat verwendet wird, das aus der
Rauchgasentschwefelung nach einem Naßabsorptionsver
fahren mit Kalkstein als Absorptionsmittel stammt
und das durch Mischen von gewaschenem und ungewasch
enem Dihydrat auf einen Erdalkalimetall-Chlorid
gehalt von 500 bis 5000 ppm vorzugsweise 1000 bis
3000 ppm eingestellt wurde.
8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Herstellung des Stuckgipses
ein Dihydrat verwendet wird, das aus dem schwefel
sauren Aufschluß von Phosphaterz stammt.
9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß für die Herstellung des Stuckgipses
ein Dihydrat verwendet wird, das aus der Neutrali
sierung von Abfallschwefelsäure stammt.
10. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Gips hydraulische Bindemittel
zugesetzt werden.
11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Stuckgips Leichtzuschlagstoffe
zugesetzt werden.
12. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Lignocellulosehaltigen Fasern aus
Altpapier gewonnen werden.
13. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Anteil an Altpapierfaser im Fest
stoff der Aufschlämmung 3% bis 15%, vorzugsweise
7 bis 12% des Gewichts des Gipses beträgt.
14. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Shopper-Riegler Feinheit der Alt
papierfaser in der Aufschlämmung 38 bis 52°SR beträgt.
15. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Entwässerung der Schicht in wenig
stens zwei Stufen unterschiedlichen Unterdrucks geschieht.
16. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Entwässerung in drei Stufen unter
schiedlichen Unterdrucks geschieht.
17. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Unterdruck der ersten Zone 15 bis
65 mbar, in der zweiten Zone 65 bis 200 mbar und der
dritten Zone 200 bis 550 mbar beträgt.
18. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Entwässerung in der letzten Stufe
durch Vibration unterstützt wird.
19. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Entwässerung in der letzten Stufe
durch Scherkräfte unterstützt wird.
20. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Scherkräfte durch eine oder mehrere
quer zur Bewegungsrichtung des Siebes oszillierende
Abstreifleisten eingebracht werden, deren Amplitude
1 bis 5 cm, deren Frequenz 5 bis 20 Hz und deren
Anpreßliniendruck 3 bis 20 N/cm beträgt.
21. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Menge der Suspension auf die Ent
wässerungseinheiten so geregelt wird, daß sich eine
vorbestimmte Dicke der entwässerten Schicht einstellt.
22. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dicke der entwässerten Schicht 3 mm
bis 20 mm, vorzugsweise 8 mm bis 15 mm beträgt.
23. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dicke der entwässerten Schicht
über eine Profilmessung erfaßt werden und daß die
Auswertung zur Regelung der Aufgabemenge der Suspen
sion sowie zur Justierung der Querverteilung der
Suspension über das Sieb verwertet wird.
24. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Faserstoff bei der Aufbereitung
auf eine vorbestimmte Konsisten eingestellt wird,
kontinuierlich volumetrisch in eine Entwässerungs
vorrichtung dosiert wird, von dort ohne Unter
brechung in eine kontinuierlich arbeitende Verdün
nungsvorrichtung gefördert wird und ohne Zwischen
lagerung direkt der Mischung mit Gips und Wasser
zugeführt wird.
25. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Papierfaserstoff nach der Aufbe
reitung auf eine Konsistenz von größer 8%, vorzugsweise
größer 10% vorentwässert wird.
26. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 35, dadurch gekenn
zeichnet, daß das bei der Vorentwässerung entzogene
Wasser der Faseraufbereitung zugeführt wird.
27. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Rückverdünnung des Faserstoffes
auf eine Konsistenz von 3% bis 7% vorzugsweise 4%
bis 5% eingestellt wird.
28. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 27, dadurch gekenn
zeichnet, daß Additive während der Verdünnung des
Faserstoffes in den Prozeß eingespeist werden.
29. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 28, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Gesamtwassermenge in der Mischung
aus Gips, Fasern und Wasser derart geregelt wird, daß
sich ein Fasergehalt in der Suspension 2% bis 5% bezo
gen auf den Wassergehalt einstellt.
30. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekenn
zeichnet, daß das bei der Entwässerung der Gipsfaser-
Schichten entfernte Wasser mit Flockungsmittel ver
setzt wird und über einen Sedimentationstrichter von
der Hauptmasse des suspendierten Feststoffes befreit
wird und daß dieser kontinuierlich abgezogen und ohne
Aufenthalt in den Mischer für die Gipsfasermischung
rückgeführt wird.
31. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 30, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Menge des Flockungsmittels so bemes
sen wird, daß es noch in der Gipsfaser-Suspension
wirksam wird.
32. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 31, dadurch gekenn
zeichnet, daß das bei der Siebwäsche anfallende
Wasser mittels Flockung und Sedimentation von Fest
stoff befreit wird, und das geklärte Wasser solange
zwischengelagert wird, bis die Übersättigung bezüg
lich Dihydrat auf < 1,5 vorzugsweise < 0,5 abge
klungen ist, wonach es nochmals von Feststoff befreit
und in die Wäsche und/oder in die Papieraufbereitung
rückgeführt wird.
33. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 32, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Plattenstrang unmittelbar nach dem
Formen in Einzelplatten abgelängt wird.
34. Anlage zur Durchführung des Verfahrens ach einem der
vorhergegangenen Ansprüche bestehend aus:
- a) einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung eines aridisierten Stuckgipses
- b) einer an sich bekannten Anlage zur Erzeugung einer Fasersuspension aus Altpapier
- c) einer volumetrischen Dosierung für den Faserstoff
- d) einer nachgeschalteten Vorrichtung zum mecha nischen Entwässern der Fasersuspension
- e) einer Vorrichtung zum Wiederverdünnen der entwässerten Fasersuspension
- f) einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Gips
- g) einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Wasser
- h) einer kontinuierlichen Mischvorrichtung für Fasersuspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zusätzen
- i) einer Verteilvorrichtung für die Gipsfaser Suspension
- j) einem Entwässerungssiebband mit wenigstens zwei unterhalb des Siebes angeordneten Entwässer ungssaugern, welche mit unterschiedlichem Unterdruck betrieben werden.
- k) einer über dem letzten Entwässerungssauger angeordneten Verdichtungshilfe
- l) ggf. einer kontinuierlichen Presse
- m) einer an sich bekannten Anlage zum Trimmen, Schneiden, Abbinden, Trocknen, Schleifen, ggf. Imprägnieren, Abstapeln und Verpacken der Platten.
35. Anlage nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verteilvorrichtung für die Gipsfasersuspension
ausgebildet ist wie in Abbildung 3 dargestellt.
36. Anlage nach Ansprüchen 34 und 35, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verdichtungshilfe mehrere gegen
läufig arbeitenden oszillierenden Leisten besitzt.
37. Anlage nach Ansprüchen 37 bis 36, dadurch gekenn
zeichnet, daß die oszillierenden Leisten nach oben
durch Luftkissen abgestützt werden.
38. Anlage nach Ansprüchen 34 und 37, dadurch gekenn
zeichnet, daß die oszillierenden Leisten nach oben
durch Magnetfelder abgestützt werden.
39. Anlage nach Ansprüchen 34 und 48, dadurch gekenn
zeichnet, daß die oszillierenden Leisten nach oben
durch Linearmotoren angetrieben werden.
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