DE4127932A1

DE4127932A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von faserverstaerkten gipsplatten und dergleichen

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Publication number: DE4127932A1
Application number: DE19914127932
Authority: DE
Inventors: Joerg Dipl Phys Bold
Original assignee: Individual
Current assignee: Bold Joerg Dipl-Phys 53115 Bonn De
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1991-08-23
Publication date: 1993-02-25
Also published as: DE4127930A1; EP0599925A1; EP0599929A1; WO1993003899A1; CA2116137A1; CA2116132A1; JPH07504856A; WO1993004008A1; JPH07503910A; US5520779A

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:

1) Trocken- oder Halbtrocken-Verfahren

Sie haben ihren Namen von der Tatsche, 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.

2) Naßverfahren

Ihr wesentliches Merkmal ist, daß die Platte aus einer wäßrigen Suspension von Gips und Fasern geformt und das Oberschußwasser 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 Suspension.
- 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 Pro zeß 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 einer neuartigen Ausbildung des Apparates zur Plattenformung.

Sein wichtigstes Kennzeichen ist, daß
die Entwässerung durch Unterdruck in wenigstens zwei getrennten Strängen auf im wesentlichen gleichen Vorrichtungen geschieht, die gegenläufig arbeiten,
und daß wenigstens zwei der entwässerten Gipsfaser- Schichten im weiteren Verlauf des Prozesses vor Beginn des Abbindens des Gipses zusammengeführt, spiegelbildlich aufeinandergelegt und verbunden werden.

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. Für den Gips gelten die folgenden Anforderungen

a) ein Schüttgewicht von größer 950 g/l im Falle von α-Halbhydrat, bzw. von größer 700 g/l in Falle von β-Halbhydrat.
b) eine Teilchengrößenverteilung in wäßriger Suspen sion die einem Steigungswinkel von größer 40° im RS Körnungsnetz entspricht.

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°.

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.

Auch diese Rohgipse besitzen 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 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.

*) 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 erfindungsgemäße Anforderung an den Gips geht hier über die der DE 23 36 220 hinaus. Dort wird nur die Verwendung eines Gipses verlangt, der in Wasser nicht oder nur unwesentlich zerfällt, und der eine bestimmte spezifische Oberfläche (nach Blaine) besitzt. Sie stellt keine Anforderung an die Teilchengrößenverteilung, da sie sich auf gemahlenen Naturgips bezieht, bei dem die Verteilung in erster Näherung nicht durch den Mahlprozeß beeinflußbar ist.

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.

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.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des Verfahrens können auch Leichtzuschlagstoffe wie Perlite verwendet werden, die dazu neigen, sich in der oberen Lage der entwässerten Gipsfaserschicht anzureichern. Bei dem sym metrischen Zusammenführen der Schichten erreicht man so höchstens eine Anreicherung im Kern der Platte, was sich besonders günstig auf die mechanischen Eigenschaften der Platte auswirkt.

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 Antriebsleistungen 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.

Wenn man mit drei Entwässerungsvorrichtungen arbeitet, kann die mittlere Schicht im Rahmen der durch die Methode vorgebenen Grenzen eine andere Zusammensetzung besitzen als die beiden äußeren. Z. B. kann der Faseranteil verrin gert oder ein Zuschlagstoff zugemischt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Verfahrens ist die, daß auf wenigstens eine der entwässerten Schichten ein im wesentlichen trockenes Gemisch als Bindemittel, Zuschlägen und ggf. Fasern gestreut wird. Das Gemisch wird dann vor der Ablage der letzten Schicht mit einer leichten Presse auf die erste Schicht aufgepreßt und vorverdichtet (siehe Abb. 3 und Bsp. 4).

Im wesentlichen trocken bedeutet hier, daß die Mischung streufähig ist. Sie kann bis ca. 25% Feuchte bezogen auf Feststoff enthalten (im Vergleich zu über 400% in der GF-Suspension). Nur wenige Fasern bedeutet, daß sie das Gemisch nicht auflockern. Bei Cellulosefasern kann die obere Grenze schon bei 1% liegen, bei bestimmten mineral ischen Fasern kann der maximal mögliche Anteil bei 10% liegen.

