DK152687B - Byggematerialeplade med en kerne af cementlignende materiale, f.eks. gips, og fremgangsmaade til fremstilling af en saadan plade - Google Patents

Description

i

DK 152687 B

Opfindelsen angår en byggematerialeplade med en kerne af cementlignende materiale, f.eks. gips, og af den i krav 1's indledning angivne art.

Konventionelle gipsplader med overtræk af papir eller pap er tilstrækkeligt stærke og brandmodstandsdygtige til de fleste formål, men der 5 findes potentielle anvendelsesområder for sådanne plader, hvor der kræves større styrke og/eller større brand mod standsdygtighed.

Det er foreslået at forøge styrken af byggematerialeplader med en kerne af cementligende materiale ved at armere det størknede cementlignende materiale med fibermateriale, men dette har kun ført til en delvis succes. Omstæn-10 delige processer omfattende opbygning af et lamineret produkt i form af glasfibermåtter og gipsopslemning, således som det f.eks. er beskrevet i det britiske patentskrift nr. 1.520.411, er ikke økonomisk, og fibermåtten er synlig på pladens yderside. At anvende fibre, f.eks. glasfibre, dispergeret i det cementlignende materiale, indebærer vanskeligheder, når det gælder 15 om at tilvejebringe en effektiv dispergering af fibrene i opslemningen, og medfører begrænset styrke som følge af utilstrækkelig binding mellem fibrene og det omgivende cementlignende materiale.

Det er også foreslået at fremstille et produkt analogt med en gipsplade, men at anvende iblandede mineralfibre i stedet for det konventionel-20 |e yderlag af pap, således som det fremgår af britisk patentskrift nr. 769.414. I det britiske patentskrift nr. 772.581 lader man en blød glasfibermåtte passere gennem en gipsopslemning, inden man anbringer et lag af opslemnirg, og en anden imprægneret blød glasfibermåtte. I begge tilfælde er det tvivlsomt, om de bløde yderlag bliver tilstrækkeligt godt imprægneret, og om der op-25 nås en nøjagtig binding.

I det canadiske patentskrift nr. 993.779 foreslås det at forme gipsplader ved at afsætte en opslemning af gips på et ark af uorganiske fibre på et transportbånd og derefter at anbringe et andet ark af tilsvarende fibre og presse det hele mellem valser for at få opslemningen til at trænge igennem 30 fiberarkene ved grænseområdet til opslemningen. Det har vist sig, at denne teknik kun fører til partiel og uregelmæssig penetrering, og den resulterende plade får en ujævn overflade, hvor både fibre og gips er synlige.

I det amerikanske patentskrift nr. 3.993.822 beskrives en af flere lag opbygget gipsplade, hvor en kerne af gips og armeringsfibre på den ene 35 side er overtrukket med ark af glasfiberfilm eller limet pap og på den anden side med en glasfiberdug og et ark glasfiberflis, limet pap, folie 2

DK 152687 B

eller papir. I begge tilfælde er arket af flis eller alternativt materiale bestandigt mod penetrering af gips, og produktet formes ved, at de forskellige ark og kompositionerne lægges i rækkefølge på et formningsbord og transportbånd. Produktet har en yderstruktur, som i hvert enkelt til— 5 fælde bestemmes af de ydre ark, der på deres side kan være utilstrække ligt bundet til kernen.

I det britiske patentskrift nr. 2.013.563 beskrives fremstilling af gipsplader, som på den ene side har et konventionelt yder lag af pap (papir), hvorpå kerneslammet holdes på konventionel måde, medens et 10 glasfiberark anbringes ovenpå kerneslammet og presses ind i dette ved hjælp af kamme. Ved dette produkt udgøres det ene yderlag af papir og har samme egenskaber som konventionelle gipsplader, medens det andet yderlag er af gips og i hovedsagen er ubeskyttet overfor slid og anden mekanisk påvirkning.

