EP0599925A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrschichtigen faserverstärkten gipsplatten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von mehrschichtigen faserverstärkten gipsplatten

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EP0599925A1
EP0599925A1 EP92917577A EP92917577A EP0599925A1 EP 0599925 A1 EP0599925 A1 EP 0599925A1 EP 92917577 A EP92917577 A EP 92917577A EP 92917577 A EP92917577 A EP 92917577A EP 0599925 A1 EP0599925 A1 EP 0599925A1
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EP
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layer
gypsum
dewatered
press
dry
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EP92917577A
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Inventor
Jörg Bold
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BOLD, JOERG
Original Assignee
Babcock BSH AG
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Publication date
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    • C04B2111/0062—Gypsum-paper board like materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • NIPPON HARDBOARD OS 28 23 550
  • 0N0DA-ASAN0 OS 2 517 558
  • NIHON CEMENT US 3,951,735
  • the Japanese processes prefer ⁇ -gypsum as a binder in order to obtain thin plates with high strength. They are all modified Hatschek or Fourdrinier processes.
  • the dewatering time and thus the areas subjected to negative pressure increase quadratically with the thickness, so that the necessary drive power can no longer be transferred to the sieve from a certain sieving speed.
  • the pressure drop in the cake can also be greater than the suction suction applied above a certain filter cake thickness, so that the top layer of the filter cake is not drained. This occurs especially with ordinary stucco, which tends to break down into the finest particles in contact with water and thus builds up an enormous filter resistance. This limits the maximum thickness of a filter layer.
  • Calcination can no longer be ground.
  • Hydraulically setting binders can advantageously be added to the fired gypsum. This cannot be taken for granted, e.g. in the semi-dry process, the amount of water present in the raw plate is usually not sufficient for the hydraulic binder to set correctly. This risk does not exist with the filtration process.
  • alumina cement and blast furnace cement (HOZ) or ground blast furnace slag and Portland cement can be mixed in with a particularly good result.
  • the raw plates must then go through a longer maturing period before drying. Thereby plates are obtained which have an improved water resistance.
  • a good filterability of the gypsum fiber suspension allows the drainage of relatively thick layers.
  • the fiber distributed in the suspension and the gypsum itself act like a filter. Therefore, in this case it is not necessary to use a felt with high filter resistance as a filter belt, but a sieve is sufficient.
  • the required filter area, the vacuum and the suction time depend on the combined filter resistance. It ultimately determines the throughput of a system and the drive power required for the filter belt and vacuum pumps.
  • a minimum thickness of the dewatered layer of 3 mm should not be undercut, since otherwise the losses of solid matter increase very strongly with the extracted water.
  • a content of at least 3% of the total mass of cellulose fibers or equivalent waste paper fibers should be used in order to reduce suction losses, but also to prevent segregation of the suspension.
  • the preferred range when working with cellulosic fibers alone is 7% to 12%.
  • the density of the finished GF panel is between approx. 1.1 and 0.6 t / m3.
  • the strength passes through a maximum in this area. This applies in the event that the dewatered layer is not compacted with a press.
  • the layer is dewatered in at least two zones with different negative pressure.
  • the distribution for the lowest energy consumption of the pumps is different from that for the shortest possible drainage zone or that for the smallest possible sieve tension. In practice, however, the natural fluctuation range of the raw material properties is so large that a division into more than three zones does not appear to make sense. As a general rule applies that the drainage should begin with a low vacuum, ie up to 65mbar, with a medium vacuum, ie up to 150mbar and continue with a high vacuum, ie up to 550mbar. If only two drainage zones are used, the middle level will fail.
  • Dewatering should take place in the first zone until the surface of the layer has become matt. Given the given length of the dewatering zone, the speed of the screen and / or the negative pressure may have to be adapted to this specification.
  • the residual moisture and ultimately the density of the finished board is determined by various parameters, some of which are determined by the properties of the materials used. If these are regarded as constant, the most important influencing variables are the thickness of the dewatered layer, the consistency of the suspension and the content of cellulose fibers in the suspension. The thickness of the layer and the consistency primarily determine the necessary suction time, i.e. the maximum speed of the sieves, on the other hand, the limit moisture is mainly determined by the content of cellulose fibers. The maximum suction draft and the suction time are of minor importance.
  • Stucco is three to four times more soluble in water than dihydrate. With the large amounts of water circulating in the process, this fact can cause some problems. If, for example, the water obtained in the dewatering of the gypsum fiber suspension is used again for paper preparation, up to 2% of the stucco plaster used in the paper suspension can precipitate out as a dihydrate. This is not only a loss of binder but can destabilize the process because dihydrate has a strong accelerating effect on the setting of the gypsum. It is therefore important that the water cycles of paper preparation and plate forming are largely separated. The water cycle in the plate forming system results from the fact that the water which is removed from the gypsum fiber suspension is returned to the mixture.
  • the quality of the slab formed by the drainage is largely determined by the consistency of the gypsum fiber suspension. This must be set so that the material can flow freely. If the consistency is too low, the drainage times and the loss of binding agent increase. If the consistency is too high, the fibers can become matted. This hinders the orientation of the fiber in the plane of the plate and leads to net-like zones with a lower fiber content and thus to a weakening of the overall strength of the plate. A water content of the suspension must therefore be selected which is as low as possible but which still ensures the flowability.
  • the flowability is primarily a function of the fiber content.
  • the binder content plays a subordinate role.
  • a content of approx. 3% of cellulose fiber based on the amount of water in the suspension, which should not be exceeded, can be assumed as an orientation variable. In practice, the optimal value may differ slightly from this value.
  • the plate is formed, it is trimmed on the side edges.
  • the edge strips are mixed with circulating water as quickly as possible and fed back to the mixer. It is not irrelevant how large the proportion of edge strips is in the total mass in the mixer. Each passage through the circuit increases the proportion of the finest particles which impede the filtration considerably. There is therefore a source of instability here as well as that of the germs which accelerate the setting. Unfortunately, in this case there is no simple and safe way to counter this, except to discard the verges. This is not economically justifiable. It must therefore be ensured that the proportion remains as small as possible and that the digestion is done as gently as possible. One way to reduce the share is to choose a large working width. Great care must also be taken to keep the inevitable marginal effects in the transverse mass distribution small so that the section can also be kept small.