Das Aufstreuen kann in einer Ausführung des erfindungsge mäßen Verfahrens schon nach der ersten Stufe der Entwäs serung geschehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Entwässerung durch Unterdruck zu unterbrechen und sie dort wiederaufzunehmen, wo die Verdichtung mit der Presse stattfindet. Dadurch wird die Entlüftung der gestreuten Schicht unterstützt. Enthält das Gemisch keine oder nur sehr wenige Fasern, so kann auf eine Vorverdichtung ver zichtet werden.

Der wichtigste Vorteil dieser Verfahrensweise ist, daß die Restfeuchte in den Deckschichten auf Werte verringert wird, die anders nur durch Entwässerungspressen erreich bar sind, da die trockene Masse der feuchten Schicht durch Kapillarkräfte Wasser entzieht.

Ein weiterer Vorteil ist, daß man z. B. Perlite in die Platte einbringen kann, ohne daß man sie mit Wasser tränken muß, was sehr viel Zeit und thermische Energie beim Trocknen kostet. Auch eine Entmischung kann bei der trockenen Einbringung weitgehend vermieden werden. In einer besonderen Ausführung des Verfahrens wird die Per lite oder eine anderer leichter Zuschlag mit dem Bindemit tel in einer geeigneten Vorrichtung unter Zugabe von Wasser granuliert. Damit erzielt man eine besonders gleich mäßige Verteilung von Bindemittel und Zuschlag und vermei det die Entstehung von Staub beim Streuen. (vgl. Bsp. 5).

Extrem leichte Platten oder Platten mit sehr geringen Fasergehalt sind sind nicht besonders fest und neigen im Falle der leichten Platten dazu abzukreiden. In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Verfahrens werden des halb vor der Aufgabe der Gipsfaser-Suspension verstärken de bzw. schützende Gewebe oder Vliese auf das Siebband aufgelegt. Wenn ein Verstärkungseffekt gewünscht wird, muß die textile Bahn zugfest sein und einen hohen Elastizitäts modul besitzen. Besonders erwähnt werden soll ein kunst stoffgebundenes Glasfaservlies, welche den Vorteil hat unbrennbar zu sein.

Beim Entwässern dringt Gips in das Textil ein und ver bindet es fest mit der Schicht. Das ist nicht möglich, wenn nur in einer Schicht entwässert wird. Dann nämlich verbindet sich ein oben auf die entwässerte Schicht auf gelegtes Textil nicht mit der Schicht. Eine Platte mit nur einer textilen Schicht wird sich aber krümmen.

Eine spezielle Variante des Verfahrens besteht darin, daß die Mittelschicht nicht gestreut oder gefiltert, sondern gegossen wird. Dabei wird ein Brei aus mit Wasser plas tisch angerührtem Bindemittel und ggf. Zuschlägen und Additiven auf eine Filterschicht gegossen und mit der zweiten Filterschicht abgedeckt (siehe Abb. 6). Diese Ausbildung des Verfahren erinnert an die Herstellweise von Gipskarton-Platten.

Bei dieser Variante kann man das Bindmittel auch mit vorgefertigtem wäßrigem Schaum anmachen. Dabei entsteht eine leicht verteilbare Masse, die dennoch wenig Wasser enthält und nach dem Abbinden eine porige Struktur hat. Will man die Anbindung an die Filterschichten verbessern, so kann der gefilterten Suspension ein Antischaummittel zugegeben werden, welches die Masse an den Grenzschichten verdichtet. Eine solche Vorgehensweise eignet sich beson ders für Platten mit dickem Kern und dünnen Deckschichten.

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 abbindendem 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 ausgezogenen Linien entsprechen der Vari ante mit zwei Strängen, die gestrichelten Linien beschreiben die Variante mit auf einen Strang aufgestreutem trockenem Material. Die gepfeilten Kreise K1 und K2 deuten die getrennten Wasserkreisläufe an. Nicht aufgeführt und auch in der vorangegangenen Beschreibung nicht behandelt ist ein dritter Wasserkreislauf, der mit dem zweiten gekoppelt ist. Es ist der Waschwasserkreislauf für die an der Entwäs serung 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. Man hat also keinen Spielraum für die Einbringung frischen Wassers in den GF-Kreislauf (K2). Im Regelfall ist der Wasserhaushalt gerade ausge glichen. Die durch die Wäsche eingeführte Wassermenge aus dem GF-Kreislauf (K2) muß also ausgeschleust werden und soweit aufbereitet werden, daß sie wieder in den Wasch kreislauf rückgeführt bzw. mit dem Frischwasser in den Papierkreislauf (K1) eingespeist werden kann.

