EP0171665B2 - Method and device for the continuous production of inorganically bonded processing materials, in particular of processing boards - Google Patents
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- EP0171665B2 EP0171665B2 EP85109226A EP85109226A EP0171665B2 EP 0171665 B2 EP0171665 B2 EP 0171665B2 EP 85109226 A EP85109226 A EP 85109226A EP 85109226 A EP85109226 A EP 85109226A EP 0171665 B2 EP0171665 B2 EP 0171665B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
Definitions
- the invention relates to a process for the continuous production of inorganically bound materials, in particular of material plates, from mixtures of substances of binders hardening by hydrate formation, reinforcement and optionally auxiliary materials having a pourable or scatterable consistency, the special material properties and usability of which are achieved by a permanent and irreversible structure compaction , whereby one forms a plate strand from the mixture of substances, which is then compressed and calibrated by exerting a surface pressure.
- the invention also relates to a device for carrying out this method.
- Binder, reinforcement material and possibly other active and inactive substances are mixed according to predetermined ratios in a suitable device, poured into a fleece or scattered and compacted in a pressing device.
- the pressure required for this is dependent on the properties of the starting materials which cause the deformation modulus of the mixture, the ratio of the plate fleece densities before and after the compression process, the deformation modulus of the fleece which changes as a function of time, and the compression speed.
- Plates with organic binders are heated in heatable floor presses or continuous presses, such as. B. known from DE-AS-1 007 497 and DE-AS-1 938 280. Due to the use of material mixtures of high reinforcement material and low binder concentration, the deformation modules and the required compression pressures are relatively high, which requires the development and use of compression systems of heavy and complex design. However, the effects of pressure and heat can usually be coordinated so that curing takes place during a relatively short dwell time in the press. The required length of the known continuous compression plants can be kept within economically justifiable limits. The state of the art in this area is determined by the Hydro Dyn press from Bison and the continuous press from Contipress, Federal Republic of Germany.
- the installation of expensive, preferably hydraulic, pressure generating and transmission devices, such as are required for carrying out the pre-sealing phase or in the compression device is limited to a relatively small area because the compression zone becomes relatively short, while the longest part (usually 10 to 25 times the compression zone) can be designed as a technically simple calibration device without active pressure.
- the calibration device has only the task of absorbing the restoring forces of the plate strand compressed in the press of the compression device or in the compression phase, which are reduced in the manner described, and of keeping them at the desired thickness until completion of the hydration.
- Such a continuous calibration device is z. B. realizable by the arrangement of cascaded calibration rollers.
- the conversion of the line pressure between the calibration rollers and the plate strand into a surface pressure can be achieved by a suitable stiffening of the forming belt or accessible by inserting suitable transport plates.
- a corresponding adjustability of the gap of the pressing and calibration device can be provided. This procedure and this structure of the device is based on the fact that the compression process and the relaxation process required to reduce the restoring forces take place before or at the latest during the initial phase of the hydration. A disturbance of the structure and strength building process is excluded.
- the maximum pressure is increased to a value P ' max ⁇ 1.5 P max in accordance with the solution according to the invention
- the plate target thickness is undercut by a small amount (approximately 10%) and p' k is reduced as a result of Relaxation about 40% smaller than Pk ; that is, the higher pressure P ' max expended in a very short compression phase leads in an extremely favorable manner to a considerable reduction in the required calibration pressure p' k during the very long calibration phase, namely to such a low calibration pressure that calibration takes place without active pressure can.
- the longest part of the compression system can be designed as a calibration device without active pressure, which means that the system manufacturing costs can be significantly reduced compared to other systems. It is advantageous that for the press (compression zone) with a standardized sheet strand width, only one size, which is dependent on the design requirements, is required, regardless of the system capacity. To satisfy different capacity requirements, it is sufficient to construct and offer the variable length calibration device downstream of the press or compacting device. A segment design that makes it possible to assemble systems of high performance from modules of lower performance appears particularly expedient for this purpose. This results in particularly favorable conditions for later retrofitting to larger capacities.
- the invention relates to a technically simplified and cost-effective process and a technically simplified and inexpensive device for the continuous production of materials, in particular plates, from mixtures of binders hardening by hydrate formation, reinforcement and, if appropriate, auxiliaries of pourable or scatterable consistency, which have their essential material properties obtained by a pressure which usually begins before the hardening reactions and continues until the end of hydration.
- continuous production systems In order to meet the usual capacity requirements, continuous production systems must have considerable lengths, which has a negative effect on the system costs, especially when long-term use of high pressures.
