DE3019917C2 - Verfahren zur Herstellung einer Bauplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bauplatte aus zementartigem Schlamm, insbesondere Gipsmörtel, sowie eine nach diesem Verfahren hergestellten Bauplatte.

Die bisher bekannten papierverkleideten Gipsplat­ ten haben für viele Anwendungszwecke eine ausreichende Fe­ stigkeit und Feuerbeständigkeit, aber es gibt eine Reihe von Anwendungsmöglichkeiten für solche Platten, die eine größere Festigkeit und/oder Feuerbeständigkeit erfordern.

In der britischen Patentschrift 769 414 ist vor­ geschlagen worden, ein Erzeugnis ähnlich einer üblichen Gipsbauplatte herzustellen, jedoch miteinander verfloch­ tene mineralische Fasern anstelle der üblichen Papier­ verkleidung zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren anzugeben, mit dem eine Bauplatte mit größerer Festigkeit ermöglicht wird und auch eine Oberflächenbehandlung nicht erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Es zeigt sich, daß wenn ein durchlässiges Erzeugnis oder eine durchlässige Bahn auf der Oberfläche eines zement­ artigen Schlammes wie Gipsschlamm aufgebracht wird und durch eine Anlagefläche wie eine lösbare Tafel oder ein Förder­ band gehalten wird und die Oberfläche in schwingende Bewegung versetzt wird bzw. gerüttelt wird, daß dann der Schlamm durch das Erzeugnis oder die Bahn hindurchdringt und eine dün­ ne durchgehende Schicht auf der Außenfläche des Erzeugnisses oder der Bahn bildet.

Das durchlässige Erzeugnis oder die durchlässige Bahn kann eine von vielen möglichen Formen aufweisen, beispiels­ weise ein durchlöcherter Streifen oder eine durchlöcherte Platte aus einem an sich undurchlässigen Material sein, aber es bzw. sie ist vorzugsweise faserig und besteht am besten aus mineralischen Fasern.

Der Kern braucht keine Fasern zu enthalten, aber gerin­ ge Mengen davon können beigefügt werden, um seinen Zusammen­ halt zu erhöhen. Der Beitrag der Fasern zur Plattenfestigkeit ist am größten, wenn sie an oder nahe den Stirnflächen der Platte angeordnet sind, so daß der maximale Festigkeitszuwachs, der unter Verwendung einer vorgegebenen Menge von Fasern er­ reichbar ist, realisiert wird, wenn ein Erzeugnis oder eine Bahn unmittelbar unter der Oberfläche des Kerns ein­ gebettet wird.

Die Verstärkungsfasern sind vorzugsweise Glasfasern, und sie können in der Form von einem gewebten oder ge­ wirkten Erzeugnis oder Mull verwendet werden, aber vorzugs­ weise hat sie die Form eines nicht gewebten Erzeugnisses oder einer nichtgewebten Bahn, wobei sie mit einem ge­ eigneten Kunstharz verbunden sind.

Das Einbetten der Fasern in der Stirnfläche des Ker­ nes und die Ausbildung eines durchgehenden Filmes bzw. einer durchgehenden Schicht aus zementartigem Material über ihnen erhöht die Feinheit der abschließenden Oberfläche der Platte, wobei sichergestellt ist, daß die Fasern an der effektivsten Stelle, nämlich so nahe an der Oberfläche der Platte wie möglich, konzentriert sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vollständig in durchgehender Weise ausgeführt werden, um so die Platten durchgehend auf einer Fertigungsstraße herzustellen.

Es ist mit Vorteil vorgesehen, daß ein durchlässiges Erzeugnis oder eine durchlässige Bahn auf einer unteren Anlagefläche vorwärtsbewegt wird, daß dann eine Kernschicht aus Schlamm aufgebracht wird, gefolgt von einem zweiten durchlässigen Erzeugnis oder einer zweiten durchlässigen Bahn, daß die Gesamtheit dann unter eine zweite Anlage­ fläche geführt wird, und daß das zusammengesetzte Platten­ gebilde zwischen den Anlageflächen vorwärtsbewegt wird, während die entsprechenden Bereiche der Oberflächen einer Vibration unterworfen werden. Die so entstehende Platte kann in üblicher Weise erhärten und geschnitten und getrock­ net werden.

