DK163232B

DK163232B - Fremgangsmaade og anlaeg til fremstilling af fiberfyldte gipsplader

Info

Publication number: DK163232B
Application number: DK194285A
Authority: DK
Inventors: Kurt Eberhardt; Heinrich Blackert; Josef Steinkuhl; Horst Hose; Friedrich Bahner; Gerald Forbert
Original assignee: Babcock Bsh Ag
Priority date: 1984-05-25
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1992-02-10
Also published as: DK194285D0; EP0166094A1; ATE38556T1; US4734163A; FI851972L; DE3419558A1; JPS60255658A; FI851972A0; EP0166094B1; DE3566156D1; FI80439C; FI80439B; DE3419558C2; DK163232C; DK194285A

Description

i

DK 163232 B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde, som anført i krav l's indledning, og et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden af den art, som er angivet i krav 11 og 16's indledning.

5 Der kendes en fremgangsmåde til fremstilling af fiberfyldte gipsplader, hvor calciumsulfat-semihydrat, fibermateriale og eventuelt yderligere additiver røres sammen til en våd masse, hvoraf pladerne dernæst formes. Pladen størkner ved en afbinding af semi hydratet til calciumsulfat-di hydrat (DE-B-nr.

10 2.918.974). Denne fremgangsmåde har den ulempe, at forarbejd ningen må gennemføres inden for semihydratets korte afbindingstid. Yderligere er genanvendelsen af overskydende materiale, f.eks. fremkommet ved tilskæring af pladerne, forbundet med store omkostninger.

15 I forhold til denne traditionelle fremgangsmåde har fremgangsmåden af den indledningsvis nævnte art, der er kendt fra DE-A-2.816.466 det iøjenfa 1dende træk, at der som calciumsulfat ikke benyttes semihydratet, men dihydratet. Det dannede 20 emne bliver under udsættelse for mættet damp opvarmet til calciumsulfat-dihydratet er gået over i en vandfattig form af calciumsulfatet. Efter opvarmningen bliver formemnerne under tryk afkølet i trykrummet til en temperatur på 100-80°C og dernæst udsat for ydre betingelser, der bevirker så vidtgående 25 rehydratisering af det vandfattige calciumsulfat til calcium-sulfat-dihydrat som muligt og tørres dernæst.

Endvidere kendes fra DE-A-2.649.300 en fremgangsmåde til fremstilling af fiberfyldte gipsplader på basis af calciumsulfat-30 dihydrat. Ved denne fremgangsmåde tørres pladerne, der er formet af en fiberholdig gipsmæsk ved en temperatur på 95-140°C.

Yderligere kendes fra DE-A-3.117.262 en fremgangsmåde, især 35 presningen og kalcineringen af bindemiddel med tilsætning af sand og/eller andre til sætni ngsstoffer til fremstilling af faconsten, hvor en råmasse af calciumsulfat-dihydrat i fugtig

DK 163232B

2 tilstand bliver presset til formemner. Formemnerne behandles hydrotermalt i en autoklave ved en temperatur op til 200°C og bliver derefter ført ud af autoklaven og afkølet.

5 Endelig beskrives i AT-B-323.073 en fremgangsmåde til tørring af fugtholdige emner, især forme af gips. Der tages her udgangspunkt i den erkendelse, at der ved andre tørremetoder ikke kan opnås den nødvendige absolutte tørring, idet den ydre overflade tørrer relativt hurtigt, således at det tilbagevæ-10 rende vand i formen eller blokkens indre ved den senere fordampning danner revner i overfladen og forårsager dimensionsændringer. Til afhjælpning af dette problem bliver emnet først opvarmet i en beholder med vanddamp. Ved et tryk på 3 atmosfære er damptemperaturen ca. 210eC. Den ligger altså væsentlig 15 over den temperatur for mættet damp, der fremgår af damptrykkurven. Når emnerne i deres indre har nået samme temperatur som på overfladen, lukkes dampen langsomt ud ved faldende temperatur. Herefter følger en lufttørring ved forøget temperatur og slutteligt bliver emnerne efter afkøling til 100-80eC 20 fjernet fra beholderen. Tørringen tager ialt mere end 15 timer .

Formålet med opfindelsen er at anvise en fremgangsmåde af den i krav l's indledning anførte art, hvor afkølingen af pladerne 25 foregår så hurtigt som muligt.

Til opnåelse af dette formål er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at til afkølingen af pladerne sænkes trykket i trykbeholderen ved at lukke vanddamp ud, og at pla-30 derne under afkølingen er fast indespændt mellem formdele.