- the specific deformation or compressibility behavior of the material mixtures used is used to effect such a reduction in the restoring forces emanating from the compressed sheet fleece that the time-consuming hardening processes during calibration are caused by a higher initial compression than is required to produce the desired thickness and density without active pressure and the system costs can be significantly reduced.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von anorganisch gebundenen Werkstoffen, insbesondere von Werkstoffplatten, aus Stoffgemischen von durch Hydratbildung erhärtenden Bindemitteln, Bewehrungs- und gegebenenfalls Hilfsstoffen schütt- bzw. streufähiger Konsistenz, deren spezielle Werkstoffeigenschaften und Gebrauchsfähigkeit durch eine dauerhafte und irreversible Gefügeverdichtung erzielt werden, wobei man aus dem Stoffgemisch einen Plattenstrang bildet, der dann durch Ausübung eines Flächendruckes verdichtet und kalibriert wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a process for the continuous production of inorganically bound materials, in particular of material plates, from mixtures of substances of binders hardening by hydrate formation, reinforcement and optionally auxiliary materials having a pourable or scatterable consistency, the special material properties and usability of which are achieved by a permanent and irreversible structure compaction , whereby one forms a plate strand from the mixture of substances, which is then compressed and calibrated by exerting a surface pressure. The invention also relates to a device for carrying out this method.
Mit der Erfindung wird allgemein ein technoligsch vereinfachtes Prinzip zurkontinuieriichen Herstellung von anorganisch gebundenen Werkstoffen, z. B. Platten, aus Gemischen von durch Hydratbildung erhärtenden Bindemitteln, Bewehrungsstoffen und gegebenenfalls aktiven und inaktiven Hilfsstoffen, denen durch einen meist während des gesamten Erhärtungsverlaufes wirkenden Druck eine die Gebrauchseigenschaften bestimmende, dauerhafte und irreversible Gefügeverdichtung aufgezwungen wird, zur Verfügung gestellt.With the invention, a technologically simplified principle for the continuous production of inorganically bound materials, for. B. slabs, from mixtures of binders hardening by hydrate formation, reinforcement materials and optionally active and inactive auxiliaries, which are forced by a pressure that mostly affects the properties of use, permanent and irreversible structure compaction, which acts during the entire hardening process.
Es ist bekannt, Werkstoffe aus Mischungen von bindefähigen und bewehrenden Stoffen herzustellen. Bindemittel, Bewehrungsmaterial und gegebenenfalls andere aktive und inaktive Stoffe werden nach vorgegebenen Verhältniszahlen in einer dafür geeigneten Einrichtung gemischt, zu einem Vlies geschüttet oder gestreut und in einer Preßeinrichtung verdichtet. Der dazu erforderliche Druck ist von den den Verformungsmodul der Mischung bewirkenden Eigenschaften der Ausgangsstoffe, dem Verhältnis der Plattenvliesdichten vor und nach dem Verdichtungsvorgang dem sich in Abhängigkeit von der Zeit ändernden Verformungsmodul des Vlieses und der Verdichtungsgeschwindigkeit abhängig.It is known to produce materials from mixtures of bindable and reinforcing substances. Binder, reinforcement material and possibly other active and inactive substances are mixed according to predetermined ratios in a suitable device, poured into a fleece or scattered and compacted in a pressing device. The pressure required for this is dependent on the properties of the starting materials which cause the deformation modulus of the mixture, the ratio of the plate fleece densities before and after the compression process, the deformation modulus of the fleece which changes as a function of time, and the compression speed.
Platten mit organischen Bindemitteln, deren die Erhärtung bewirkende Polykondensation oder -addition meist durch Wärmezufuhr erfolgt, werden in beheizbaren Etagenpressen oder Durchlaufpressen, wie z. B. durch die DE-AS-1 007 497 und DE-AS-1 938 280 bekannt, hergestellt. Aufgrund der Verwendung von Stoffgemischen hoher Bewehrungsstoff-und geringer Bindemittelkonzentration sind die Verformungsmoduln und die erforderlichen Verdichtungsdrücke relativ hoch, was die Entwicklung und den Einsatz von Verdichtungsanlagen schwerer und aufwendiger Bauart voraussetzt. Druck- und Wärmeeinwirkung können jedoch meist so aufeinander abgestimmt werden, daß während einer relativ kurzen Verweilzeit in der Presse die Aushärtung erfolgt. Die erforderliche Länge der bekannten kontinuierlichen Verdichtungsanlagen kann dadurch in wirtschaftlich vertretbaren Grenzen gehalten werden. Der auf diesem Gebiet erreichte Stand der Technik wird durch die Hydro-Dyn-Presse der Firma Bison und die kontinuierliche Presse der Firma Contipress, Bundesrepublik Deutschland, bestimmt.Plates with organic binders, the hardening of which causes polycondensation or addition usually takes place by supplying heat, are heated in heatable floor presses or continuous presses, such as. B. known from DE-AS-1 007 497 and DE-AS-1 938 280. Due to the use of material mixtures of high reinforcement material and low binder concentration, the deformation modules and the required compression pressures are relatively high, which requires the development and use of compression systems of heavy and complex design. However, the effects of pressure and heat can usually be coordinated so that curing takes place during a relatively short dwell time in the press. The required length of the known continuous compression plants can be kept within economically justifiable limits. The state of the art in this area is determined by the Hydro Dyn press from Bison and the continuous press from Contipress, Federal Republic of Germany.