  • the continuous strand of the GF plate must be divided and the parts moved apart, because the plate grows up to 5 mm / m when setting. If the plate was not divided, this would lead to warping.
  • the present invention describes a possibility of overcoming the above-described problems in realizing large product inputs with a wet process and of realizing a four-wire process for the production of gypsum fiber boards with high performance. Its main characteristic is that
  • the dewatering takes place by means of negative pressure in at least two separate strands on essentially the same devices which work in opposite directions, and that at least two of the dewatered gypsum fiber layers are brought together in the further course of the process before the gypsum sets, mirrored and laid on top of one another and connected become.
  • the middle layer can have a different composition than the two outer ones within the limits set by the method.
  • the fiber content can be reduced or an additive can be added.
  • a particularly advantageous embodiment of the method is that an essentially dry mixture of binder, aggregates and possibly fibers is sprinkled on at least one of the dewatered layers. The mixture is then pressed onto the first layer with a light press and pre-compacted before the last layer is deposited (see FIG. 3 and Example 4).
  • Essentially dry here means that the mixture can be spread. It can contain up to approx. 25% moisture based on solids (compared to over 400% in the GF suspension). Few fibers means that they do not loosen the mixture. In the case of cellulose fibers, the upper limit can already be 1%, in the case of certain mineral fibers the maximum possible proportion can be 10%.
  • the sprinkling can take place after the first stage of the dewatering.
  • the most important advantage of this procedure is that the residual moisture in the outer layers is reduced to values that can otherwise only be achieved by dewatering presses, since the dry mass of the moist layer extracts water by capillary forces.
  • the perlite or another is made lighter Granulated aggregate with the binder in a suitable device with the addition of water. This results in a particularly even distribution of binder and aggregate and prevents the formation of dust when spreading (see Example 5).
  • a special variant of the method is that the middle layer is not sprinkled or filtered, but is poured.
  • a slurry of binder plastically mixed with water and any additives and additives is poured onto a filter layer and covered with the second filter layer (see FIG. 6).
  • This design of the process is reminiscent of the production method of plasterboard.
  • the binding agent can also be made up with prefabricated aqueous foam. This creates an easily distributable mass that still contains little water and has a porous structure after setting. if you want to improve the connection to the filter layers, you can add an anti-foaming agent to the filtered suspension, which compresses the mass at the boundary layers. Such a procedure is particularly suitable for boards with a thick core and thin cover layers.
  • light aggregates such as perlite can also be used, which tend to accumulate in the upper layer of the drained gypsum fiber layer.
  • sym In this way, etrical merging of the layers leads to an accumulation in the core of the plate, which has a particularly favorable effect on the mechanical properties of the plate.
  • Figure 1 shows the family tree of the method according to the invention.
  • the solid lines correspond to the variant with two strands, the dashed lines describe the variant with dry material sprinkled onto a strand.
  • the arrowed circles Kl and K2 indicate the separate water circuits.
  • a third watercourse, which is coupled to the second, is not listed and is also not dealt with in the preceding description. It is the wash water circuit for the screens and belts involved in the drainage.
  • the total water of the GF circuit (K2) and the laundry then expediently runs over the sedimentation in order to remove the suspended solids.
  • the supersaturation of the water with respect to dihydrate which is about three times, is expediently reduced to 1.5 to 2 times the supersaturation in a sufficiently large intermediate buffer in which dihydrate can precipitate. If it is then diluted with fresh water, no more dihydrate can fail.
  • the grinding dust is fed into the calcining system and converted back into material that can be set. In practice, this can also cause a problem because the grinding dust is very fine and can therefore impair the filtering properties of the plaster. It must be checked in each case what proportion of grinding dust in can return the plaster. In the case where dry scattering is applied as an intermediate layer, there is an elegant solution to this potential problem: since batches are calcined anyway, part of the gypsum can be burned with the entire grinding dust. It is then used exclusively for the middle class.
  • the gypsum is an aridized flue gas gypsum, which comes from a flue gas scrubber of a coal-fired power plant with limestone as an absorber.
  • the fiber used is a wet processed waste paper with 15%
  • the Perlite When pressed with 0.3 N / mm2, the Perlite has a density of 150 g / 1.
  • Loops are ground approx. 0.5 mm.
  • the three extraction zones for each of the cover layers are every 2 m long.
  • Examples 1 to 3 vary the fiber content and the plate thickness. A maximum bending strength is found in the vicinity of 10% fiber content. There is also a strong dependency of the production output on the fiber content and thickness. In Examples 1 to 3, the moisture to be dried out is in the range around 50% based on the weight of the dry plate.
  • the capacity and humidity values improve dramatically when you spread a middle class.
  • the bending strengths decrease noticeably. It can be seen that the density of the plates is very low. They are consistently in the area of the GK panels.
  • GF sheets that have been manufactured using a dry or semi-dry process have densities of 1100 to 1200 kg / m3 or 860 to 1000 kg / m3 with perlite.
  • the use of perlite and fiber per unit weight is significantly higher.
  • the lower amounts of perlite and fibers and, because of the lower density, also of gypsum reduce the manufacturing costs considerably in comparison with dry / semi-dry processes.
  • the bending tensile strengths of the sheets produced by the process according to the invention are in the same range as those produced dry.
  • An installation for carrying out the process essentially consists of:
  • FIGS. 2 to 6 show different designs of drainage and molding plants which are the core of the plant according to the invention.
  • FIG. 2 shows the schematic structure of one of the two basic variants of the plate forming machine.
  • One or more secondary sieves (2a) and (2b) are arranged above a main dewatering sieve (1), which specifies the speed as a guiding sieve.
  • the dewatering performance is the same as that of the main sieve.
  • each sieve has a suction zone with a low vacuum (3) and one with a high vacuum (4).
  • the suction zones (5) on the secondary sieves are low-pressure suction devices, which no longer have a drainage effect, but only ensure that the filter layer is held on the sieve.
  • the deflection rollers (6) on the secondary sieves and the rubber rollers (7) have a large diameter in order not to pull the filter layer.
  • the corresponding counter-pressure rollers (8) are arranged under the rubber rollers (7).