15 I det britiske patentskrift nr. 2.004.807 beskrives en teknik til frem stilling af en tynd, armeret gipsplade, hvor et blødt glasfibervæv overdækkes med gipspulver, og det hele underkastes vibration, for at gipskrystallerne skal kunne trække gennem vævet, hvorefter det hele besprøjtes med vand under fortsat vibration for at tilvejebringe en god sammenblanding 20 mellem gips og vand i vævet. Gipsen størkner under dannelse af en armeret gipsplade, hvori fibrene er fordelt gennem hele pladens tykkelse.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at anvise en ny byggematerialeplade, som ikke er forbundet med ulemperne ved de hidtil kendte plader, og som kan fremstilles med god økonomi.

25 Det har vist sig, at dette kan opnås ved hjælp af en byggematerialeplade, indeholdende en kerne af hærdet cementlignende materiale, f.eks. gips, og en arkformet uorganisk fiberarmering, der er indlejret i den ene af eller begge kernens yderlag, hvilken plade er kendetegnet ved, at den arkformede uorganiske fiberarmering er imprægneret med materiale fra 30 kernen, og at kernematerialet når frem til og danner en kontinuerlig film på ydersiden af fiberarmeringen.

Opfindelsen angår også en fremgangsmåde til fremstilling af en byggematerialeplade indeholdende en kerne af cementlignende materiale, f.eks. gips, og en arkformet uorganisk fiberarmering indlejret i den ene af 35 eller begge yderlagene af kernen, hvilken fremgangsmåde er kendetegnet ved, at den arkformede uorganiske fiberarmering bringes i kontakt med den ene eller begge siderne af et lag af en vandopslemning af det cementlignende materiale mellem modstående støtteflader, og at i det mindste én 3

DK 152687 B

af disse støtteflader i berøring med fiberarmeringen underkastes vibrering, indtil opslemningen er trængt ind gennem armeringen og danner en kontinuerlig film på ydersiden af armeringen.

Fiberarmeringen kan antage en hvilken som helst af flere forskellige 5 former, f.eks. et gennembrudt ark eller film af et I og for sig gennemtrænge-ligt materiale, men udgøres fortrinsvis af et fibermateriale og aller helst et mineralfibermateriale.

Kernen behøver ikke at indeholde fibre, men små mængder kan indgå for at forbedre dens sammenholdelse. Fibrenes bidrag til pladens styrke 10 bliver størst, når de befinder sig ved eller nær ved pladens overflade, hvorfor den maksimale styrkeforøgelse, som kan opnås ved anvendelse af en bestemt mængde fibre, fremkommer ved anvendelsen af en fiberar-mering indlejret umiddelbart indenfor kernens overflade.

Armeringsfibrene er fortrinsvis glasfibre og kan foreligge i form 15 af vævet eller strikket tøj, men har fortrinsvis form som et fiberflortøj, der holdes sammen af en passende kunstharpiks.

At indlejre fibrene i grænselaget til kernen og danne en kontinuerlig form af det cementlignende materiale over den bevirker, at dette bliver glat-tere på den færdige plade, men samtidig er fibrene alligevel koncentreret i 20 det mest effektive område så nær ved pladens overflade som muligt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan let gennemføres kontinuerligt ved fremstilling af pladen på et løbende bånd. Fortrinsvis fødes en fiber-armering frem på en støtteflade, derefter anbringes kernelaget af opslemningen, og derefter en anden fiberarmering, og det hele fødes derefter 25 under en anden støtteflade, og hele pladestrukturen fødes derefter mellem støttefladerne, medens passende områder af overfladerne underkastes vibration. Den resulterende plade kan derefter bringes til at hærdne, skæres op og tørres på konventionel måde.

Det har endvidere vist sig, at den kontinuerlige film af cementlignende 30 materiale, der dannes ved penetrering af fiberarmeringen med opslemningen under indvirkning af vibrationer, sædvanligvis trykkes sammen eller fortættes og er hårdere og mindre porøs end materialet i pladens kerne. Dette kan tilskrives et forøget tryk ved overfladen, hvis eksistens giver sig til kende ved migreringen af opslemningen gennem fiberarmeringen, hvilket tyder på 35 en trykgradient i den retning.