Sinnvollerweise läuft das Gesamtwasser des GF-Kreislaufes (K2) und der Wäsche dann über die Sedimentation, um so schon den suspendierten Feststoff zu entfernen. Bei der Aufbereitung des Restwassers ist dann nur noch der gelö ste Gips im Spiel. Die Übersättigung des Wassers bezüg lich Dihydrat, die etwa dreifach ist, wird zweckmäßiger weise in einem genügend großen Zwischenpuffer, in dem Dihydrat ausfallen kann, auf 1,5 bis 2fache Übersät tigung abgebaut. Wenn dann noch mit Frischwasser verdünnt wird, kann kein Dihydrat mehr ausfallen.

Gemäß Abbildung 1 wird der Schleifstaub in die Calcinier anlage gegeben und wieder zu abbindefähigem Material umge wandelt. In der Praxis kann auch hieraus ein Problem ent stehen, weil der Schleifstaub sehr fein ist und deshalb die Filtriereigenschaften des Gipses beeinträchtigen kann. Es muß im jeweiligen Fall geprüft werden, welchem Anteil an Schleifstaub man in den Gips zurückgeben kann. In dem Fall, wo eine trockene Streuung als Zwischenschicht aufgebracht wird, ergibt sich eine elegante Lösung dieses potentiellen Problems: Da ohnehin chargenweise calciniert wird kann ein Teil des Gipses mit dem gesamten Schleif staub gebrannt werden. Er wird dann ausschließlich für die Mittelschicht verwendet.

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 Perlite hat in mit 0,3 N/mm² verpreßtem Zustand ein Raumgewicht von 150 g/l.
- Die Einsatzmengen beziehen sich auf die ungeschlif fenen Platte. Beim Schleifen werden ca. 0,5 mm abge schliffen.
- Die Beispiele 1 bis 3 können mit einer Anlage ent sprechend der später erläuterten Abb. 2 und 3 gefahren werden.
- Die Beispiele 4 und 5 können auf einer Anlage entsprechend Abb. 4 gefahren werden.
- Die jeweils drei Absaugzonen für jede der Deck schichten sind alle 2 m lang.
- In allen Fällen wird auf eine nachträgliche Ver dichtung mit einer Presse verzichtet.

Tabelle 1

Die Beispiele 1 bis 3 variieren den Fasergehalt und die Plattendicke. Man findet ein Biegefestigkeits maximum in den Umgebung von 10% Fasergehalt. Man findet ebenfalls eine starke Abhängigkeit der Produktions leistung von Fasergehalt und Dicke. Die auszutrocknende Feuchte liegt in den Beispielen 1 bis 3 im Bereich um 50% bezogen auf das Gewicht der trockenen Platte.

Die Werte für Kapazität und Feuchte verbessern sich dramatisch, wenn man eine Mittelschicht aufstreut. Die Biegefestigkeiten nehmen dabei jedoch spürbar 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 bzw. 860 bis 1000 kg/m³ mit Perlite. Dabei ist der Einsatz an Perlite und an Faser pro Gewichtseinheit deutlich höher. Die geringeren Einsatzmengen an Perlite und an Fasern und, wegen der geringeren Dichte, auch an Gips senken die Fertigungskosten beträchtlich im Vergleich mit Trocken/Halbtrocken verfahren.