  • the devices for the transverse distribution of the suspension (9) are identical for all sieves. Various designs are known which have proven themselves in asbestos cement technology.
  • the gypsum fiber suspension is prepared in a single mixer (10a). This ensures that the composition is at least the same in the outer layers. If the middle layer is to have a different composition, a second mixer (10b) is used. The suspension is divided between the individual sieves using volumetric pumps (11a) (11b) in such a way that the number of pumps is 1 less than the number of molding machines.
  • the plastered gypsum fiber web is finally pressed in with a press (12).
  • the press is nothing more than a smoothing press, which reduces the markings on the screens with very light pressure, for example less than 0.5 N / mm2.
  • the press it is also possible to design the press as a dewatering press that is able to compact the gypsum fiber web.
  • the pressures required are about an order of magnitude higher. If the press works as a dewatering press, then care must be taken that the squeezed water is removed. This is done, for example, by using deeply grooved rubber bands with high Shore hardness as press belts.
  • FIG. 3 shows the second of the two basic variants for carrying out the method according to the invention.
  • the main difference from the first variant is that the screens (13a) (13b) lie in one plane and abut one another on the end face.
  • the deflection rollers (6) also have a large diameter here.
  • the roller (14) is particularly large so as not to pull the thicker plate.
  • the screen (13a) is guided together with the screen (13b) around the roller (14). Perfect synchronization of the sieving speeds is thereby achieved. Furthermore, the screen tension of the screen (13a) produces a pressing effect which, depending on the screen tension and radius of the roller, can have a dewatering effect. For this reason, the press (12) may be omitted.
  • Figure 4 shows the system with a sprinkled middle layer. It is a descendant of the first basic variant shown in FIG. 2.
  • the straight main sieve (1) is the carrier of the scattered layer, which cannot be bent over a roller without being damaged.
  • the spreading machine (14) is of the type used in the semi-dry process and which in turn was developed from the chipboard spreading machine.
  • the mixer (15) for the dry mixers is a mixer adapted to the conditions of gypsum mixing, as is used for the gluing of chips. Such a mixer is used for the semi-dry process. It also allows the even distribution of small amounts of water in the mixture.
  • the pre-press (16) compresses the spread mat to about 30% of the spreading height. Only a very low pressure is required for this. Therefore a series of rollers are sufficient. They are protected from direct contact with the scattering layer by a circumferential band (17). If, as shown in FIG. 4, the pre-press starts after the dewatering section, the belt is expediently a sieve which allows the mat to be vented. If the press attacks over the last drainage zone, then a closed belt can be used. This has the advantage that the continuous cleaning of the belt is less expensive. The In addition to pre-compression, the pre-press also has the task of smoothing the spreading layer so that the applied covering layer can lay down smoothly.
  • the press (12) in the variant shown here must be made stronger than in other variants if the scattered layer contains more than about 5% dry processed paper fibers.
  • the fibers build up considerable restoring forces that can only be overcome by relatively high pressures of the order of 1 Mpa.
  • the press itself can be constructed differently depending on the requirements. Isostatic presses are suitable in most cases. Distance-controlled presses can also be used for special requirements. It is also possible to use the press by using a smooth or structured press belt to design the plate surface.
  • FIG. 5 shows the variant with additional cover layers made of textile strips (18) which are placed on the sieve (1) before the suspension is put in.
  • the webs run over stretching rollers (19) which prevent the formation of folds and pretension the webs. Otherwise, the system is the same as that of Figure 2 except that it works without a middle class. However, a middle class is also possible. With the additional reinforcement on the outside, the core can then be made very light-weight and without fibers.
  • the textile webs can also be easily combined with the variant which is described in FIG. 6.
  • the middle layer is cast.
  • the mass to be poured (mortar) is mixed in the mixer (20).
  • This mixer can be a plasterboard mixer or a special mixer for the production of foamed mortar.
  • the mass is applied to the dewatered layer on the sieve (1) with a distribution device.
  • the mortar is plastic and can be squeezed out under the pressure of the upper sieve. This is prevented by two belts (22) made of very soft rubber that run along the side, which have a rectangular cross section and are so thick that they are pressed between the sieves. In this case, a pre-press is not necessary. It is replaced by some smooth and form rollers (23) integrated in the dewatering machine (2) with counter pressure rollers (24), which can also be replaced by a simple plate (not shown).
  • FIG. 3 the second basic variant (FIG. 3) can be combined with one or two overhead filter units as in FIG. 1 (2a).
  • the method of counter-rotating molding machines can also be usefully used for other binders and fundamentally different applications.
  • the variant in FIG. 3 can also be used, for example, as a filter press for dewatering any sludge.

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Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON MEHRSCHICHTIGEN FASER¬ VERSTÄRKTEN GIPSPLATTEN
- Die nasse Papi erau f be re i tung i st eine perf ekt beherrschte
Technologie, was für die trockene Aufbereitung nicht zutrifft.
- Der nasse Papieraufschluß verbraucht sehr viel weniger elektri¬ sche Energie als der trockene . Dadurch wird der Nachteil des höheren thermischen Energieverbrauchs beim Trocknen der Platte mehr als ausgeglichen .
- Naßverf ahren brauchen ke ine Hochleistungspressen , welche einen großen Teil der Investkosten bei trockenen Verfahren verschlin¬ gen . Die spezifischen Investkosten sind deshalb für Naßverfahren bei kleinen Anlagenleistungen geringer.
Bei den Naßverfahren bedient man sich häuf ig des altbekannten Hatschek- Verfahrens , bzw . verwandter Verfahren , wie sie in der Technologie der Asbestzementplatten üblich sind . Eine Patentanmeldung dieser Art ist die DE 1 104 419. Dabei wird eine Suspension von Gips und Fasern auf ein Sieb oder Textilf ilz aufgeschwemmt und als Vlies auf eine Walze mit großem Durchmesser übertragen, wo es solange aufgewickelt wird, bis die gewünsch¬ te Plattendicke erreicht ist. Dann wird die Schicht entlang einer Mantel¬ linie der Walze aufgetrennt und die Abwicklung bildet eine Rohplatte, die zwischen Blechen abbindet und schl ießlich getrocknet wird.