Som tidligere nævnt skal fiberarmeringen ligge nær ved overfladen, og tykkelsen af den der over værende kontinuerlige film overstiger fortrinsvis ikke 2 mm eller 1 mm, men den kan være så tynd som muligt,forudsat 4

DK 152687 B

at der findes tilstrækkelig opslemning eller slam til, at den skal få en ønsket overflade på den færdige plade. Overfladen kan have en glat eller en vilkårligt mønstret tekstur, alt efter overfladen på transportbåndet eller en anden støtteflade, der anvendes. Den fortættede struk-5 tur bevirker, at man kan opnå en fin overfladefinish. Kernen kan have en hvilken som helst ønsket tykkelse, f.eks. af samme størrelsesorden som sædvanlige gipsplader.

Foretrukne fiberarmeringer er fiberflor af glasfibre. Dette kan være harpiksbundet, f.eks. med karbamid-formaldehyd, hvilket sædvan- 10 ligvis er tilfældet med glasvæv. Sådant væv kan have en vægt på ca.

2 60-80 g/m , men denne værdi er på ingen måde kritisk, og fibre med en diameter på f.eks. 10-20 μιη er hensigtsmæssige. To sådanne væv repræsenterer således en fibermængde på 120-160 g/m plade, som med en standardtykkelse af pladen på 9 mm kan være 1-2% regnet efter vægten 15 af gips i pladen. Denne forholdsvis lille mængde fibre understreger de økonomiske fordele ved opfindelsen som følge af den ringe mængde anvendte fibre, og pladens styrke kan reguleres alt efter styrken af det anvendte væv.

Fibrene i fiberflortøjet kan være enten vilkårligt fordelte eller 20 orienterede. I det første tilfælde vil pladen have i hovedsagen samme brudstyrke i længderetningen (maskinretningen) som i tværretningen.

I det sidste tilfælde kan pladen have større styrke i længderetningen end i tværretningen. Den ligner i denne henseende konventionelle gipsplader, selv om pladens middelstyrke kan forøges betydeligt efter 23 ønske. Således giver et fiberflortøj med vilkårligt fordelte fibre og væg- ten 60 g/m anbragt på begge sider en plade med tilnærmelsesvis samme styrke i begge retninger, men som er større end styrken i tværretningen af konventionelle gipsplader, men mindre end styrken i længderetningen af disse. Den sidstnævnte værdi oveskrides, hvis der anvendes 30 et væv med vægten 80 g/mz. En længdeorientering af fibrene i fiber flortøj med en vægt på 60 g/m2 forøger pladens styrke i den retning under tilsvarende reduktion i tværretningen, og derved kan der opnås en nær tilslutning til styrken af konventionelle gipsplader. Ved således at variere arten af fiberflortøj kan pladen gøres stærkere i en speciel 33 retning, eller der kan opnås ekstra styrke på ønskede steder, f.eks.

langs med pladens kanter, ved at anvende fiberflortøj med derefter tilpasset fiberfordeling.

5

DK 152687 B

Glasfibervæv kan anvendes, men det er dyrere og/eller mindre effektivt end fiberf lortøj.

Opslemningen eller slammet til kernen kan indeholde små mængder glasfibre, f.eks. 0-3% af gipsens vægt, for at forøge vedhæftningen, men 5 kan som konventionelle gipsplader mangle indhold af fibre.

Plader fremstillet ifølge opfindelsen under anvendelse af mineralfiber-tøj eller -dugbaner kræver ikke det yderlag af papir, som konventionelle gipsplader har, eller noget indhold af stivelse i slammet til kernen.

Pladerne kan således udelukkende bestå af ikke brandbart materiale, og 10 tørretrinet ved fremstillingen kan være relativt kortvarigt med deraf følgende fordele, hvad angår enrgiforbrug.