Mischungen mit anorganischen Bindemitteln, wie Zement und Gips, sind wesentlich bindemittelreicher und bewehrungsstoffärmer. Sie erhärten aufgrund von Hydratbildung, d. h., wasserärmere Phasen des Bindemittels setzen sich durch Reaktion mit Wasser in wasserreichere Verbindungen um. Dieser Vorgang wird als Hydratation bezeichnet, sie verläuft exotherm und ist von der Reaktionsfähigkeit des Bindemittels gegenüber dem Wasser abhängig. Werden diesem Zweistoffsystem Bindemittel-Wasser chemisch nicht neutrale Bewehrungsstoffe, z. B. Holz, zugemischt, so werden die zwischen den verschiedenen Phasen des Bindemittels und dem Wasser ablaufenden Reaktionen oft empfindlich gestört. Die meisten Holzinhaltsstoffe wirken als Hydratations- und Kristallisationsinhibitoren, d. h., sie verzögern den Erhärtungsvorgang. Demgegenüber sind beschleunigende Einflüsse von Holzinhaltsstoffen nur sehr selten anzutreffen. Um diesen unerwünschten Einflüssen des Holzes entgegenzuwirken, werden hydratationsbeschleunigende oder -verzögernde Zusätze (Stellmittel) verwendet. Wegen ihrer ungünstigen Nebenwirkungen (Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften der Platten, Aüsblüherscheinungen) sind sie meist nicht in dem technologisch wünschenswerten Maße anwendbar. Bei der Herstellung zementgebundener Platten wird deshalb häufig von der weniger problematischen hydrothermalen Beschleunigungswirkung Gebrauch gemacht. Die Erhärtungsvorgänge gipsgebundener Platten sind auf diese Weise nicht zu aktivieren.Mixtures with inorganic binders, such as cement and gypsum, are significantly rich in binders and contain fewer reinforcing materials. They harden due to hydrate formation, i.e. that is, phases of the binder with less water are converted into water-rich compounds by reaction with water. This process is called hydration, it is exothermic and depends on the reactivity of the binder with the water. Are this two-material binder-water chemically non-neutral reinforcement, z. B. wood, mixed, the reactions between the different phases of the binder and the water reactions are often disturbed. Most wood ingredients act as hydration and crystallization inhibitors, i.e. that is, they delay the hardening process. In contrast, accelerating influences of wood constituents are very rare. In order to counteract these undesirable influences of the wood, hydration accelerating or retarding additives (adjusting agents) are used. Because of their unfavorable side effects (deterioration of the physical properties of the plates, blooming phenomena), they are usually not applicable to the technologically desirable extent. For this reason, the less problematic hydrothermal acceleration effect is often used in the manufacture of cement-bound boards. The hardening processes of gypsum-bound boards cannot be activated in this way.
Trotz dieser verschiedenen Möglichkeiten der gezielten Einflußnahme auf den Reaktionsablauf solcher Stoffsysteme, ist ein technologisches Optimum in den meisten Fällen nicht zu erreichen. Das bedeutet, daß die Fertigungsanlagen bestimmte diesbezügliche Schwankungen auffangen müssen. Bei diskontinuierlicher Herstellung erfolgt das durch eine verlängerte Verweilzeit in der Presse, was auf Kosten der Kapazität geht, oder durch eine Zwischenlagerung der Platten in aufwendigen Einspanngerüsten, die den durch den Preßvorgang eingetragenen Druck mindestens bis zum Hydratationsende auf die Stapelpakete übertragen. Mit zunehmender Hydratationszeit und Kapazitätsanforderung nimmt die notwendige Anzahl von Einspanngerüsten zu und erhöht den Investitionsaufwand. Wirtschaftlichkeit und Effizienz solcher Anlagen sind dadurch entsprechend gering.Despite these various possibilities of influencing the reaction sequence of such material systems in a targeted manner, a technological optimum cannot be achieved in most cases. This means that the production systems have to absorb certain fluctuations in this regard. In the case of discontinuous production, this takes place through an extended dwell time in the press, which is at the expense of capacity, or through intermediate storage of the plates in complex clamping stands, which transfer the pressure entered by the pressing process to the stack packages at least until the end of hydration. With increasing hydration time and capacity requirements, the necessary number of clamping frames increases and the investment costs increase. The economy and efficiency of such systems are accordingly low.