Es hat sich gezeigt, daß die durchgehende Schicht aus zementartigem Material, die durch das Durchdringen des Schlammes durch das Erzeugnis oder die Bahn unter Einfluß von Vibration entsteht, härter und weniger porös als das Material des Kerns der Platte ist. Das kann auf die Wirkungsweise eines er­ höhten Druckes an der Oberfläche zurückgeführt werden, der durch die Bewegung des Schlammes durch das Erzeugnis oder die Bahn entsteht, was eine Drucksteigerung in die­ ser Richtung hervorruft.

Die Erfindung betrifft auch eine Bauplatte mit den im Anspruch 4 angegebenen Merkmalen.

Wie oben bereits erwähnt, soll das Erzeugnis oder die Bahn dicht unter der Oberfläche liegen, und es ist mit Vorzug vorgesehen, daß die Dicke der darüber liegenden durch­ gehenden Schicht 2 mm nicht übersteigen soll oder sogar nur 1 mm betragen soll, wobei sie so dünn wie möglich sein kann, vorbehaltlich der Bereitstellung von genügend Schlamm, um die gewünschte Oberfläche in der fertiggestellten Platte zu erhalten. Die Oberfläche kann glatt sein oder eine zufällige oder Profilstruktur aufweisen, je nach der Oberfläche des Förderbandes oder einer anderen Auflage. Das verdichtete Gefüge ermöglicht es, eine feine Oberflächengüte zu erhalten. Der Kern kann jede beliebige Dicke haben, beispielsweise diejenige der Standardausführung von Gipsbauplatten.

Die bevorzugten Erzeugnisse oder Bahnen sind nicht­ gewebte Glasfasermatten. Die Matte kann mit Harz verbunden sein, beispielsweise mit Harnstoff-Formaldehyd, wie es bei Glasmatten üblich ist. Eine solche Matte kann ein Ge­ wicht von ungefähr 60 g bis 80 g /cm² aufweisen, jedoch ist dieser Wert keineswegs kritisch, und Fasern von bei­ spielsweise 10 bis 20 µm Durchmesser sind dabei besonders geeignet. Zwei solcher Matten ergeben somit eine Fasermenge von 120 g bis 160 g/cm² Platte, was bei einer Standard­ plattendicke von 9 mm 1 bis 2 Gewichtsprozent des Gip­ ses in der Platte ausmacht. Dieser relativ kleine Faser­ anteil hebt die Wirtschaftlichkeit der vorliegenden Erfin­ dung in Bezug auf die verwendete Fasermenge hervor, und die Plattenfestigkeit kann durch Variation der Festigkeit der verwendeten Matten festgelegt werden.

Die Fasern in der nicht gewebten Matte können ent­ weder zufällig verteilt oder ausgerichtet sein. Im ersten Fall hat die Platte in Längsrichtung (Maschinenrichtung) und in Querrichtung etwa die gleiche Bruchfestigkeit. Im zwei­ ten Fall kann die Tafel in Längsrichtung eine hohe Festigkeit aufweisen, wobei die Festigkeit in Querrichtung jedoch ge­ ringer ist. Darin ähnelt sie den üblichen Gipsbauplatten, je­ doch kann die Durchschnittsfestigkeit der Platte beträcht­ lich erhöht werden, falls es erwünscht ist. Wenn beispiels­ weise eine Matte mit zufällig verteilten Fasern von 60 g/cm² Gewicht an beiden Stirnseiten einer Platte angeordnet ist, weist die Platte in beiden Richtungen etwa die gleiche Fe­ stigkeit auf, die größer ist als die Festigkeit einer übli­ chen Gipsbauplatte in Querrichtung, jedoch geringer als die Festigkeit in Längsrichtung. Der letztere Wert wird über­ schritten, wenn eine Matte von 80 g/cm² verwendet wird. Wird eine Matte von 60 g/cm² Gewicht mit längsgerichteten Fasern verwendet, dann steigt die Plattenfestigkeit in die­ ser Richtung, wobei gleichzeitig die Festigkeit in Querrich­ tung sinkt, womit sich die Festigkeitseigenschaften mehr denjenigen der üblichen Gipsbauplatten annähern. Auf diese Weise kann durch Veränderung der Matteneigenschaften die Platte in einer bestimmten Richtung verstärkt werden, oder es kann an bestimmten Stellen wie beispielsweise entlang der Plattenkanten dadurch eine erhöhte Festig­ keit hervorgerufen werden, daß Matten- oder Gewebe- Einlagen mit entsprechender Faserverteilung verwendet werden.