Die Biegezugfestigkeiten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platten liegt im selben Bereich wie die trocken hergestellten. Deshalb ist das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht und damit die Hantierbarkeit der naß gefertigten Platten besser. Ein weiterer anwendungs technischer Vorteil gegenüber Gf-Platten aus einem Trocken- oder Halbtrockenverfahren ist, daß wegen der geringeren Dichte der Widerstand beim Schrauben oder Nageln geringer ist. Insbesondere das Versenken von Schraubenköpfen, welches mit einer Kompression 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 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 mechani schen Entwässern der Fasersuspension,
e) einer Vorrichtung zum Wiederverdünnen der ent wässerten Fasersuspension,
f) wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervor richtung für Gips,
g) wenigstens einer kontinuierlichen Dosier richtung für Wasser,
h) wenigstens einer kontinuierlichen Mischvor richtung für Fasersuspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zusätzen,
i) wenigstens zwei Verteilvorrichtungen für die Gipsfaser-Suspension,
j) wenigstens zwei Entwässerungssiebbändern mit wenigstens je zwei unterhalb des Siebes angeord neten Entwässerungssaugern, welche mit unter schiedlichem Unterdruck betrieben werden,
k) ggf. einer oder mehrerer Entwässerungshilfen, die jeweils über den letzten Entwässerungs saugern wirken,
l) ggf. einer oder mehrerer Vorrichtungen zum Streuen einer trockenen Schicht,
m) ggf. einer oder mehreren Vorrichtungen zum Vorverdichten der gestreuten Schicht,
n) einer kontinuierlichen Presse,
o) einer an sich bekannten Anlage zum Trimmen, Schneiden, Abbinden, Trocknen, Schleifen, ggf. Imprägnieren, Abstapeln und Verpacken der Platten.

In den Abb. 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungen von Entwässerungs- und Formanlagen dargestellt, die das Kernstück der erfindungsgemäßen Anlage sind. Es sind im die oben unter den Buchstaben g bis n genannten Anlagen teile. Der Rest ist nur als Block oder gar nicht darge stellt. Es wird angenommen, daß die entsprechenden Anlagenteile Stand der Technik sind. Das schließt nicht aus, daß für bestimmte Anlagenteile bessere, verfahrens gerechtere Lösungen gefunden werden können.

Abb. 2 zeigt den schematischen Aufbau einer der bei den Grundvarianten der Plattenformungsmaschine. Über einem Hauptentwässerungssieb (1) welches als Führungssieb die Geschwindigkeit vorgibt, sind ein oder mehrere Sekundär siebe (2a) u. (2b) angeordnet, die in ihrer Entwässerungs leistung gleich mit dem Hauptsieb sind. Im vorliegenden Fall hat jedes Sieb eine Saugzone mit niedrigem Unterdruck (3) und eine mit hohem Unterdruck (4). Die Saugzonen (5) an den Sekundärsieben sind Niederdrucksauger, die keinen Entwässerungseffekt mehr haben, sondern nur den Halt der Filterschicht auf dem Sieb sicherstellen.

Die Umlenkwalzen (6) an den Sekundärsieben sowie die Gautschwalzen (7) haben einen großen Durchmesser um die Filterschicht nicht zu zerren. Unter den Gautschwalzen (7) sind die entsprechenden Gegendruckwalzen (8) angeordnet.

Die Vorrichtungen für die Querverteilung der Suspension (9) sind identisch für alle Siebe. Es sind verschiedene Konstruktionen bekannt, die sich in der Asbestzement technik bewährt haben.

Für den Fall des Gipses empfiehlt es sich jedoch eine spezielle Verteilvorrichtung anzuwenden, die sicherstellt, daß kein Material in toten Zonen längere Zeit verweilt. Sie besteht im Wesentlichen aus einem quer über die Breite des Siebes wandernder Zuführungsschlauch sowie einer ein stellbare Lippe, welche einen Spalt über dem Sieb frei gibt, aus dem die vorverteilte Suspension ausfließen kann.

Eine solche Vorrichtung ist in perspektivischer Ansicht schematisch in der Abb. 7 gezeigt: hinter der Umlenk walze (25) ist unter dem Sieb (1) eine ebene und exakt horizontale Platte (26) angebracht. Sie dient erstens dazu, der auffließenden Suspension eine genaue Referenz fläche zu geben und verhindert zweitens eine frühzeitige unkontrollierte Entwässerung (Drainage) durch das Sieb.

Über dem Sieb ist ein Kasten, mit einer Rückwand (28), und mit Seitenwänden (27), die mit einem Kreisbogen auslaufen. Der Kreisbogen hat einen Radius, welcher durch den Abstand zu einer Achse (29) vorgegeben ist. Um diese Achse drehbar gelagert ist ein gebogenes Blech (30), welches sich dem Ausschnitt der Seitenwände anpaßt. Durch Drehung (31) um die Achse (29) kann der Ausfließspalt zwischen Sieb und Blech eingestellt werden. Das Blech kann auch in horizon taler Richtung (32) oszillieren. Dadurch wird die ebene Verteilung der Suspension unterstützt.