Kontinuierliche Fertigungsanlagen müssen beachtliche Längon aufweisen, um die Gefügeverdichtung unumkehrbar zu machen und in Abhängigkeit.von der Kapazität größere Hydratationszeitschwankungen aufzufangen. Anwendungsreife Lösungen für Industrieanlagen sind dadurch bislang nicht bekannt geworden.Continuous production plants must have a considerable length to make the compaction irreversible and, depending on the capacity, to absorb larger fluctuations in hydration time. This means that solutions for industrial plants that are ready for application have so far been available not known.
Der Zusammenhang zwischen der Länge der Preß- und Kalibriereinrichtung Iv, der Kapazität K und der Hydratationszeit tH läßt sich durch die Beziehung
Im übrigen seien folgende Literaturstellen zum Stand der Technik angegeben: Kossatz, G. und K. Lempfer: Zur Herstellung gipsgebundener Spanplatten in einem Halbtrocken-Verfahren. Holz als Rohund Werkstoff 40 (1982), S. 333 - 337; Technische Information: Die kontinuierliche Hydro-Dyn-Presse - ein weiterer Schritt vorwärts. Holz-Zentralblatt 56/57, Stuttgart 11. Mai 1983; Kossatz, G., Lempfer, K. und H. Sattler: Anorganisch gebundene Holzwerkstoffplatten. FESYP-Geschäftsabericht 1982/83, S. 98 - 198; Bücking, G.: Die Herstellung gipsgebundener Spanplatten im Endlosverfahren. Holz als Rohund Werkstoff 41 (1983), S. 427 - 430; Ahrweiler, K.: Die Störung der Dicke und Dichte von Spanplatten in einer kontinuierlichen Presse. Tagungsberichtsband vom 6. Holztechnischen. Kolloquium 1980 in Braunschweig; und Hübner, J. E.: Halbtrockenverfahren zur Herstellung gipsgebundener Spanplatten. Tagungsberichtsband vom 7. Holztechnischen Kolloquium 1983 in Braunschweig.In addition, the following prior art references are given: Kossatz, G. and K. Lempfer: For the production of gypsum-bonded chipboard in a semi-dry process. Wood as raw and material 40 (1982), pp. 333 - 337; Technical information: The continuous Hydro Dyn press - another step forward. Holz-Zentralblatt 56/57, Stuttgart May 11, 1983; Kossatz, G., Lempfer, K. and H. Sattler: Inorganically bonded wood-based panels. FESYP business report 1982/83, pp. 98 - 198; Bücking, G .: The production of gypsum-bonded chipboard in an endless process. Wood as raw and material 41 (1983), pp. 427 - 430; Ahrweiler, K .: The disturbance in the thickness and density of chipboard in a continuous press. Conference report from the 6th wood technology. Colloquium 1980 in Braunschweig; and Hübner, J.E .: Semi-dry process for the production of gypsum-bonded chipboard. Conference report from the 7th Wood Technology Colloquium 1983 in Braunschweig.
Der besondere physikalische Effekt der Spannungsrelaxation und deren Nutzungsmöglichkeit für die Herstellung wesentlich vereinfachter und kostengünstigerer Fertigungsanlagen wurde bisher nicht erkannt, was u. a. darauf zurückzuführen sein dürfte, daß bei der Herstellung kunstharzgebundener Spanplatten grundsätzlich trockene Stoffgemische mitwesentlich höheren Verformungsmoduln verwendet werden. Allen bekannten Verdichtungsanlagen ist dementsprechend der Nachteil gemeinsam, daß die zur Verdichtung des Plattenvlieses erforderlichen Einrichtungen während der gesamten Erhärtungszeit relativ hohe Drücke erzeugen und übertragen müssen und einer dementsprechend komplizierten und schweren Ausführung bedürfen. Zur Umgehung solcher kostenaufwendigen Lösungen werden z. B. bei der Herstellung von zementgebundenen Spanplatten diskontinuierliche und damit weniger effektive Fertigungstechniken angewendet (BISON-Zementplattenanlage).The special physical effect of stress relaxation and its potential for use in the manufacture of much simpler and cheaper manufacturing systems has not been recognized so far. a. it can be attributed to the fact that in the production of resin-bonded chipboard, dry mixtures of materials with significantly higher deformation moduli are used. Accordingly, all known compression systems have the disadvantage in common that the devices required for the compression of the nonwoven sheet have to generate and transmit relatively high pressures during the entire hardening time and therefore require a complicated and heavy design. To circumvent such costly solutions such. B. discontinuous and therefore less effective manufacturing techniques applied in the production of cement-bound chipboard (BISON cement board plant).