Tilgængelige fiberflortøjer af glasfibre er sædvanligvis tilstrækkeligt porøse til at tillade penetrering af en tilstrækkelig mængde slam under indvirkning af vibrationer til dannelse af den ønskede overfladefilm. Pene-15 treringen kan bringes til at stige ved at perforere tøjet, inden det anbringes mod slammet. Penetreringen kan også fremmes ved, at man forvarmer slammet eller tilsætter dette et overfladeaktivt middel.

Det er muligt at imprægnere fiberarmer i ngen, inden denne tilføres opslemningen til kernen med overfladetilpassende tætningsmidler, f.eks. vandaf-20 visende midler og forstærkningsmidler, f.eks. kunstharpikser. Hvis det imprægnerede lag ikke bringes til at tørre, inden det tilføres opslemningen til kernen, vil opslemningen senere under sin passage gennem laget medtage i det mindste en del af i laget værende tilsætningsmidler, således at disse på en ofte ønskelig måde tilpasser yderfilmen af gips (eller andet cement-25 lignende materiale). Hvis der således tilføres fiberarmeringen et vandafvisende middel, kan der formes en vandafvisende overflade ved anvendelse af langt mindre mængde tilsætningsmiddel, end hvad der ville være nødvendigt, hvis tilsætningsmidlet indgik i slammet til kernen på konventionel måde.

De transportbånd, hvorimellem pladen dannes, bør være af et materiale, 30 hvortil gipsopslemningen ikke hæfter. De fleste transportbåndsmaterialer af plast er velegnede. Båndene er fortrinsvis bøjelige for at gøre det muligt for lokale vibrationer at blive overført til pladen, efter at tøjet er ført mod slammet til kernen.

Der kan anvendes en hvilken som helst vibreringsmekanisme. For 35 tiden er det mest hensigtsmæssigt at anvende vandrette roterende aksler med kantet tværsnit, der er monteret for bæring af bagsiderne af transportbåndene. Foruden simple mekaniske mekanismer kan andre vibratorsystemer, inklusive ultralydsystemer, anvendes.

6

DK 152687 B

En foretrukket fremgangsmåde ved fremstilling af en gipsplade med et indlæg af mineralfiberflortøj nærmest yderlaget ifølge opfindelsen vil blive beskrevet i et efterfølgende eksempel under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 skematisk og set fra siden viser et apparat til fremstilling af 5 gipsplader ifølge opfindelsen, og fig. 2 skematisk og i snit en byggematerialeplade ifølge opfindelsen, hvor snittet ikke er i rigtig målestok.

Som det fremgår af fig. 1, indføres vand 10, beta- hem i hydratgips 11 med konventionelle tilsætninger og med ind til 3% huggede glasfibre 12 10 med ønsket længde i en blanderenhed 13, der omfatter et trug med båndtransportør 14 og omrørere 15 i konventionelle proportioner, og blandingen føres kontinuerligt ud af blanderen i form af en ensartet opslemning.

Hvis der tilføres en mindre del huggede glasfibre eller ingen fibre overhovedet til kernen, behøver blanderenheden 13 ikke at blive anvendt. I 15 stedet kan der anvendes en enkel skrueblander eller en roterende plade blander af Ehrsam-typen 13a, hvorved udtømningen på dugbanen 21 sker via en transportrende 13b.

En fiberarmering af glasfiber-tissue 17 tilføres fra en rulle 18 og lægges oven på returbanen til en øverste båndtransportør 19. En anden 20 bane af glasfiber-tissue 21 tilføres fra en rulle 22 til overfladen af et nederste transportbånd 23. Transportbåndene er hensigtsmæssigt fremstillet af polypropylen og er forsynet med båndrensere, henholdsvis 24 og 25, og drives i den retning, som angives af pilene. Længder af bånd med firkantet tværsnit er fast anbragt langs med sidekanterne af det nederste 25 bånd 23 og har til formål at indeslutte opslemningen og bestemme bredden af pladen.