Die Suspension wird mit einem Schlauch (33) eingespeist, der in horizontaler Richtung (34) 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 Gipsfasersuspension wird in einem einzigen Mischer (Abb. 1, 10a) zubereitet. Dadurch wird gewährleistet, daß die Zusammensetzung wenigstens in den Deckschichten gleich ist. Wenn die Mittelschicht eine andere Zusammensetzung haben soll, so wird ein zweiter Mischer (10b) verwendet. Die Aufteilung der Suspension auf die einzelnen Siebe geschieht mit volumetrisch dosierenden Pumpen (11a) (11b) und zwar in der Weise, daß die Anzahl der Pumpen um 1 geringer ist als die Zahl der Formmaschinen.

Die zusammengegautschte Gipsfaserbahn wird schließlich mit einer Presse (12) nachverpreßt. In der Regel ist die Presse nichts anderes als eine Glättpresse, die mit sehr leichtem Druck, z. B. weniger als 0,5 N/mm², die Markier ungen der Siebe vermindert. Es ist aber auch möglich, die Presse als Entwässerungspresse auszugestalten, die in der Lage ist, die Gipsfaserbahn zu verdichten. Die dabei benö tigten Drücke sind um etwa eine Größenordnung höher. Wenn die Presse als Entwässerungspresse arbeitet, dann muß dafür gesorgt werden, daß das ausgepreßte Wasser entfernt wird. Das geschieht beispielsweise dadurch, daß als Preßbänder tief gerillte Bänder aus Gummi mit hoher Shore-Härte ver wendet werden.

Abb. 3 zeigt die zweite der beiden Grundvarianten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der wesent liche Unterschied zur ersten Variante ist der, daß die Siebe (13a) (13b) in einer Ebene liegen und stirnseitig aneinanderstoßen. Auch hier haben die Umlenkwalzen (6) einen großen Durchmesser. Die Walze (14) ist besonders groß ausgebildet, um die dickere Platte nicht zu zerren.

Das Sieb (13a) wird zusammen mit dem Sieb (13b) um die Walze (14) herumgeführt. Dadurch wird eine perfekte Syn chronisation der Siebgeschwindigkeiten erreicht. Weiterhin wirkt die Siebspannung des Siebes (13a) wie einen Preß effekt, der je nach Siebspannung und Radius der Walze entwässernd wirken kann. Aus diesem Grund kann ggf. auf die Presse (12) verzichtet werden.

Abb. 4 zeigt die Anlage mit einer aufgestreuten Mittelschicht. Es ist eine Abkömmling der in Abb. 2 dargestellten ersten Grundvariante. Hier ist das gerad linig durchgehende Hauptsieb (1) der Träger der gestreuten Schicht, die nicht über eine Walze gebogen werden kann, ohne beschädigt zu werden.

Die Streumaschine (14) ist von der Art, wie sie bei den Halbtrockenverfahren eingesetzt werden und die wiederum au den Spanplattenstreumaschinen entwickelt wurden. Der Mischer (15) für die Trockenmischer ist eine an die Bedin gungen des Gipsmischens angepaßter Mischer, wie er bei der Beleimung von Spänen eingesetzt wird. Ein solcher Mischer ist für die Halbtrockenverfahren in Einsatz. Er erlaubt auch die gleichmäßige Verteilung von geringen Mengen von Wasser in der Mischung.

Die Vorpresse (16) verdichtet die gestreute Matte auf ca. 30% der Streuhöhe. Dafür wird nur ein sehr geringer Druck benötigt. Deshalb genügen dafür eine Reihe von Walzen. Sie werden vor direktem Kontakt mit der Streuschicht durch ein umlaufendes Band (17) geschützt. Wenn die Vor presse, wie in Abb. 4 gezeigt, nach der Entwässer ungsstrecke einsetzt, dann ist das Band sinnvollerweise ein Sieb, welches eine Entlüftung der Matte erlaubt. Wenn die Presse über der letzten Entwässerungszone angreift, dann kann ein geschlossenes Band verwendet werden. Das hat den Vorteil, daß die kontinuierliche Säuberung des Bandes weniger aufwendig ist. Die Vorpresse hat neben der Vorverdichtung auch die Aufgabe, die Streuschicht zu glätten, so daß sich die aufgelegte Deckschicht glatt anlegen kann.