Gewebte Glaserzeugnisse oder Mull können verwen­ det werden, aber sie sind teurer und/oder weniger wirksam als nichtgewebte Matten.

Der Kernschlamm kann geringe Mengen Glasfasern, beispielsweise 0,3 bis 3 Gewichtsprozent des Gipses, ent­ halten, um den Zusammenhalt oder die Kohäsion zu erhöhen, aber er muß faserfrei sein, was konventionelle Gipsbau­ platten anbetrifft.

Die erfindungsgemäß hergestellten Platten, die Mineralfasererzeugnisse oder -Bahnen verwenden, benötigen nicht die Papierverkleidung von konventionellen Gipsplat­ ten oder die Einlagerung von Stärke in den Kernschlamm. Sie können somit vollständig aus nichtbrennbarem Material sein, und die Trockenphase bei ihrer Herstellung kann rela­ tiv kurz sein mit Vorteilen, die einen geringen Energie­ verbrauch einschließen.

Die zur Verfügung stehenden Glasfasermatten oder Glasfasermull sind im allgemeinen porös genug, um das Durchdringen von genügend Schlamm unter dem Einfluß der Vi­ bration sicherzustellen, um die gewünschte Oberflächen­ schicht auszubilden. Die Durchdringung kann erhöht wer­ den, indem das Erzeugnis perforiert wird, bevor es auf den Schlamm aufgebracht wird. Das Durchdringen kann auch dadurch erleichtert werden, daß der Schlamm vorgewärmt wird, oder indem dem Schlamm oberflächenaktive Mittel zugesetzt werden.

Es besteht die Möglichkeit, das Erzeugnis oder die Bahn vor dem Aufbringen auf den Kernschlamm mit die Ober­ fläche verändernden Zusätzen wie wasserabstoßenden Mitteln und Verstärkungsmitteln, beispielsweise Kunstharz, zu durchtränken. Wenn die durchtränkte Schicht nicht abtrock­ nen kann, bevor sie auf den Kernschlamm aufgebracht wird, nimmt der Schlamm bei seinem Durchgang durch die Schicht wenigstens Teile des in der Schicht befindlichen Zusatzes mit sich, so daß der Zusatz die Oberflächenschicht bzw. den Oberflächenfilm des Gipses (oder eines anderen zement­ artigen Materials) in gewünschter Weise verändert. So kann beispielsweise, wenn ein wasserabstoßendes Mittel auf das Erzeugnis oder die Bahn aufgebracht wird, eine wasserab­ stoßende Oberfläche mit einer weit geringeren Menge von Zusatzmittel ausgebildet werden, als es notwendig wäre, wenn das Zusatzmittel dem Kernschlamm in üblicher Weise beige­ fügt würde.

Die Hauptgurte, zwischen denen die Platte ausgebildet wird, bestehen vorzugsweise aus einem Material, an dem der Gipsschlamm nicht vollständig haftet. Die meisten Förder­ bandmaterialien aus Kunststoff sind dazu geeignet. Die Gurte sind vorzugsweise flexibel, damit eine örtlich auf­ gebrachte Vibration auf die Plattenanordnung übertragen werden kann, nachdem das Erzeugnis oder die Bahn auf den Kernschlamm aufgebracht worden ist.