Den af blanderenheden 13 tilførte gipsopslemmning danner en "mate-riaieopdæmning" 26 mellem de i samme retning løbende bånd 19 og 23 og lagene af glasfiber-tissue 17 og 21 ved indtrædningen til spalten mellem 30 parret af transportører. Ved denne indtrædning passerer båndene over og i berøring med vibratorer 27, der f.eks. kan have form af aksler med firkantet tværsnit, der roterer med en hastighed af f. eks. 1000 omdrejninger pr. minut. Ved hjælp af den af vibratorerne 27 frembragte vibration gennem vand vil banerne 17 og 21 blive indlejret i de respektive overflader 35 af opslemningen, og denne trænger ind i og gennem banerne og danner kontinuerlige film i berøring med transportbåndene på begge sider af det sammenpressede produkt omfattende kerne og tissue.

7

DK 152687 B

Den mellem båndene 19 og 23 transporterede bane passerer derefter en valse 27 til justering af den fornødne tykkelse, og når gipsbanen er nået frem til slutningen af transportbåndene, er den størknet tilstrækkeligt, og den dannede plade 29 deles op i længder og føres til en kontinuerlig 5 tørrer for fortsat konventionel bearbejdning.

Resultatet bliver en gipsplade med en stort set konventionel kerne 31 og glatte yderlag 32 med minimal tykkelse, men med større tæthed over de fiberlignende dugbaner 33. Fiberarmeringen er koncentreret til overfladen og giver pladen maksimale styrkeegenskaber, som kan opnås med en be-10 stemt fibervægt pr. enhedsareal af pladen. De hårde, tætte yderlag 32 giver pladen en høj finish.

Ved et repræsentativt eksempel på en plade fremstillet på den i det foregående beskrevne måde blev gips med en nominel tykkelse på 9 mm forsynet med et lag af karbamidformaldehydbundet tissue med en vægt på 15 60 g/m formet af glasfiber med diameteren 13 ym. Med en kerne, der inde holdt 0,3 vægtprocent huggede glasfibre (en valgfri parameter), lå pladens 2 brudmodul ved 7,3 N/mm både i længde- og tværretningen.

En ifølge opfindelsen fremstillet plade har en sammenpresset overflade, hvis struktur blev undersøgt i mikroskop. Billeder under anvendelse af 20 skannerelektronmikroskop har vist, at yderlaget af gips, som ligger oven på banen af indlejrede glasfibre, og som er dannet ved, at opslemningen er trængt igennem fiberarmeringen under indvirkning af vibrationer, er tæt og er opbygget af en højkompakt ydre hud med et mindre komprimeret område mellem yderhuden og glasfiberbanen. Kernen er derimod mere porøs, da 25 gipsen umiddelbart under glasfiberlaget også er forholdsvis porøs og minder om materialet i kernen snarere end i yderlaget.

I tilfældet med den specielt fremstillede plade, der er beskrevet i det i det foregående anførte eksempel, har skannerelektronmikroskopiske og kvantitative målinger vist, at yderlaget oven for glasfiberbanen er 0,17 mm tykt, og at den høj kompakte, yderste hud, som danner en del af dette lag, var 0,03 mm tykt. Vægtfylden af den øverste 0,1 mm af yderlaget (en tyndere prøve var det ikke muligt at tage) var 1,158 g/cm , og vægtfylden af den yderste hud var således endnu større. Andre vægtfyldemålinger på samme plade gav følgende resultater: 35 Vægtfylden afen 1,7 mm tyk sektion umiddelbart under glasfiberbanen: 1,096 g/cm^; 3 vægtfylden af en 1,9 mm tyk sektion i centrum af kernen: 1,065 g/cm ; vægtfylden af en 0,66 mm tyk sektion øverst på skiven, incl. fiberba-____._____,___3 8

DK 152687 B

vægtfylden af den i det foregående angivne 0,66 mm tykke sektion med den yderste hud fjernet (d.v.s. en sektion med en tykkelse på 0,63 mm); 0,946 g/cm (vægtfylden af gipsmaterialet i glasfiberregionen er således lavere end i den omgivende kerne); 5 gips vægtfylden i området for glasfiberbanen (bestemt ved at opløse gipsen under anvendelsen af en 20%-ig saltsyre og korrektion for virkningerne af syren på glasfibrene): 0,995 g/cm .