Damptrykket af det vand som er indesluttet i den endnu varme plade ligger da over det i trykbeholderens atmosfære herskende tryk. Derfor fordamper det i porerne indesluttede vand. På 35 grund af fordampningen afkøles pladerne hurtigt (fordampningskøling) .

DK 163232 B

3

Herved opstår imidlertid en uønsket bieffekt: Den damp der forlader pladen kan bevirke, at pladen svulmer op og endog, at pladeoverfladen går fra. Denne fare er særlig stor ved fremgangsmåden af den foreliggende art, idet pladen under af-5 kølingsstadiet endnu er sammenholdt meget svagt. Rekrystalli-seringen af det under varmebehandlingen dannede semihydrat til dihydrat dvs. sammenvoksningen til en fast struktur begynder jo først efter, at pladen er afkølet til under ca. 100°C. Under afkølingen består gipsandelen af semihydratkorn, som dan-10 ner en løs forbindelse med vandet og fibrene.

Det er således også formålet med opfindelsen at undgå den skadelige opsvulmen af pladerne under afkølingen.

15 Dette delmål opnås ved, at pladerne som nævnt under afkølingen er indespændt mellem formdelen.

Ved de i krav 2 anførte foranstaltninger, der især anbefales til tykkere plader, kan faren for at pladeoverfladerne beska-20 diges under afkølingen yderligere nedsættes.

Foranstaltningerne i krav 3 accelererer afbindingsoperationen.

Foranstaltningerne ifølge krav 4 muliggør en stor produktions-25 hastighed ved nedsat energiforbrug.

Foranstaltningerne ifølge krav 5 muliggør kortere afbindingstider, uden at fibermaterialet påvirkes i negativ retning.

30 Ved hjælp af foranstaltningerne ifølge kravene 6-9 muliggøres en omkostningsgunstig formning og afvanding af pladerne, uden at styrken af de afbundne plader påvirkes væsentligt i negativ retni ng.

35 Ved foranstaltningerne ifølge krav 10 opnås en hurtig omsæt ningshastighed til α-semihydrat.

DK 163232 B

4

Opfindelsen angår endvidere et anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Denne fremgangsmåde er ejendommelig ved de i krav 11 anførte kendetegnende træk.

5 Trækkene ifølge krav 12 sikrer en hurtig varmeovergang til trods for den faste indspænding.

Kravene 13-15 angiver udførelsesformer for anlægget til maskinel produktion.

10

Krav 16 angiver et alternativ anlæg til brug ved udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Krav 17 og 18 angiver udførelsesformer for anlægget ifølge 15 krav 16.

Opfindelsen forklares nedenfor under henvisning til tegningen, hvor 2 0 fig. 1 viser skematisk et anlæg, hvor tre trykbeholdere er parallelkoblede, til fremstilling af fiberfyldte gipsplader af røggasafsvovlingsgips og gammelt papir, fig. 2 skematisk et anlæg, hvor en trykbeholder med tre af- 2 ζ snit bliver forsynet portionsvis, og fig. 3 et tilsvarende anlæg, hvor pladerne kontinuerligt føres gennem trykbeholderen.

Λ Λ

Anlægget ifølge opfindelsen består af et gipsbearbejdningsanlæg med en rågipssilo 1 med et gipsudtag 2, en gipsmølle 3 - i foreliggende tilfælde en rørmølle - og en med omrører forsynet gipsbeholder 4, der tjener som mellembeholder. I

det foreliggende tilfælde bliver fibermaterialet fremstillet 3 5 af gammelt papir, men det er også muligt at anvende glasfiber, fiber af trærester, græs med videre. Det foretrækkes, at der benyttes fibre, som er i stand til at optage vand eller i

O

DK 163232 B

5 det mindst let kan fugtes. Til papirforarbejdningen benyttes en med omrører forsynet beholder 5, hvortil der er tilsluttet en vandforsyning 6 og en papirmassebeholder 7, hvorfra en vandledning fører tilbage til rørmøllen 3. Gipsbeholderen 4 og papirmassebeholderen 7 er sammen med et doseringsapparat 8 tilsluttet et blandeapparat 9, fra hvilket en form- og afvandingsstation forsynes. Ved det i fig. 1 viste anlæg er der yderligere til blandeapparatet 9 ført en forsyningsledning fra en gipsstation 23 med en silo 23.1 og en doserings-10 indretning 23.2 til gips, som tilføres umalet.