Aus derAT-B-123 984 (Seite 2, Zeilen 7 bis 9, Fig. 4 und 5) ist es bekannt, den Plattenstrang so stark zusammenzupressen, daß der Strang an der Pressungsstelle erheblich kleinere Höhe erhält als in der Abbindekammer. Hinter einem Preßwalzenpaar beginnt das Fasermaterial sich im Pressenstrang wieder zu entspannen. Die Pressung ist hierbei so gewählt, daß die Höhe des entspannten Stranges nur um weniges größer als der Abstand für den Strang in der Abbindekammer ist. Diese Maßnahme reicht jedoch nurfürdie Herstellung der altbekannten zementgebundenen Holzwollbauplatten aus und nichtfürsolche Bewehrungsstoffe, die sch üttoder streufähige Konsistenz haben.From AT-B-123 984 (
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, für die Werkstoffherstellung auf der Basis anorganischer Bindemittel ein kontinuierliches Verfahren und eine kontinuierlich arbeitende Einrichtung verfügbar zu machen, welche wirtschaftlicher und somit weniger investitionsaufwendig und leistungsfähiger ist und mit der im übrigen die sonstigen vorstehend dargelegten Nachteile überwunden werden.It is therefore an object of the invention to make a continuous process and a continuously operating device available for the production of materials on the basis of inorganic binders, which process is more economical and thus less investment-intensive and more efficient and with which the other disadvantages set out above are overcome.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombinationen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This object is achieved by the combinations of features of
Mit den Merkmalen wird insbesondere erreicht, daß sich die Installation kostspieliger, vorzugsweise hydraulischer Druckerzeugungsund Übertragungseinrichtungen, wie sie zur Durchführung der Vordichtungsphase bzw. in der Verdichtungsvorrichtung benötigt werden, auf einen relativ kleinen Bereich beschränkt, weil die Verdichtungszone relativ kurz wird, während der längste Teil (meist das 10- bis 25fache der Verdichtungszone) als technisch einfache Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckeinwirkung ausgebildet werden kann. Die Kalibriervorrichtung hat bei der Erfindung nur die Aufgabe, die in der beschriebenen Weise verringerten Rückstellkräfte des in der Presse der Verdichtungsvorrichtung bzw. in der Verdichtungsphase verdichteten Plattenstranges aufzunehmen und diesen bis zum Abschluß... der Hydratation auf Solldicke zu halten. Eine solche kontinuierliche Kalibriervorrichtung ist auf relativ einfache Weise z. B. durch die Anordnung hintereinandergeschalteter Kalibrierwalzen verwirklichbar. Die Umwandlung des Liniendrukkes zwischen den Kalibrierwalzen und dem Plattenstrang in einen Flächendruck ist durch eine geeignete Aussteifung des Formungsbandes oder durch das Einfügen von geeigneten Transportblechen erreichbar. Zur Einstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung auf verschiedene Plattenstrangdicken kann eine entsprechende Verstellbarkeit des Spaltes von Preß- und Kalibriervorrichtung vorgesehen sein. Diese Verfahrensweise und dieser Aufbau der Einrichtung beruht darauf, daß sich der Verdichtungsvorgang und der zur Verminderung der Rückstellkräfte erforderliche Entspannungsvorgang vor oder spätestens während der Anfangsphase der Hydratation vollziehen. Eine Störung des Struktur- und Festigkeitsbildungsprozesses wird dadurch ausgeschlossen.With the features it is achieved in particular that the installation of expensive, preferably hydraulic, pressure generating and transmission devices, such as are required for carrying out the pre-sealing phase or in the compression device, is limited to a relatively small area because the compression zone becomes relatively short, while the longest part (usually 10 to 25 times the compression zone) can be designed as a technically simple calibration device without active pressure. In the invention, the calibration device has only the task of absorbing the restoring forces of the plate strand compressed in the press of the compression device or in the compression phase, which are reduced in the manner described, and of keeping them at the desired thickness until completion of the hydration. Such a continuous calibration device is z. B. realizable by the arrangement of cascaded calibration rollers. The conversion of the line pressure between the calibration rollers and the plate strand into a surface pressure can be achieved by a suitable stiffening of the forming belt or accessible by inserting suitable transport plates. To adjust the device according to the invention to different plate strand thicknesses, a corresponding adjustability of the gap of the pressing and calibration device can be provided. This procedure and this structure of the device is based on the fact that the compression process and the relaxation process required to reduce the restoring forces take place before or at the latest during the initial phase of the hydration. A disturbance of the structure and strength building process is excluded.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Developments of the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung sei nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
Figur 1 ein NOMOGRAMM zur Ermittlung der Gesamtlänge von Verdichtungs- und Kalibrierzone Iv in Abhängigkeit von der Hydratationszeit von Gips tH und der Anlagenkapazität K bei 1 m Plattenstrangbreite, worin Klammerwerte der K-Leiterder Kapazität bei 2,5 m Plattenstrangbreite und Klammerwerte der t-Leiter der etwa zu erwartenden Verarbeitungszeit des Gipses tv entsprechen;Figur 2 eine Darstellung der funktionalen Zuordnung des Druckverlaufes bei der Verdichtung eines Plattenstranges zur Herstellung von Gipsspanplatten zum Hydratations- bzw. Erhärtungsverlauf des Stoffgemisches, wobei im Gegensatz zur Erfindung ein Verdichten mit niedrigem Druck entsprechend der zu erreichenden Solldicke des Plattenstrangs und ein Kalibrieren mit aktiver Druckeinwirkung erfolgt; undFigur 3 eine Darstellung der funktionalen Zuordnung des Druckverlaufs bei der Verdichtung eines Plattenstrangs zur Herstellung von Gipsspanplatten zum Hydratations- bzw. Erhärtungsverlauf des Stoffgemisches, wobei gemäß der Erfindung ein Verdichten mit höherem Druck, das eine entsprechende Unterschreitung der Solldicke des Plattenstrangs bewirkt, und ein Kalibrieren ohne aktive Druckeinwirkung erfolgen.