1973 nahm Knauf die Entwicklung wieder auf (DE 23 36 220 ) . Es gelang die Leistung einer Hatscheckmaschine zu vervielfachen, indem ein aridisierter Gips verwendet wurde . Ein anderes Verfahren ist das sogenannt Langsieb-Verfahren, welches sich aus der Papierherstellung ableitet. Ein Beispiel ist in der OS 23 65 161 der Portland-Zementwerke Heidelberg beschrieben. Dabei wird eine Suspen¬ sion von Gips und Abfallfasern aus der Celluloseherstellung 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 vermeiden, indem sie zunächst auf einer Langsieb-Formmaschine eine Eohplatte aus Papierfasersuspension und feinge¬ mahlenem Rohgips herstellen. Die Platte wird dann in einem Autoklav behan¬ delt, wodurch das Dihydrat zu abbindefähigem 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 entwickelt. Zu nennen sind NIPPON HARDBOARD (OS 28 23 550), 0N0DA-ASAN0 (OS 2 517 558) und NIHON CEMENT (US 3,951,735). Die japanischen Verfahren bevorzugen α-Gips als Bindemittel, um dünne Platten mit hoher Festigkeit zu erhalten. Es sind alles abgewandelte Hatschek- oder Langsieb-Verfahren.
Wie schon oben erwähnt ist mit Abstand das größte Problem die mechanische Entwässerung einer Gips-Faser-Suspension ist. Bei den Hatschek-Verfahren macht man sich die Tatsache zunutze, daß die Filtrationsgeschwindigkeit mit dem Quadrat der Filterkuchendicke, der Massendurchsatz aber nur linear mit der Dicke abfällt. Man wickelt deshalb eine Vielzahl von dünnen entwäs¬ serten Schichten übereinander auf eine Walze, um die gewünschte Platten¬ dicke zu erzielen. Danach wird die "Spule" entlang einer Mantellinie aufge trennt und ausgebreitet. Es ist Einleuchtend, daß die Produktionsleistung einer solchen Anlage begrenzt ist, da Fliehkräfte und die Trägkeit der Masse beim Ablegen der Platte die Umfangsgeschwindigkeit der Walze begren¬ zen.
Beim Langsiebverfahren wächst die Entwässerungszeit und damit die mit Unterdruck beaufschlagten Flächen quadratisch mit der Dicke, so daß ab einer bestimmten Siebgeschwindigkeit die notwendige Antriebsleistung nicht mehr auf das Sieb übertragen werden kann. Beim Langsiebverfahren kann auch ab einer bestimmten Filterkuchendicke der Druckabfall im Kuchen größer werden 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 Filter¬ widerstand aufbaut. Dadurch wird die maximale Dicke einer Filterschicht begrenzt.
Einige grundlegende Prinzipien, die beim Langsiebverfahren beachtet werden müssen, im folgenden beschrieben:
Die Wahl des Gipses ist von großer Bedeutung für den Erfolg des Verfahrens. Damit eine Suspension gut filtrierbar ist, muß die Teilchengrößenverteil¬ ung und die Form des suspendierten Feststoffes bestimmten Bedingungen genügen. Für den Gips gelten die folgenden Anforderungen
a) ein Schüttgewicht von größer 950 g/1 im Falle von α-Halbhydrat, bzw. von größer 700 g/1 in Falle von ß-Halbhydrat.
b) eine Teichengrößenverteilung die einem Steigungswinkel von größer 40° im RS Körnungsnetz entspricht.
c) Im Falle von ß-Halbhydrat muß er aridisiert sein und darf nach der
Calcinierung nicht mehr vermählen werden.
Vorteilhafterweise kann man dem gebrannten Gips hydraulisch abbindende Binder zuzusetzen. Dies ist nicht selbstverständlich, da z.B. bei Halb¬ trockenverfahren die in der Rohplatte vorhandene Wassermenge meist nicht für ein korrektes Abbinden des hydraulischen Binders ausreicht. Beim Filtrierverfahren besteht diese Gefahr nicht. So können mit besonders gutem Ergebnis Tonerdezement und Hochofenzement (HOZ) bzw. gemahlene Hoch¬ ofenschlacke und Portlandzement zugemischt werden. Die Rohplatten müssen dann vor dem Trocknen eine längere Reifezeit durchlaufen. Dabei werden Platten erhalten, die eine verbesserte Wasserresistenz haben.
Als besonder günstig hat sich der Zusatz von 10 bis 30% Tonerdezement und 30% bis 50% HOZ erwiesen. Der Zusatz von solchen hydraulischen Stoffen kann die Filtriereigenschaften von nadeiförmigen oder sonstwie schlecht geeigneten Gipsen derart verbessern, daß auch sie eingesetzt werden können.
Eine gute Filtrierbarkeit der Gipsfasersuspension erlaubt die Entwässerung von relativ dicken Schichten. Dabei wirkt die in der Suspension verteilte Faser und der Gips selbst wie ein Filter. Deshalb ist es in diesem Fall auch nicht notwendig, einen Filz mit hohem Filterwiderstand als Filterband einzusetzen, sondern es genügt ein Sieb. Vom kombinierten Filterwiderstand hängen die benötigte Filterfläche, der Unterdruck und die Absaugzeit ab. Er bestimmt damit letztlich die Durchsatzleistung einer Anlage sowie die benötigten Antriebleistungen für Filterband und Vakuumpumpen.
Eine Mindestdicke der entwässerten Schicht von 3mm sollte nicht unter¬ schritten 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. äquivalenten Altpapierfasern einge¬ setzt 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 Fasergehalt stellt sich die Dichte der fertigen GF-Platte zwischen ca. 1,1 und 0,6 t/m3 respective ein. Gleichzeitig durchläuft die Festigkeit in diesem Bereich ein Maximum. Dies gilt für den Fall, daß die entwässerte Schicht nicht mit einer Presse nachverdichtet wird.