Form- og afvandingsstationen består af et båndsugefilter 10 og en herefter anbragt valseindretning med trykvalser 11. Eventuelt kan der i form- og afvandingsstationen være inte-•15 greret formindretninger til fremstilling af ikke-plane plader, f.eks. bølgeplader. Form- og afvandingsstationen 10, 11 afsluttes af en skæreindretning, hvormed pladerne færdigskæres.

I det i fig. 1 viste anlæg efterfølges form- og afvandings-20 stationen 10, 11 af tre parallelt anbragte trykbeholdere 12, 13, 14, samt en indretning 15.1, som skiftevis forsyner disse.

I hver trykbeholder 12, 13, 14 er der et stablestativ med vandret anbragte og vertikalt forskydelige mellemplader, der er således dimensioneret, at de fuldstændig dækker de fiber-25 fyldte gipsplader. Mellempladerne består af dobbelte stålplader, som.i et dampgennemtrængeligt stativ er fast forbundet med hinanden med lille afstand. Ved fremstilling af ikke-plane plader benyttes som mellemplader plader, som er passende formgivet.

30 yderligere har hver trykbeholder 12, 13, 14 en ledning til tilføring og bortledning af varm damp og en cirkulationsventilator. Trykbeholderne 12, 13, 14 er via dampledninger forbundet med hinanden. Hver trykbeholder 12, 13, 14 er via en tømme-35 indretning 15.2 forbundet med en rullebane 16, der fører til en tørreindretning 17. Efter tørreindretningen 17 er der anbragt yderligere en rullebane 18, som fører til et lager.

Ved fremstilling af fiberfyldte gipsplader i det i fig. 1

DK 163232B

6 o viste anlæg bliver ca. 30% af rågipsen - her gips fra et røggasafsvovlingsanlæg - under tilsætning af vand formalet i rørmøllen 3 til en kornstørrelse på ca. 3000 blaine (specifik overflade). Suspensionen med ca. 50 vægt% vand bliver under 5 omrøring mellemlagret i beholderen 4, hvorfra blandeapparatet 9 kontinuerligt bliver forsynet. Resten af den nødvendige rågipsmængde tilføres uformalet og med et blaine-tal på ca.

1700 tilført blandeapparatet 9 direkte fra gipsstationen 23.

Til blandeapparatet 9 bliver der ligeledes tilført papirmasse 10 fra papirmassebeholderen 7. Papirmassen fremstilles af gammelt papir og vand i papirforarbejdningsindretningen 5 og bliver ved aflejring i papirmassebeholderen 7 tyknet. Det overskydende vand føres ind i rørmøllen 3. Yderligere tilsættes der i blandeapparatet 9 addiviter/i forliggende tilfælde aluminiumsulfat.

15 Tilsætning af kalium- eller jernsulfat eller en mineralsyre (f.eks. l^SO^) er også mulig. Aluminiumsulfaten tjener både som flokuleringsmiddel til forbedring af afvandingen af gips-fiberblandingen og som afbindingsaccelerator for det senere dannede semihydrat. Tilsætningen doseres således, at gips-fiber-20 blandingen, når den kommer ind i trykbeholderen 12, 13, 14 har en pH-værdi, son er mindre end . eller lig med 7, fortrinsvis mellem pH = 4 og pH = 5. Afhængigt af råmaterialet og den krævede afbindingstid tilsættes der additiver i mængder på mellem 0,1 og 2 vægt%.

25

Vandindholdet i papirmassen og gipssuspensionen indstilles på en sådan måde, at der i blandeapparatet 9 opnås en mæsk med et vand/faststofforhold på ca. 3,4. Herved bliver forholdet mellem gips og fibermateriale ca. 10:1. Denne mæsk bliver 30 dernæst i to trin formet til plader. Samtidig sker der en afvanding. Pladetykkelsen er mellem 10 og 40 mm. I det første trin bliver der ved hjælp af en sugeafvanding forafvandet til et vand/f aststof forhold på ca. 0,7 og samtidig bliver der formet en flad kage. Denne flade kage bliver dernæst i det 35 andet trin yderligere afvandet til et vand/faststofforhold, som er mindre end 0,4, fortrinsvis ca. 0,35 ved hjælp af valseindretningens trykvalser 11. Denne afvandingsgrad kan erfarings

O

DK 163232B

7 mæssigt kun opnås ved tilsætning af et flokuleringsmiddel, her aluminiumsulfat. Det er ligeledes muligt at foretage en trykafvanding uden en forudgående sugeafvanding.