Die Presse (12) muß bei der hier dargestellten Variante dann kräftiger ausgebildet sein als bei anderen Varianten, wenn die gestreute Schicht mehr als ca. 5% trocken aufbe reitete Papierfasern enthält. Die Fasern bauen beträcht liche Rückstellkräfte auf, die nur durch relativ hohe Drücke der Größenordnung 1 Mpa überwunden werden können.

Abb. 5 zeigt die Variante mit zusätzlichen Deckschich ten aus textilen Bändern (18), die von vor der Aufgabe der Suspension auf das Sieb (1) aufgelegt werden. Die Bahnen laufen über Streckwalzen (19), welche die Bildung von Falten verhindern und die Bahnen vorspannen. Ansonsten ist die Anlage die gleiche wie die von Abb. 2 außer, daß sie ohne Mittelschicht arbeitet. Eine Mittelschicht ist jedoch ebenfalls möglich. Bei der außenliegenden zusätzlichen Verstärkung kann der Kern dann sehr leichtgewichtig und ohne Fasern gebildet werden. Die textilen Bahnen können auch ohne weiteres mit der Variante kombiniert werden, die in der Abb. 6 beschrieben ist.

Bei der in Abb. 6 gezeigten Variante wird die Mittel schicht gegossen. Die zu gießende Masse (Mörtel) wird im Mischer (20) gemischt. Dieser Mischer kann ein Gipskar tonplatten-Mischer oder eine Spezialmischer für die Er zeugung von geschäumten Mörtel sein. Die Masse wird auf die entwässerte Schicht auf dem Sieb (1) mit einer Vor richtung aufgebracht, die im wesentlichen nach dem selben Prinzip arbeitet, wie die Verteilvorrichtung in Abb. 7. Im Unterschied zu dieser entfällt hier das einstell bare Blech (31). Die seitliche Begrenzung (21) ist ein wenig nach innen verschoben, damit die Masse nicht schon seitlich austritt, bevor das Seitenband (22) wirken kann.

Der Mörtel ist plastisch und kann unter dem Anpreßdruck des oberen Siebes seitlich ausgequetscht werden. Das wird verhindert, durch zwei seitlich mitlaufende Bänder (22) aus sehr weichem Gummi, welche einen rechteckigen Quer schnitt haben und so dick sind, daß sie zwischen die Siebe eingepreßt werden.

Eine Vorpresse ist in diesem Fall nicht notwendig. Sie wird ersetzt durch einige in die Entwässerungsmaschine (2) integrierte Glätt- und Formwalzen (23) mit Gegendruck walzen (24) welche auch durch eine einfache Platte (nicht dargestellt) ersetzt sein können.

Es sind natürlich auch andere, hier nicht dargestellte und beschriebene Kombinationen der Grundvarianten möglich, so kann z. B. die 2. Grundvariante (Abb. 3) mit einer oder zwei obenliegenden Filtereinheiten wie in Abb. 1 (2a) kombiniert werden.

Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Methode der gegen läufigen Formmaschinen auch für andere Bindemittel und grundlegend andere Anwendungen sinnvoll einsetzbar ist. Die Variante in Abb. 3 kann beispielsweise auch als Filter presse zum Entwässern beliebiger Schlämme verwendet werden.

Claims

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 die Entwässerung durch Unterdruck in wenigstens zwei getrennten Strängen auf im wesentlichen glei chen Vorrichtungen geschieht, die gegenläufig arbei ten, und daß wenigstens zwei der entwässerten Gips faserschichten im weiteren Verlauf des Prozesses vor Beginn des Abbindens des Gipses zusammengeführt, spiegelbildlich aufeinandergelegt und verbunden werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gips ein α-Halbhydrat verwendet wird, das ein Schüttgewicht über 950 g/l, und einen Steig ungswinkel im RS Körnungsnetz von größer 40° besitzt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein α-Halbhydrat verwendet wird, dessen Maximal korngröße 200 µm nicht überschreitet.