Die Entwässerung der Schicht geschieht in wenigstens zwei Zonen mit unter¬ schiedlichem Unterdruck. Je mehr Unterteilungen man macht, um so besser kann man die Saugzugverteilung 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 Schwankungs¬ breite der Rohstoffeigenschaften so groß, daß eine Unterteilung in mehr als drei Zonen nicht sinnvoll erscheint. Generell gilt,daß die Entwässserung mit geringem Unterdruck d.h. bis 65mbar begin nen soll, mit mittlerem Unterdruck, d.h. bis 150mbar fortgesetzt wird un mit hohem Unterdruck, d.h. bis 550mbar abgeschlossen wird. Wenn nur mi 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 Entwäs¬ serungszone 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 Parameter, von denen einige durch die Eigenschaften der eingesetzten Stoffe gesetzt werden. Betrachtet man diese als konstant, so sind die wichtigsten Einflußgrößen die Dicke der entwäs¬ serten Schicht, die Konsistenz der Suspension und der Gehalt an Cellulose¬ fasern 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 Verfahr¬ ens, ist aber dennoch unerwünscht, weil die dafür geeigneten Pressen teuer und kompliziert sind.
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 hervorrufen. Wenn man z.B. das bei der Entwässer¬ ung 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 beschleunigend auf das Abbinden des Gipses wirkt. Es ist deshalb wichtig, daß die Wasserkreisläufe der Papieraufbereitung und der Plattenformung weitestgehend getrennt werden. Der Wasserkreislauf im Plattenformumgssystem entsteht dadurch, daß das Wasser, welches aus der Gipsfasersuspension entfernt wird, wieder in die Mischung zurückgeführt wird. Beim Entwässern werden ca 1% bis 3% des Feststoffes, in der Hauptsache Gips, mitgerissen. Um zu vermeiden, daß der Gips im zwischengeschalteten Pufferbehälter ausfällt, wird er in einem Sedimentationstrichter entfernt und auf kurzem Weg in den Mischer zurück¬ geführt. Die Separierung des Feststoffes wird unterstützt durch die Zugabe von an sich bekannten polymeren Flockungsmitteln.
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 können sich die Fasern verfil¬ zen. Das behindert die Orientierung der Faser in der Plattenebene und führt zu netzartigen Zonen geringeren Fasergehaltes und somit zu einer Schwächung der Gesamtfestigkeit der Platte. Es muß deshalb ein Wasserge¬ halt der Suspension gewählt werden, der möglichst gering ist, aber noch die Fließfähigkeit sicherstellt.
In erster Linie ist die Fließfähigkeit eine Funktion des Fasergehaltes. Der Bindemittelgehalt spielt eine untergeordnete Rolle. Als Orientierungs¬ größe kann man einen Gehalt von ca 3% an Cellulosefaser bezogen auf die Wassermenge 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 schnellstmöglichem 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 beschleunigen¬ den Keimen. Leider gibt es in diesem Fall kein einfaches und sicher wirkendes Mittel, dem zu begegnen, außer die Randstreifen zu verwerfen. Das ist wirtschaftlich nicht zu vertreten. Es muß deshalb dafür gesorgt werden, daß der Anteil möglichst klein bleibt, und daß der Aufschluß möglichst schonend geschieht. Ein Weg den Anteil zu verkleinern, ist die Wahl einer großen Arbeitsbreite. Es muß auch große Sorgfalt darauf verwendet werden, die unvermeidlichen Randeffekte bei der Massenquerverteilung klein zu halten, um so den Abschnitt ebenfalls klein halten zu können.
Vor dem Beginn des Abbindens muß der kontinuierliche Strang der GF-Platte unterteilt und die Teile auseinander gefahren werden, weil die Platte beim Abbinden bis zu 5 mm/m wächst. Bei einer nicht unterteilten Platte würde das zu Verwerfungen führen.
Die Aufteilung in Einzelplatten gibt die Möglichkeit zu wählen, wie die Platten bis zum Trocknen zwischengelagert werden. Bei schnell abbindenem Gips ist ein entsprechend langes Transportband geeignet. Bei Mitverwendung von hydraulischen Bindemitteln ist eine Stapelung zwischen Blechen oder anderen geeigneten Platten bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Möglichkeit, die oben beschrieb¬ enen Probleme bei der Realisierung großer Produktinsleistungen mit einem Naßverfahren zu überwinden und ein Langsiebverfahren zur Herstellung von Gipsfaserplatten mit hoher Leistung zu realisieren. Sein wichtigstes Kennzeichen ist, daß
die Entwässerung durch Unterdruck in wenigstens zwei getrennten Strän¬ gen auf im wesentlichen gleichen Vorrichtungen geschieht, die gegen¬ läufig 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.
Wenn man mit drei Entwässerungsvorrichtungen arbeitet, kann die mittlere Schicht im Rahmen der durch die Methode vorgegebenen Grenzen eine andere Zusammensetzung besitzen als die beiden äußeren. Z.B. kann der Faseranteil verringert 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 aus 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 Figur 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 derGF-Suspension). Nur wenige Fasern bedeutet, daß sie das Gemisch nicht auflockern. Bei Cellulosefasern kann die obere Grenze schon bei 1% liegen, bei bestimmten mineralischen Fasern kann der maximal mög¬ liche Anteil bei 10% liegen.
Da es stets schwierig ist, ein trockenes Gemisch zu befeuchten, verwendet man vorteilhafterweise die naß aufbereitet und mechanisch wieder entwäs¬ serte lignocellulosehaltige Faser. Damit kann ein geringer Teil des Wassers schon eingebracht werden. Zusätzlich wird ein Teil der zum trocken¬ en Aufschluß notwendigen Maschinerie überflüssig.
Das Aufstreuen kann in einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schon nach der ersten Stufe der Entwässerung geschehen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Entwässerung durch Unterduck 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 Vorver¬ dichtung verzichtet werden.
Der wichtigste Vorteil dieser Verfahrensweise ist, daß die Restfeuchte in den Deckschichten auf Werte verringert wird, die anders nur durch Entwäs¬ serungspressen erreichbar 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 Perlite oder eine anderer leichter Zuschlag mit dem Bindemittel in einer geeigneten Vorrichtung unter Zugabe von Wasser granuliert. Damit erzielt man eine besonders gleichmäßige Verteilung von Bindemittel und Zuschlag und vermeidet 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 deshalb vor der Aufgabe der Gipsfaser-Suspension verstärkende bzw schütz¬ ende Gewebe oder Vliese auf das Siebband aufgelegt. Wenn ein Verstärkungs¬ effekt 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 verbindet 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 aufgelegtes Textil nicht mit der Schicht. Eine Platte mit nur einer textil- en Schicht wird sich aber krümmen.