- 1 shows a NOMOGRAM for determining the total length of compression and calibration zone I v as a function of the hydration time of gypsum t H and the system capacity K for a 1 m plate strand width, wherein bracketed values of the K-conductor capacity at 2.5 m plate strand width and bracketed values of t-conductor corresponds to the expected processing time of the plaster t v ;
- Figure 2 is a representation of the functional assignment of the pressure curve in the compression of a plate strand for the production of gypsum chipboard for the hydration or hardening course of the mixture, in contrast to the invention, compression with low pressure according to the desired thickness of the plate strand to be achieved and calibration with active pressure he follows; and
- 3 shows a representation of the functional assignment of the pressure profile during the compression of a plate strand for the production of gypsum chipboard for the hydration or hardening profile of the substance mixture, wherein according to the invention a compression with higher pressure, which causes a corresponding drop below the target thickness of the plate strand, and a calibration done without active pressure.
Zur Durchführung eines Verfahrens zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen aus Stoffgemischen von durch Hydratbildung erhärtenden Bindemitteln, Bewehrungs- und gegebenenfalls Hilfsstoffen schütt- bzw. streufähiger Konsistenz unter dauerhafter und irreversibler Gefügeverdichtung, derart daß man aus dem Stoffgemisch einen Plattenstrang bildet, der dann verdichtet und kalibriert wird, wobei der Plattenstrang zeitlich vor dem Kalibrieren in einer Verdichtungsphase mit einem so hohen Druck verdichtet wird, daß seine Dicke nach dem Verdichten den Sollwert des fertigen Plattenstrangs unterschreitet, die Dichte diesen jedoch überschreitet und beide so groß sind,daß der verdichtete Plattenstrang unmittelbar anschließend ohne aktive Druckanwendung in einer Kalibrierphase kalibrierbar ist, wird das gefundene spezifische Verformungs- bzw. Kompressibilitätsverhalten der zur Werkstoffherstellung verwendeten Stoffgemische ausgenutzt. Auf welche Weise das geschieht, wird anhand eines Vergleichs zwischen den Figuren 2 und 3 erläutert:
der Maximaldruck P max bei dem Druckverlauf nach Figur 2 zur Erzeugung der Solldicke und Sollrohdichte des Werkstoffs ist nur am Anfang der Verdichtungsphase während einer relativ kurzen Zeit erforderlich. Danach baut sich der Druck p durch das Absinken des Verformungsmoduls rasch bis auf einen Wert von Pk = 0,4 Pmax ab. Wird dagegen, wie in Figur 3 veranschaulicht, entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung der Maximaldruck auf einen Wert P'max ≈ 1,5 Pmax erhöht, so wird die Plattensolldicke um einen kleinen Betrag (etwa 10 %) unterschritten und p'k wird infolge von Relaxation um etwa 40 % kleiner als Pk; d. h., der in einer zeitlich sehr kurzen Verdichtungsphase aufgewendete höhere Druck P'max führt in außerordentlich günstiger Weise zu einer erheblichen Verringerung des erforderlichen Kalibrierdruckes p'k während der sehr langen Kalibrierphase, nämlich zu einem so niedrigen Kalibrierdruck, daß ein Kalibrieren ohne aktive Druckeinwirkung erfolgen kann.To carry out a process for the continuous production of materials from mixtures of binders hardening by hydrate formation, reinforcement and, if appropriate, auxiliaries, pourable or scatterable consistency with permanent and irreversible structural compression, so that a sheet strand is formed from the mixture of materials, which is then compressed and calibrated , whereby the plate strand is compressed before calibration in a compression phase with such a high pressure that its thickness after the compression falls below the target value of the finished plate strand, but the density exceeds this and both are so large that the compressed plate strand immediately without active pressure application can be calibrated in a calibration phase, the specific deformation or compressibility behavior of the material mixtures used for the material production is used. A comparison between FIGS. 2 and 3 explains how this is done:
the maximum pressure P max in the pressure curve according to FIG. 2 for generating the target thickness and target bulk density of the material is only required at the beginning of the compression phase for a relatively short time. Thereafter, the pressure p rapidly decreases as the deformation module drops to a value of Pk = 0.4 P max . If, on the other hand, as illustrated in FIG. 3, the maximum pressure is increased to a value P ' max ≈ 1.5 P max in accordance with the solution according to the invention, the plate target thickness is undercut by a small amount (approximately 10%) and p' k is reduced as a result of Relaxation about 40% smaller than Pk ; that is, the higher pressure P ' max expended in a very short compression phase leads in an extremely favorable manner to a considerable reduction in the required calibration pressure p' k during the very long calibration phase, namely to such a low calibration pressure that calibration takes place without active pressure can.