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, der ein Schüttgewicht von über 700 g/l und einen Steigungswinkel im RS Kör nungsnetz von größer 40° besitzt.
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 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die lignocellulosehaltigen Fasern aus Altpapier gewonnen werden.

9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Anteil an Altpapierfasern im Fest stoff der Aufschlämmung 3% bis 15%, vorzugsweise 7 bis 12% des Gewichts des Gipses beträgt.

10. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Shopper-Riegler Feinheit der Alt papierfasern in der Aufschlämmung 38 bis 52°SR beträgt.

11. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Altpapierfasern teilweise durch syn thetische organische und/oder mineralische Fasern ersetzt werden.

12. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Entwässerung der Gipsfaser-Suspen sion in drei Strängen geschieht.

13. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zusammensetzung der Suspension für den mittleren Strang unterschiedlich zu der der beiden äußeren Strängen ist.

14. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Entwässerung der Schicht in wenig stens zwei Stufen unterschiedlichen Unterdrucks geschieht.

15. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Entwässerung in drei Stufen unter schiedlichen Unterdrucks geschieht.

16. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 15, 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.

17. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, daß auf wenigstens einen der Schichten eine im wesentlichen trockene Schicht aus Bindemittel mit ggf. Fasern, Zuschlägen und Additiven gestreut wird.

18. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekenn zeichnet, daß das Aufstreuen auf die wenigstens teil weise entwässerten Schicht geschieht.

19. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorentwässerung mit geregelten Unterdruck geschieht, derart, daß die sich eine Rest feuchte der entwässerten Schicht von 50 bis 80% bezo gen auf die trockene Masse einstellt bevor die troc kene Schicht aufgestreut wird.

20. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekenn zeichnet, daß die trockene Schicht vor Verbindung mit einer anderen entwässerten Schicht durch mechani schen Druck vorverdichtet wird.

21. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vorverdichtung über der letzten Entwässerungszone geschieht.

22. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekenn zeichnet, daß auf die Siebe der beiden Stränge, welche die Deckschichten bilden vor Aufgabe der Suspension ein wasserdurchlässiges textiles Band aufgelegt wird, welches mit der sich bildenden Platte einen Verbund eingeht.

23. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 16 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß auf den unteren Strang eine Schicht aus plastisch angeteigtem Mörtel aufgegeben wird.

24. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 16 und 22 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtel ein mit vor gefertigtem Schaum angeteigtes Bindemittel mit ggf. Zuschlagsstoffen und Additiven ist.

25. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekenn zeichnet, daß die Menge der Suspension auf die Ent wässerungseinheiten so geregelt wird, daß sich eine vorbestimmte Dicke der entwässerten Schichten ein stellt.

26. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 35, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dicke der entwässerten Schichten 3 mm bis 20 mm, vorzugsweise 4 mm bis 10 mm beträgt.

27. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 26, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dicke der entwässerten Schichten 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.

28. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, daß der Faserstoff bei der Aufbereitung auf eine vorbestimmte Konsistenz eingestellt wird, kontinuierlich volumetrisch in eine Entwässerungsvor richtung dosiert wird und kontinuierlich in eine kontinuierlich arbeitende Verdünnungsvorrichtung gefördert wird und ohne Zwischenlagerung direkt der Mischung mit Gips und Wasser zugeführt wird.

29. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 28, dadurch gekenn zeichnet, daß der Papierfaserstoff nach der Aufbe reitung auf eine Konsistenz von größer 8%, vorzugsweise größer 10% vorentwässert wird.

30. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekenn zeichnet, daß das bei der Vorentwässerung entzogene Wasser der Faseraufbereitung zugeführt wird.

31. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 30, dadurch gekenn zeichnet, daß die Rückverdünnung des Faserstoffes auf eine Konsistenz von 3% bis 7% vorzugsweise 4% bis 5% eingestellt wird.

32. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 31, dadurch gekenn zeichnet, daß Additive während der Verdünnung des Faserstoffes in den Prozeß eingespeist werden.

33. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 32, 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.

34. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 33, 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.

35. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 34, 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.

36. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 35, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Teilmenge der entwässerten Faser stoffes ggf. mechanisch auf eine Konsistenz von 25 bis 30% entwässert wird, in einer Mühle aufgemahlen und als Faserstoff für die gestreute Schicht zugemischt wird.

37. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 36 dadurch gekenn zeichnet, daß zu einer Teilmenge des entwässerten Faserstoffes trockenes Altpapier zugegeben wird, in einer Menge, die einen Gesamtfeuchtegehalt von 20% bis 50% bezogen auf den Trockengehalt ergibt, in einer Mühle aufgemahlen und als Faserstoff für die gestreute Schicht zugemischt wird.

38. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 37, dadurch gekenn zeichnet, daß der Plattenstrang unmittelbar nach dem Formen in Einzelplatten abgelängt wird.

39. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach 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 mechani schen Entwässern der Fasersuspension,
e) einer Vorrichtung zum Wiederverdünnen der ent wasserten Fasersuspension,
f) wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervor richtung für Gips,
g) wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervor richtung für Wasser,
h) wenigstens einer kontinuierlichen Mischvor richtung für Fasersuspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zusätzen,
i) wenigstens zwei Verteilvorrichtungen für die Gipsfaser-Suspension,
j) wenigstens zwei Entwässerungssiebbändern mit wenigstens je zwei unterhalb des Siebes angeord neten Entwässerungssaugern, welche mit unter schiedlichem Unterdruck betrieben werden,
k) ggf. einer oder mehrerer Entwässerungshilfen, die jeweils über den letzten Entwässerungs saugern wirken,
l) ggf. einer oder mehrerer Vorrichtungen zum Streuen einer trockenen Schicht,
m) ggf. einer oder mehreren Vorrichtungen zum Vorverdichten der gestreuten Schicht,
n) einer kontinuierlichen Presse,
o) einer an sich bekannten Anlage zum Trimmen, Schneiden, Abbinden, Trocknen, Schleifen, ggf. Imprägnieren, Abstapeln und Verpacken der Platten.

40. Anlage nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Hauptentwässerungssieb enthält, über dem wenigstens ein weiteres Sekundärsieb gegenläufig angeordnet ist (Abb. 2).

41. Anlage nach Ansprüchen 39 und 40, dadurch gekennzeich net, daß sie zwei gegenläufige Entwässerungssiebe enthält, die in einer Ebene angeordnet sind, stirn seitig aneinanderstoßen und über einer Trommel mit großem Durchmesser die beiden entwässerten Gipsfaser Schichten zusammengautschen (Abb. 3).

42. Anlage nach Ansprüchen 39 und 40, dadurch gekennzeich net, daß über dem Hauptentwässerungssieb eine Streum aschine für streufähiges Mischgut angeordnet ist, die auf die entwässerte Gipsfaserschicht abwirft.

43. Anlage nach Ansprüchen 39, 40 und 41, dadurch gekenn zeichnet, daß über dem Hauptentwässerungssieb nach der Streumaschine eine Verdichtungspresse mit einer Sieb bespannung angeordnet ist, welche das gestreute Gut vor der Vereinigung mit der zweiten entwässerten Gips faser-Schicht vorverdichtet und entlüftet (Abb. 4).

44. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 43, dadurch gekennzeich net, daß nach der Zusammenführung der einzelnen Schichten eine Presse angeordnet ist.

45. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 44, dadurch gekennzeich net, daß die Presse eine isostatische Presse ist.

46. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 45, dadurch gekennzeich net, daß die Presse im wesentlichen durch ihr Eigen gewicht wirkt.

47. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 46, dadurch gekennzeich net, daß die Presse eine isochore Presse ist.

48. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 47, dadurch gekennzeich net, daß die Presse mit Kanälen für die Entfernung von ausgepreßtem Wasser ausgerüstet ist.

49. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 48, dadurch gekennzeich net, daß die Presse ein unteres Band aus Siebgewebe und ein oberes geschlossenes Preßband besitzt.

50. Anlage nach Ansprüchen 39 bis 49 dadurch gekennzeich net, daß die Presse ein unteres Band aus Siebgewebe und ein oberes geschlossenes Preßband mit einer strukturierten Oberfläche besitzt.

51. Anlage bestehend aus einer beliebigen Kombination der Grundvarianten gemäß Ansprüchen 39 bis 50.