De kontinuerligt dannede flade kager bliver skaret ud x plader, som dernæst efter den i fig. 1 viste fremgangsmåde skiftevis tilføres trykbeholderne 12, 13, 14. I trykbeholderne 12, 13, 14 bliver pladerne indespændt mellem to mellemplader, som anbringes over hinanden. Opvarmningen sker i begyndelsen ved 10 hjælp af damp, som bliver ført tilbage fra en trykbeholder, som skal afkøles og dernæst ved hjælp af mættet damp med et tryk på ca. 6 bar, indtil der opnås en temperatur på ca. 140°C.

Herved stiger trykket til mere end ca. 3,5 bar. Da dampen biver cirkuleret og trænger ind mellem dobbeltpladerne opnås 15 en samtidig opvarmning og afkøling af pladerne. Ved afkøling af pladerne bliver dampen bortledt på en sådan måde, at tryksænkningen er mindre end 1 bar pr. minut. Herved undgås en beskadigelse af pladerne. Den bortledte damp bliver benyttet til foropvarmning af en trykbeholder, som er blevet fyldt 20 op med plader.

De tre trykbeholdere 12, 13, 14 arbejder på skift: Medens en trykbeholder, f.eks. trykbehclder 12, bliver tømt og fyldt op påny, bliver en anden trykbeholder, f.eks. trykbeholder 25 13 opvarmet, og en tredje trykbeholder, f.eks. trykbeholder 14, bliver via tryksænkning afkølet. I den første fase af opvarmningen eller afkølingen bliver forbindelsesledningen mellem de pågældende trykbeholdere (i eksemplet trykbeholder 13 og 14) åbnet, således at der strømmer damp mellem disse 30 indtil trykket bliver ulignet. I det næste arbejdstrin bliver trykbeholder 12 dernæst opvarmet, trykket i trykbeholder 13 sænket og trykbeholder 14 tømt og på ny fyldt op, osv.

Ved opvarmning til ca. 140°C i en atomsfære med mættet vanddamp ut) omdannes calciumsulfat-dihydrat til α-semihydrat. Afhængig af pladetykkelsen tager opvarmningen 3 til 50 minutter. Ved den efterfølgende tryksænkningen til 1 bar falder temperaturen til ca. 100°C og semihydratet hydreres atter til dihydrat og pladen størkner. Rehydratationen foregår overvejende ved hjælp af

O

DK 163232B

8 fraspaltet i pladen værende krystalvand, hvorfor det under hele behandlingstiden i trykbeholderen er nødvendigt med en atomsfære med mættet vanddamp for,at undgå en udtørring af pladen indefra inden rehydratationen er afsluttet. På grund 5 af den langsomme tryksænkning på mindre end 1 bar pr. minut, og indspændingen af pladerne undgås det at pladerne beskadiges som følge af trykfaldet. Denne risiko, er især til stede ved tykke plader, f.eks. plader med en tykkelse på 40 mm.

10 Ved under tryksækningen at afkøle pladernes overflade og samtidigt opretholde et forhøjet damptryk i trykbeholderne 12, 13, 14 er det muligt,at nedsætte rehydratationstiden uden at der opstår en så stor trykforskel, at pladerne bliver beskadiget.

Afkølingen kan foregå ved hjælp af formdele, hvortil der til-15 føres kølemiddel.

Efter-behandlingen i trykbeholderne 12, 13, 14 bliver pladerne via rullebanen 16 ført ind i tørreindretningen 17, hvor de tørres til en restfugtighed på 4-5% inden de via 20 rullebanerne 18 bliver ført frem til lageret.

Ved anvendelse af et udgangsmateriale med gode afvandingsegenskaber - afvandingsegenskaberne påvirkes af gipsens kornfordeling og af det anvendte fibermateriale - er det muligt 25 at minimere energiforbruget, nar pladerne inden de føres md i trykbeholderne 12, 13, 14 bliver forafvandet til et vandindhold på ca. 10-15 vægt%. Herved fås ved hjælp af vandtabet ved tryksænkningen (ca. 5%),og ved fordampningen på grund af egenvarmen efter pladen har forladt trykbeholderen 12, 30 13, 14 en halvtør plade, som ikke behøver at blive yderligere tørret. Dette kan imidlertid kun opnås ved et væsentligt merforbrug under gipsforarbejdningen og afvandingen, ligesom den skadelige påvirkning af omdannelseshastigheden må tages med i betragtning.