Das spezifische Kompreosibilitätsverhalten der verwendeten Stoffgemische kann also zur Herstellung einer technisch wesentlich einfacheren und kostongünstigeren kontinuierlichen Fertigungsanlage genutzt werden, die zur Vordichtung und Kalibrierung des Plattenstranges aus zwei entsprechenden Zonen besteht:
- (a) Verdichtungszone, Druckerhöhung von p = o auf p = p'max ≈ 1,5 pmax
Länge Iv vorzugsweise maximal 5 m (unabhängig von der Anlagenkapazität) - (b) Kalibrierzone ohne aktive Druckeinwirkung (nur zur Aufnahme des relativ kleinen inhärenten Rückstelldruckes von p'k ≦ 0, 15 p'max ≈ 0,60 p k ≦ 0,22 pmax
- (a) Compression zone, pressure increase from p = o to p = p ' max ≈ 1.5 p max
Length I v preferably a maximum of 5 m (regardless of the system capacity) - (b) Calibration zone without active pressure (only to absorb the relatively small inherent reset pressure of p ' k ≦ 0.15 p' max ≈ 0.60 p k ≦ 0.22 p max
Die Installation kostspieliger- vorzugsweise hydraulischer Druckerzeugungs- und -übertragungseinrichtungen beschränkt sich somit auf den relativ kleinen Bereich der Verdichtungszone, während die relativ sehr lange Kalibriervorrichtung keine aktive Druckeinwirkung erfordert, also unter nur verhältnismäßig geringen Anlagekosten erstellt werden kann.The installation of expensive, preferably hydraulic, pressure generating and transmission devices is thus limited to the relatively small area of the compression zone, while the relatively very long calibration device does not require any active pressure, that is to say can be produced with only relatively low system costs.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung soll an folgendem Beispiel noch näher erläutert werden:
- Für die Herstellung gipsgebundener holzspanbewehrter Bauplatten werden Stoffgemische verwendet, deren Hydratationszeit tH minimal 6 Minuten (siehe
Fluchtlinie 1 in Figur 1 ) und maximal 12 Minuten (Figur1, Fluchtlinie 2) beträgt (6 - tH - 12).Die Plattenstrangbreite soll 2,5 m, die Fertigungskapazität K soll 500 m2/h betragen. - Für das Stoffgemisch mit der kurzen Hydratationszeit ist ein Versteifungsbeginn nach 4 Minuten und dementsprechend ein Hydratationsende nach 10 Minuten, für das mit der längeren Hydratationszeit
ein Versteifungsbeginn nach 8 Minuten und ein Hydratationsende nach 20 Minuten zu erwarten. Die für die Bestimmung der notwendigen Länge der Verdichtungsanlage als Rechenwert zugrundezulegende Hydratationszeit ergibt sich aus der Differenz des spätesten Hydratationsendes (20 Minuten) und des kürzesten Versteifungsbeginns (4 Minuten) zu 16 Minuten.
- For the production of gypsum-bound wood-chip-reinforced building boards, mixtures of materials are used whose hydration time t H is at least 6 minutes (see
escape line 1 in Figure 1) and a maximum of 12 minutes (Figure 1, escape line 2) is (6 - t H - 12). The board strand width should be 2.5 m, the production capacity K should be 500 m 2 / h. - For the substance mixture with the short hydration time, a start of stiffening can be expected after 4 minutes and accordingly an end of hydration after 10 minutes, for the longer hydration time, a start of stiffening after 8 minutes and an end of hydration after 20 minutes can be expected. The hydration time to be used as a calculation value to determine the necessary length of the compression system results from the difference between the latest end of hydration (20 minutes) and the shortest start of stiffening (4 minutes) to 16 minutes.