Eine spezielle Variante des Verfahrens besteht darin, daß die Mitteischich nicht gestreut oder gefiltert, sondern gegossen wird. Dabei wird ein Brei aus mit Wasser plastisch angerührtem Bindemittel und ggf. Zuschlägen und Additiven auf eine Filterschicht gegossen und mit der zweiten Filterschicht abgedeckt (siehe Figur 6). Diese Ausbildung des Verfahren erinnert an die Herstellweise von Gipskartonplatten.
Bei dieser Variante kann man das Bindmittel auch mit vorgefertigtem wäss- rigem 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 besonders für Platten mit dickem Kern und dünnen Deckschichten.
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung des Verfahrens können auch Leicht¬ zuschlagstoffe wie Perlite verwendet werden, die dazu neigen, sich in der oberen Lage der entwässerten Gipsfaserschicht anzureichern. Bei dem sym- etrischen Zusammenführen der Schichten erreicht man so eine Anreicherung im Kern der Platte, was sich besonders günstig auf die mechanischen Eigen¬ schaften der Platte auswirkt.
Die Abbildung 1 zeigt den Stammbaum des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die ausgezogenen Linien entsprechen der Variante mit zwei Strängen, die ge¬ strichelten Linien beschreiben die Variante mit auf einen Strang aufge¬ streutem trockenem Material. Die gepfeilten Kreise Kl und K2 deuten die getrennten Wasserkreisläufe an. Nicht aufgeführt und auch in der vorange¬ gangenen Beschreibung nicht behandelt ist ein dritter Wasserkeisläuf, der mit dem zweiten gekoppelt ist. Es ist der Waschwasserkreislauf für die an der Entwässerung beteiligten Siebe und Bänder.
Hier kann eine Komplikation auftreten, wenn Frischwasser in der Kreislauf eingeführt werden muß: Es ist technisch nicht möglich bei der Vorentwäs¬ serung des Faserstoffes merklich unter die Wassermenge zu kommen, die mit der Platte ausgeführt wird. Man hat also keinen Spielraum für die Einbrin¬ gung frischen Wassers in den GF-Kreislauf (K2). Im Regelfall ist der Wasserhaushalt gerade ausgeglichen. Die durch die Wäsche eingeführte Was¬ sermenge aus dem GF-Kreislauf (K2) muß also ausgeschleust werden und soweit aufbereitet werden, daß sie wieder in den Waschkreislauf rückge¬ führt bzw. mit dem Frischwasser in den Papierkreislauf (Kl) eingespeist werden kann.
Sinnvollerweise läuft das Gesamtwasser des GF-Kreislaufes (K2) und der Wäsche dann über die Sedimentation, um so schon den suspendierten Fest¬ stoff zu entfernen. Bei der Aufbereitung des Restwassers ist dann nur noch der gelöste Gips im Spiel. Die Übersättigung des Wassers bezüglich Dihy¬ drat, die etwa dreifach ist, wird zweckmäßigerweise in einem genügend großen Zwischenpuffer, in dem Dihydrat ausfallen kann, auf 1,5 bis 2-fache Übersättigung abgebaut. Wenn dann noch mit Frischwasser verdünnt wird, kann kein Dihydrat mehr ausfallen.
Gemäß Abbildung 1 wird der Schleifstaub in die Calcinieranlage gegeben und wieder zu abbindefähigem Material umgewandelt. 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 Schleifstaub gebrannt werden. Er wird dann ausschließlich für die Mittelschicht verwendet.
Der Ablauf des Verfahrens soll an einigen Beispielen erläutert werden. Die Verfahrensschritte, die nicht weiter erklärt werden müssen, werden dahei nicht im einzelnen behandelt. In der Tabelle 1 sind die relevanten Ver¬ fahrensparameter aufgelistet.
- Der Gips ist ein aridisierter Rauchgasgips, der aus einer Rauchgas¬ wäsche 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 Einsatzmengen der
Additive, die jeder Fachmann leicht ermittel kann.
- Die Perlite hat in mit 0,3 N/mm2 verpreßtem Zustand ein Raumgewicht von 150 g/1.
- Die Einsatzmengen beziehen sich auf die ungeschlif enen Platte. Beim
Schleifen werden ca 0,5 mm abgeschliffen.
- Die Beispiele 1 bis 3 können mit einer Anlage entsprechend der später erläuterten Abbildungen 2 und 3 gefahren werden.
- Die Beispiele 4 und 5 können auf einer Anlage entsprechend Abbildung
4 gefahren werden.
- Die jeweils drei Absaugzonen für jede der Deckschichten sind alle 2 m lang.