De i det foregående angivne vægtfyldeværdier skal sammenlignes med vægtfylden i kernen af en konventionel gipsplade, der ligger ved 3 10 0,86 g/cm .

Det skal fremhæves, at selv om der foreligger vægtfylde- og porøsitetsvariationer i det størknede cementlignende materiale ved passagen fra ydersiden til kernen af pladerne ifølge opfindelsen, og selv om der i det foregående er talt om forskellige lag eller sektioner af pladen 15 (f.eks. yderlag eller film, yderste hud og kerne), er en plade ifølge opfindelsen et ialt væsentligt integreret produkt, hvor det størknede cementlignende materiale (f.eks. gips) danner en kontinuerlig og integreret masse fra den ene side gennem det gennemtrængelige væv eller dugbanen og til den anden side. Med "kerne" menes der her ikke alene den cen-20 trale sektion af en plade med det gennemtrængelige væv eller dugbanen ved begge de modstående yderregioner, men også den ækvivalente sektion af en plade med det gennemtrængelige væv eller dugbanen ved en af disse yderregioner.

Som nævnt i det foregående indeholder den arkformede uorganiske 25 fiberarmering fortrinsvis mineralfibre, hvorunder glasfibre for tiden har den største interesse. At tilvejebringe en kontinuerlig film af størknet cementlignende materiale af fiberarmeringen, som er tættere og mindre porøs end materialet i kernen som følge af, at kerneopslemningen er trængt gennem fiberarmeringen som et resultat af vibrationsteknikken, 30 kan imidlertid med en vis fordel også opnås med andre former for fiber-armeringer, der er gennemtrængelige for opslemningen. Opslemningen kan f.eks. penetrere og forme en kontinuerlig fortættet film over et perforeret ark af et materiale, der i sig selv ikke er gennemtrængeligt for opslemningen, f.eks. et plastark med mange perforeringer.

35 Mindst ét harpiksaggregat af perlit, vermikulit og karbamid/form aldehyd kan indgå i blandingen til kernen. En sådan tilsætning vil sædvanligvis ikke trænge gennem den gennemtrængelige fiberarmering.

Plader ifølge opfindelsen behøver ikke at have så høje vægtfylder som de, der er angivet i det foregående eksempel, men vægtfyldevariationen

Claims (5)

1. Byggematerialeplade, der indeholder en kerne (31) af hærdnet cementlignende materiale, f.eks. gips, og en arkformet uorganisk fiberarmering (33) 5 indlejret i den ene af eller begge kernens (31) yderlag, kendetegnet ved, at den arkformede uorganiske fiberarmering (33) er imprægneret med materiale fra kernen (31), og at kernematerialet når frem til og danner en kontinuerlig film (32) på ydersiden af fiberarmeringen (33).

2. Byggematerialeplade ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 10 den arkformede, uorganiske fiberarmering omfatter mineralfibre, fortrinsvis glasfibre, og helst et harpiskbundet fiberflortøj af glasfibre.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af en byggematerialepiade ifølge krav 1, der indeholder en kerne af cementlignende materiale, f.eks. gips, og en arkformet uorganisk fiberarmering, der er indlejret i den ene af eller begge I5 kernens yder lag, kendetegnet ved, at den arkformede uorganiske fiberarmering (17,21) bringes i berøring med den ene eller begge siderne af et lag af en vandopslemning af det cementlignende materiale (26) mellem modstående støtteflader (19,23), og at i det mindste en af disse støttepiader i berøring med fiberarmeringen underkastes vibrering, indtil opslemningen er trængt ind gennem armeringen (17,21) og danner en kontinuerlig film på ydersiden af armer'ingen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, at støttefladerne (19,23) er bøjelige bånd og vibreres ved mekanisk påvirkning af båndene på den side, der vender bort fra opslemningen.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at fiberarmeringen (17,21) imprægneres med vandafvisende eller forstærkende midler, inden den tilføres opslemningen af det cementlignende materiale (26).