Das heißt, die Verdichtungsanlage muß zur Kompensation derartiger Hydratationszeitschwankungen eine Länge von mindestens 53 m (Figur 1, Fluchtlinie 3) aufweisen, wenn gemäß Figur 2 ein Verdichten mit einem Druck erfolgt, bei dem die Solldicke und -dichte des Plattenstrangs niemals unterbzw. überschritten werden, Da während des vorstehend angegebenen langen Weges des Plattenstrangs auf den Plattenstrang ohne Berücksichtigung der erfindungsgemäßen Lösung ein relativ hoher Druck aufgebracht werden muß, wird diese Verdichtungsanlage sehr material- und kostenaufwendig, Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung lassen sich demgegenüber zum Beispiel folgende Längen für die differenziert auszubildende Verdichtungsund Kalibrierzone festlegen:
- (a) Verdichtungszone: 2,5 m
- (b) Kalibrierzone: 53 m lang
- (a) Compression zone: 2.5 m
- (b) Calibration zone: 53 m long
Das Beispiel zeigt, daß bei der Erfindung der weitaus längste Teil der Verdichtungsanlage als Kalibriereinrichtung ohne aktive Druckeinwirkung ausgebildet werden kann, wodurch sich die Anlagenfertigungskosten gegenüber vergleichbaren anderen Anlagen erheblich senken lassen. Dabei ist es vorteilhaft, daß für die Presse (Verdichtungszone) bei vereinheitlichter Plattenstrangbreite unabhängig von der Anlagenkapazität nur eine von den konstruktiven Erfordernissen abhängige Baugröße erforderlich ist. Für die Befriedigung unterschiedlicher Kapazitätswünsche genügt es, die der Presse bzw. Verdichtungsvorrichtung nachgeschaltete Kalibriereinrichtung längenvariabel zu konstruieren and anzubieten. Besonders zweckmäßig erscheint hierfür eine Segmentbauweise, die es ermöglicht, Anlagen großer Leistungsfähigkeit aus Baueinheiten kleinerer Leistung zusammenzusetzen. Hierdurch ergeben sich auch für spätere Nachrüstung auf größere Kapazitäten besonders günstige Voraussetzungen.The example shows that in the invention, the longest part of the compression system can be designed as a calibration device without active pressure, which means that the system manufacturing costs can be significantly reduced compared to other systems. It is advantageous that for the press (compression zone) with a standardized sheet strand width, only one size, which is dependent on the design requirements, is required, regardless of the system capacity. To satisfy different capacity requirements, it is sufficient to construct and offer the variable length calibration device downstream of the press or compacting device. A segment design that makes it possible to assemble systems of high performance from modules of lower performance appears particularly expedient for this purpose. This results in particularly favorable conditions for later retrofitting to larger capacities.
Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein technisch vereinfachtes und kostengünstig durchführbares Verfahren sowie eine technisch vereinfachte und kostengünstige Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Werkstoffen, insbesondere Platten, aus Stoffgemischen von durch Hydratbildung erhärtenden Bindemitteln, Bewehrungsund gegebenenfalls Hilfsstoffen schütt- bzw. streufähiger Konsistenz, die ihre wesentlichen Werkstoffeigenschaften durch eine meist vor den Erhärtungsreaktionen beginnende und bis zum Hydratationsabschluß andauernde Druckeinwirkung erhalten. Um üblichen Kapazitätsanforderungen zu genügen, müssen kontinuierliche Fertigungsanlagen beachtliche Längen aufweisen, was sich insbesondere bei der langzeitigen Anwendung hoher Drücke negativ auf die Anlagenkosten auswirkt. Erfindungsgemäß wird das spezifische Verformungs- bzw. Kompressibilitätsverhalten der verwendeten Stoffmischungen dazu genutzt, um durch eine höhere Anfangsverdichtung als zur Herstellung der Solldicke und -dichte erforderlich ist, eine solche Verringerung der vom verdichteten Plattenvlies ausgehenden Rückstellkräfte zu bewirken, daß die zeitaufwendigen Erhärtungsvorgänge während einer Kalibrierung ohne aktive Druckeinwirkung erfolgen und die Anlagenkosten erheblich gesenkt werden können.In a nutshell, the invention relates to a technically simplified and cost-effective process and a technically simplified and inexpensive device for the continuous production of materials, in particular plates, from mixtures of binders hardening by hydrate formation, reinforcement and, if appropriate, auxiliaries of pourable or scatterable consistency, which have their essential material properties obtained by a pressure which usually begins before the hardening reactions and continues until the end of hydration. In order to meet the usual capacity requirements, continuous production systems must have considerable lengths, which has a negative effect on the system costs, especially when long-term use of high pressures. According to the invention, the specific deformation or compressibility behavior of the material mixtures used is used to effect such a reduction in the restoring forces emanating from the compressed sheet fleece that the time-consuming hardening processes during calibration are caused by a higher initial compression than is required to produce the desired thickness and density without active pressure and the system costs can be significantly reduced.
Claims (6)
characterized in
that, in a compression stage prior to calibration, said plate strand is compressed at a pressure so high that its thickness after compression is below the value desired for the finished plate strand and that its density exceeds, however, the desired value while the two values are so high that the compressed plate strand is adapted to be calibrated to its desired thickness and density immediately thereafter without the active application of pressure in a calibration stage, with a compression stage being applied which lasts for a period independent of the hydration time of said bringing agent and substantially shorter than said calibration stage.
characterized in that
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