• In allen Fällen wird auf eine nachträgliche Verdichtung mit einer Presse verzichtet. TABELLE 1 Beispiele
Bsp. Bsp. Bsp. Bsp. Bsp. 1 2 3 4 5
Einstelldaten für Deckschichten (naß Filtern)
Bandgeschwindigkeit m/min 14.7 9.8 7.8 31.6 31.6 entspricht Kapazität m2/h 2200 1500 1200 4700 4700
Kons. Faserstoff v. Verdünnung Kons. Faserstoff n. Verdünnung Wasser in Faser nach Verdünnung Faseranteil in GF-Rohmischung Gipsanteil in GF-Rohmischung Konsistenz Suspension Fasermenge in Suspension Gips in Suspension Wasser in Suspension Wasser im Kreislauf davon in Faser davon für Randstreifen davon in Mischer
II Einstelldaten für Kernschicht (trocken Streuen)
Faseranteil in GF-Rohmischung %
Gipsanteil in GF-Rohmischung %
Feuchte in GF-Trockenmischung %
Fasermasse in GF-Trockenmischung kg/min
Gipsmasse in GF-Trockenmischung kg/min
Wassermasse in GF-Trockenmisch. kg/min
Perlitemasse in GF-Trockenmisch. kg/min Tabelle II Fortsetzung
III Eigenschaften der Platten
Gesamtdicke mm 10.5 10.5 12.9 12.0 11.0 davon Deckschichten mm 10.5 10.5 12.9 6.4 6.4 davon Kernschicht mm -.- -.- -.- 5.6 4.6
Gesamtdichte kg/m3 820 690 760 790 805 davon Deckschichten kg/m3 820 690 760 760 760 davon Kernschicht kg/m3 -.- -.- -.- 824 867
Faseranteil in Deckschichten % 7.0 10.6 8.8 8.8 8.8
Faseranteil in Kernschicht % -.- -.- -.- 10.6 0.0 auszutrocknendes Wasser gesamt % 40.0 58.3 49.2 27.6 26.7
Biegefestigkeit der Platte N/mm2 6.0 5.5 7.5 6.0 5.0
Die Beispiele 1 bis drei variieren den Fasergehalt und die Plattendicke. Man findet ein Biegesfestigkeitsmaximum in den Umgebung von 10% Faser¬ gehalt. 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 Halbtrockenverfahren 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 geringer¬ en Dichte, auch an Gips senken die Fertigungskosten beträchtlich im Ver¬ gleich mit Trocken/Halbtrocken verfahren. Die Biegezugfestigkeiten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge¬ stellten Platten liegt im selben Bereich wie die trocken hergestellten. Deshalb ist das Verhältnis Festigkeit zu Gewicht und damit die Hantierbar- keit der naß gefertigten Platten besser. Ein weiterer anwendungstechnisch¬ er 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, wel¬ ches mit einer Kompression des Materials einhergeht, ist hier viel leich¬ ter. Ein Nachteil ist dagegen, daß die Oberflächen härte bei naß gefertig¬ ten Platten deutlich geringer ist als bei trocken gefertigten Platten gleicher Festigkeit.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus:
a wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Gips,
b wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Wasser,
c wenigstens einer kontinuierlichen Mischvorrichtung für Faser¬ suspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zu¬ sätzen,
d wenigstens zwei Verteilvorrichtungen für die Gipsfaser- Suspension,
e wenigstens zwei Entwässerungssiebbändern mit wenigstens je zwei unterhalb des Siebes angeordneten Entwässerungssaugern, welche mit unterschiedlichem Unterdruck betrieben werden,
f ggf. einer oder mehrerer Vorrichtungen zum Streuen einer trock¬ enen Schicht,
g ggf. einer oder mehreren Vorrichtungen zum Vorverdichten der gestreuten Schicht,
h einer kontinuierlichen Presse. In den Figuren 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungen von Entwässerungs¬ und Formanlagen dargestellt, die das Kernstück der erfindungsgemäßen An¬ lage sind.
Figur 2 zeigt den schematischen Aufbau einer der beiden 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 Entwässerungsleistung gleich mit dem Hauptsieb sind. Im vorliegenden Fall hat jedes Sieb eine Saugzone mit niedrigem Unterdruck (3) und eine mit hohem Unterdruck (4). Die Saug¬ zonen (5) an den Sekundärsieben sind Niederdrucksauger, die keinen Entwäs¬ serungseffekt 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 Konsstruktionen bekannt, die sich in der Asbestzementtechnik bewährt haben.
Die Gipsfasersuspension wird in einem einzigen Mischer (10a) zubereitet. Dadurch wird gewährleistet, daß die Zusammensetzung wenigstens in den Deckschichten gleich ist. Wenn die Mittelschicht eine andere Zusammensetz¬ ung haben soll, so wird ein zweiter Mischer (10b) verwendet. Die Auf¬ teilung 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 Markierungen der Siebe vermindert. Es ist aber auch möglich, die Presse als Entwässerungspresse auszugestalten, die in der Lage ist, die Gipsfaser-bahn zu verdichten. Die dabei benötigten 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 verwendet werden. Figur 3 zeigt die zweite der beiden Grundvarianten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der wesentliche Unterschied zur ersten Vari¬ ante ist der, daß die Siebe (13a) (13b) in einer Ebene liegen und stirn¬ seitig aneinanderstoßen. Auch hier haben die Umlenkwalzen (6) einen großen Durchmesser. Die Walze (14) ist besonders groß ausgebidet, 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 Synchronisation der Siebgeschwin¬ digkeiten erreicht. Weiterhin bewirkt die Siebspannung des Siebes (13a) einen Press- effekt, der je nach Siebspannung und Radius der Walze entwäs¬ sernd wirken kann. Aus diesem Grund kann ggf. auf die Presse (12) verzich¬ tet werden.
Figur 4 zeigt die Anlage mit einer aufgestreuten Mittelschicht. Es ist eine Abkömmling der in Figur 2 dargestellten ersten Grundvariante. Hier ist das geradlinig 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 Halbtrockenverfah¬ ren eingesetzt werden und die wiederum aus den Spanplattenstreumaschinen entwickelt wurden. Der Mischer (15) für die Trockenmischer ist eine an die Bedingungen des Gipsmischens angepaßter Mischer, wie er bei der Beleimung von Spänen eingesetzt wird. Ein solcher Mischer ist für die Halbtrockenver¬ fahren in Einsatz. Er erlaubt auch die gleichmäßige Verteilung von gerin¬ gen Mengen von Wasser in der Mischung.
Die Vorpresse (16) verdichtet die gestreute Matte auf ca 30% der Streu¬ höhe. 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 Figur 4 gezeigt, nach der Entwässerungsstrecke 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 derVorverdichtung 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 aufbereitete Papierfasern enthält. Die Fasern bauen beträchtliche Rückstellkräfte auf, die nur durch relativ hohe Drücke der Größenordnung 1 Mpa überwunden werden können.
Die Presse selbst kann je nach Anforderung verschieden aufgebaut sein. Isostatische Pressen eignen sich in den meisten Fällen. Für besondere Anforderungen können auch abstandsgeregelte Pressen verwendet werden. Es bietet sich auch an die Presse durch Verwendung eines glatten oder strukturierten Pressbandes zur Gestaltung der Plattenoberfläche zu nutzen.
Figur 5 zeigt die Variante mit zusätzlichen Deckschichten 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 Figur 2 außer, daß sie ohne Mittelschicht arbeitet. Eine Mittelschicht ist jedoch ebenfalls möglich. Bei der außen¬ liegenden 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 Figur 6 beschrie¬ ben ist.