Es kann jede geeignete Vibratorvorrichtung verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Wellen mit eckigem Querschnitt verwendet, die sich um eine horizontale Achse drehen und so befestigt sind, daß sie gegen die rückwärtigen Flächen der Gurte drücken. Neben einfachen mechanischen Vorrichtungen können auch andere Vibratorsysteme einschließlich Ultraschallsysteme verwendet werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Gipsplatten gemäß der Erfindung und

Fig. 2 einen Prinzipschnitt (nicht maßstäblich) durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauplatte.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird Wasser 10, Beta-Halb­ hydrat-Gips 11, mit üb­ lichen Zusatzstoffen und bis zu 3% zerkleinerten bzw. zer­ hackten Glasfasern 12 von gewünschter Länge in üblichen Mengenverhältnissen in einen Mischer 13 eingegeben, der ein Muldengurt-Förderband 14 und eine Rühreinrichtung 15 aufweist, und die Bestandteile werden als einheitlicher Schlamm fortlaufend aus dem Mischer ausgelassen.

Wenn geringere Anteile von zerkleinerten Glasfasern oder überhaupt keine Glasfasern dem Kern beigefügt werden sollen, dann braucht der Muldenmischer bzw. Trogmischer 13 nicht verwendet zu werden. Er kann statt dessen durch einen einfachen Schraubenmischer oder einen Drehplattenmischer 13a ersetzt werden, der seine Füllung durch einen Schacht 13b auf die Bahn 21 abgibt.

Eine Bahn eines Glasfasergewebes oder einer Glas­ fasermatte 17 wird von einer Rolle 18 zugeführt und auf die Oberfläche des Rücklaufes eines oberen Auflageförderbandes 19 gelegt. Eine zweite Bahn eines Glasfasergewebes oder einer Glasfasermatte 21 wird von einer Rolle 22 der Oberflä­ che eines unteren Auflageförderbandes 23 zugeführt. Die Förderbänder bestehen vorzugsweise aus Polypropylen und sind mit jeweiligen Gurtreinigungseinrichtungen 24 und 25 versehen; sie werden in Pfeilrichtung angetrieben. Längs­ gerichtete Gurtteile von quadratischem Profil sind entlang der Randkanten des unteren Gurtes 23 befestigt und dienen dazu, den Schlamm einzuschließen und die Breite der Platte zu bestimmen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Der Gipsschlamm, der von dem Mischer 13 zugeführt wird, bildet einen "Damm" 26 zwischen den zusammenlaufenden Gurten 19 und 23 und den Lagen von Matten 21 und 17 am Ein­ laß des Raumes zwischen den zwei Auflageförderern. An dem Einlaß laufen die Gurte über jeweils einen Rüttelapparat oder Vibrator 27, wobei sie mit diesen in Berührung stehen. Die Vibratoren können beispielsweise die Form einer recht­ eckigen Welle haben, die sich mit genügend großer Geschwin­ digkeit dreht, beispielsweise etwa mit 1000 Umdrehungen/Minute. Die Vibration, die von den Rüttelapparaten oder Vibratoren 27 durch die Auflagegurte aufgebracht wird, hat zur Folge, daß die Matten 21 und 17 in die jeweiligen Oberflächen des Schlammes eingebettet werden, wobei der Schlamm durch die Matten hindurchdringt und eine durchlau­ fende Außenschicht in Kontakt mit den Auflagegurten auf beiden Seiten der Anordnung aus Kern und Matten ausbildet.

Die zwischen den Gurten 19 und 23 gehaltene zusammenge­ setzte Anordnung läuft dann unter einer Walze 28 her, die sie auf die gewünschte Dicke zurichtet, und wenn sie das Ende des Förderers erreicht, ist der Gips in ausreichendem Maße erhärtet; und die so entstandene Platte 29 wird auf die gewünschte Länge zerteilt und in eine fortlaufend arbei­ tende Trockenvorrichtung in üblicher Weise weitergeleitet.