Det i fig. 2 viste anlæg har en tredelt trykbeholder 19, hvis tre afsnit er anbragt efter hinanden og tætnet i forhold til hinanden. De- to første afsnit er opvarmede, og det tredje afsnit har

Claims

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fiberfyldte gipsplader, og ved hvilken pladerne formes af en mæsk med calciumsulfat- 25 dihydrat og fibermateriale under tilsætning af additiver, de formede plader opvarmes til 120-160°C, fortrinsvis 135-145eC i en trykbeholder (12, 13, 14; 19; 22) med en atmosfære af mættet vanddamp og dernæst afkøles til ca. 100°C eller derunder, kendetegnet ved, at til afkølingen af pladerne 30 sænkes trykket i trykbeholderen (12-14; 19; 22) ved at lukke vanddamp ud og at pladerne under afkølingen er fast indespændt mellem formdele. __

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 35 tryksænkningen foregår med mindre end 1 bar pr. minut. DK 163232 B

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at pladernes overflade afkøles under tryksænkningen.

4. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-3, k e n - 5 detegnet ved, at mindst to trykbeholdere (12, 13, 14) på skift fyldes op, og at den med henblik på afkølingen udledte damp fra én trykbeholder (12, 13, 14) tilføres den efterfølgende fyldte trykbeholder (12, 13, 14).

5. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-4, kendetegnet ved, at de formede pladers materiale indstiles på en pH-værdi, som er mindre end eller lig med 7, fortrinsvis mellem 4 og 5. 15

6. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-5, kendetegnet ved, at der benyttes calcium-dihydrat med et blainetal på mellem 1000 og 3500.

7. Fremgangsmåde ifølge krav 6, kendetegnet ved, at 20 mindst 40%, fortrinsvis mere end 70% af calciumsulfat-dihydra-tet har et blainetal mindre end 2000.

8. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der af mæsken med sugeafvandingen 25 dannes en kage, som dernæst udsættes for en trykafvanding.

9. Fremgangsmåde ifølge et eller flere af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der af mæsken under tryk dannes en kage, der dernæst i nedre tryk i flere trin yderligere tryk-30 afvandes.

10. Fremgangsmåde ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at de dannede plader inden opvarmningen har et fugtindhold på mindre end 40 vægt% fortrinsvis mindre end i hovedsa- 35 gen 35 vægt%. DK 163232B

11. Anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et eller flere af kravene 1-10, og som har indretninger til fremsti 11 ing af en mæsk af vand, calciumsulfat-dihydrat og fibermateriale, en form- og afvandingsindretning (10, 11) og en trykbeholder (12, 5 13, 14,- 19) med dampti 1 føring, kendetegnet ved et stablestativ med uelastiske vandret anbragte og vertikalt forskydelige mellemplader og med organer til fiksering af mellempladernes vertikale position.

12. Anlæg ifølge krav 11, kendetegnet ved, at mel lempladerne udgøres af dobbeltplader som - idet de har indbyrdes afstand - er fast forbundet med hinanden ved hjælp af et dampgennemtrængeligt stel.

13. Anlæg ifølge krav 11 eller 12, kendetegnet ved, at det har tre parallelt forbundne trykbeholdere (12, 13, 14), som er forbundet med hinanden ved hjælp af dampledninger.

14. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 11-13, kende- 20 tegnet ved, at det har en trykbeholder (19) med tre ef ter hinanden følgende og op mod hinanden tætnede afsnit, hvor det første og det andet afsnit kan opvarmes, og det sidste afsnit har et dampudslipssted og en dampledning, der er forbundet med det første afsnit. 25

15. Anlæg ifølge krav 14, kendetegnet ved, at et transportsystem forløber gennem trykbeholderens (3) afsnit.

16. Anlæg til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge et eller 30 flere af kravene 1-10, og som har indretninger til fremstil ling af en mæsk af vand, calciumsulfat-dihydrat og fibermaterialer, en form- og afvandingsindretning (10, 11) og en trykbeholder (22) med dampti 1 føring, kendetegnet ved, at trykbeholderen (22) har tre efter hinanden følgende og i 35 forhold til hinanden aftætnelige afsnit, at det første og det andet afsnit er forsynet med opvarmningsarrangement, at det DK 163232 B sidste afsnit har et dampudløb og via en dampledning er forbundet med det første afsnit, og at en dobbelt båndtransportør, som ved hjælp af tætningslæber (22,2) er aftætnet ved indgangen og udgangen af hvert afsnit og ført gennem trykbe-5 holderen (22).

17. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 11-16, kendetegnet ved, at form- og afvandingsindretningen (10, 11) består af en suge-afvandingsindretning og en i tilknytning 10 hertil anbragt tryk-afvandingsindretning, især en valseindretning med trykvalser (11).

18. Anlæg ifølge et eller flere af kravene 11-16, kendetegnet ved, at form- og afvandingsindretningen (10, 11) 15 består af en flertrinstrykafvandingsindretning, især af en eller flere båndsugefilter. 20 25 30 35