Bei der in Figur 6 gezeigten Variante wird die Mittelschicht gegossen. Die zu gießende Masse (Mörtel) wird im Mischer (20) gemischt. Dieser Mischer kann ein Gipskartonplatten-Mischer oder eine Spezialraischer für die Er¬ zeugung von geschäumten Mörtel sein. Die Masse wird auf die entwässerte Schicht auf dem Sieb (1) mit einer Verteilforrichtung aufgebracht.
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 Querschnitt 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 Glatt- und Formwalzen (23) mit Gegendruckwalzen (24), welche auch durch eine einfache Platte (nicht dargestellt) ersetzt sein können.
Es sind natürlich auch andere, hier nicht dargestellte und beschriebene Kombinationen der Grundvariabten möglich, so kann z.B. die 2. Grundvarian¬ te (Figur 3) mit einer oder zwei obenliegenden Filtereinheiten wie in Figur 1 (2a) kombiniert werden.
Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die Methode der gegenläufigen Form¬ maschinen auch für andere Bindemittel und grundlegend andere Anwendunge sinnvoll einsetzbar ist. Die Variante in Figur 3 kann beispielsweise auch als Filterpresse zum Entwässern beliebiger Schlämme verwendet werden.

Claims

Ansprüche
Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Gipsfaserplatten aus halbhydratgips und Verstärkungsfasern nach einem Filtrationsverfah¬ ren, wobei eine dünnflüssige Aufschlämmung von Stuckgips und ligno- cellulosehaltigen Vestärkungsfasern und ggf. Additiven und Zuschlag¬ stoffen auf ein wasserdurchlässiges Transportband verteilt wird und der Wasserüberschuß 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 gleichen Vorrichtungen geschieht, die gegenläufig arbeiten, und daß wenigstens zwei der entwässerten Gips¬ faserschichten im weiteren Verlauf des Prozesses vor Beginn des Abbindens des Gipses zusammengeführt, spiegelbildlich aufeinanderge¬ legt und verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwäs¬ serung der Gipsfaser-Suspension in drei Strängen geschieht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammen¬ setzung der Suspension für den mittleren Strang unterschiedlich zu der der beiden äußeren Strängen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwäs¬ serung der Schicht in wenigstens zwei Stufen unterschiedlichen Unterdrucks geschieht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwäs¬ serung in drei Stufen unterschiedlichen Unterdrucks geschieht wobei 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. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einen der Schichten eine im wesentlichen trockene Schicht aus Binde¬ mittel mit ggf. Fasern, Zuschlägen und Additiven gestreut wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufstreuen auf die wenigstens teilweise entwässerten Schicht geschieht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorentwäs¬ serung mit geregelten Unterdruck geschieht, derart, daß die sich eine Restfeuchte der entwässerten Schicht von 50 bis 80% bezogen auf die trockene Masse einstellt bevor die trockene Schicht aufgestreut wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die trockene Schicht vor Verbindung mit einer anderen entwässerten Schicht durch mechanischen Druck vorverdichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorver¬ dichtung über der letzten Entwässerungszone geschieht.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, 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.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den unter¬ en Strang eine Schicht aus plastisch angeteigtem Mörtel aufgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Mörtel ein mit vorgefertigtem Schaum angeteigtes Bindemittel mit ggf. Zuschlagsstoffen und Additiven ist. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der entwässerten Schichten 3mm bis 20mm, vorzugsweise 4mm bis 10mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teilmenge der entwässerten Faserstoffes ggf. mechanisch auf eine Konsistenz von 25 bis 30% entwässert wird, in einer Mühle aufgemahlen und als Faser¬ stoff für die gestreute Schicht zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, 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.
Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorher¬ gegangenen Ansprüche bestehend aus:
a wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Gips,
b wenigstens einer kontinuierlichen Dosiervorrichtung für Wasser,
c wenigstens einer kontinuierlichen Mischvorrichtung für Faser¬ suspension, Wasser und Gips und ggf. Zuschlagstoffen und Zusätzen,
d wenigstens zwei Verteilvorrichtungen für die Gipsfaser-Suspension,
e wenigstens zwei Entwässerungssiebbändern mit wenigstens je zwei unterhalb des Siebes angeordneten Entwässerungssaugern, welche mit unterschiedlichem Unterdruck betrieben werden,
f ggf. einer oder meherer Vorrichtungen zum Streuen einer trocken¬ en Schicht, g ggf- einer oder mehreren Vorrichtungen zum Vorverdichten der gestreuten Schicht,
h einer kontinuierlichen Presse.
Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Haupt¬ entwässerungssieb enthält, über dem wenigstens ein weiteres Sekundär¬ sieb gegenläufig angeordnet ist (Figur 2).
Anlage nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei gegen¬ läufige Entwässerungssiebe enthält, die in einer Ebene angeordnet sind, stirnseitig aneinanderstoßen und über einer Trommel mit großem Durchmesser die beiden entwässerten Gipsfaser-Schichten zusammen- gautschen (Figur 3)
Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Haupt¬ entwässerungssieb eine Streumaschine für streufähiges Mischgut ange¬ ordnet ist, die auf die entwässerte Gipsfaserschicht abwirft.
Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Haupt¬ entwässerungssieb nach der Streumaschine eine Verdichtungspresse mit einer Siebbespannung angeordnet ist, welche das gestreute Gut vor der Vereinigung mit der zweiten entwässerten Gipsfaser-Schicht vorver¬ dichtet und entlüftet (Figur 4).
Anlage nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Zusammenführung der einzelnen Schichten eine Presse angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Presse eine isostatische Presse ist. Anlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse im wesentlichen durch ihr Eigengewicht wirkt.
Anlage nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Presse Abstandsgeregelt ist.
Anlage nach Anspruch 22 dadurch gekennzeichnet, daß die Presse ein unteres Band aus Siebgewebe und ein oberes geschlossenes Pressband besitzt.
Anlage nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, daß die Presse ein unteres Band aus Siebgewebe und ein oberes geschlossenes Pressband mit einer strukturierten Oberfläche besitzt.
Anlage bestehend aus einer beliebigen Kombination der Grundvarianten genmäß Ansprüchen 39 bis 50.
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