Das Produkt ist eine Gipsplatte mit einem weit­ gehend üblichen Kern 31 und glatten Oberflächenschichten 32 von minimaler Dicke, jedoch größerer Dichte, die die fase­ rigen Matten 33 überdecken. Die faserige Mattenverstärkung ist in die Oberfläche eingeschlossen und erteilt der Plat­ te die maximalen Festigkeitseigenschaften, die bei einem vorgegebenen Fasergewicht pro Plattenflächeneinheit erreich­ bar sind. Die harten, dichten Oberflächenschichten 32 geben den Plattenoberflächen eine hohe Oberflächengüte.

In einem typischen Ausführungsbeispiel einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platte ist eine Gipsplatte von 9 mm Nenn-Durchmesser mit einer mit Harnstoff-Formaldehyd verbundenen Matte von 60 g/m² Gewicht, die aus Glasfasern von 13 µ Durchmesser be­ stehen, versehen. Bei einem Kern, der 0,3 Gewichtsprozent zerkleinerte Glasfasern enthält, beträgt die Biegefestigkeit der Platte 7,3 N/mm² in Längs- und Querrichtung.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stellte Platte hat eine verdichtete Oberfläche, deren Struktur mikroskopisch untersucht worden ist.

Die Bildabtastung von elektronenmikroskopischen Aufnahmen zeigt, daß die Oberflächenschicht des Gipses, die oberhalb der eingebetteten Glasfaserbahn liegt und durch Durchdringen des Schlammes durch die Bahn unter Einfluß der Vibration entsteht, kompakt und verdichtet ist und nur geringe Porosität aufweist:

Sie ist zusammengesetzt aus einer hochverdichte­ ten Außenschicht und einem weniger verdichteten Bereich zwischen dieser Außenschicht und der Glasfaserbahn. Der Kern ist im Gegensatz dazu poröser, während der Gips unmittelbar unter der Bahn auch relativ porös ist und dem Kern mehr gleicht als der Oberflächenschicht.

Bei einer bestimmten Platte, die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ergeben die Bild­ abtastung von elektronenmikroskopischen Aufnahmen und quantitative Messungen, daß die Oberflächenschicht ober­ halb der Glasfaserbahn 0,17 mm dick ist, und der die hochverdichtete Außenhaut bildende Teil dieser Schicht ist 0,03 mm dick. Die Dichte der obersten 0,1 mm der Oberflächenschicht beträgt 1,158 g/cm³ (die Probenentnahme eines dünneren Abschnittes ist nicht möglich), die Dichte der äußersten Haut ist demnach noch höher. Weitere Dichte- Messungen an derselben Platte ergaben folgende Ergebnisse:

Die Dichte eines 1,7 mm dicken Abschnittes unmit­ telbar hinter der Glasfaserbahn beträgt 1,096 g/cm³;
die Dichte eines 1,9 mm dicken Abschnittes in der Mitte des Kerns beträgt 1,095 g/cm³;
die Dichte eines 0,66 mm dicken Abschnittes von der Außen­ seite der Platte einschließlich der Faserbahn und der äußersten Haut beträgt 0,983 g/cm³;
die Dichte des obigen 0,66 mm dicken Abschnittes mit ent­ fernter äußerster Schicht (d. h. ein Abschnitt von 0,63 mm Dicke) beträgt 0,946 g/cm³ (demnach ist die Dichte des Gipses im Bereich der Glasfaserbahn niedriger als in dem umgebenden Kern);
die Gipsdichte im Bereich der Glasfaserbahn (bestimmt durch Auflösen des Gipses in 20-%iger Salzsäure bei Korrektur der Auswirkung der Salzsäure auf die Glasfasern) beträgt 0,995 g/cm³.

Die obengenannten Dichtewerte sind mit den Werten der Kerndichte von üblichen Gipsplatten zu vergleichen, die 0,86 g/cm³ betragen.

Wenn auch Abweichungen in der Dichte und der Poro­ sität des erhärteten zementartigen Materials beim Übergang von der Außenfläche zu dem Kern der erfindungsgemäßen Plat­ te auftreten, und wenn von verschiedenen Schichten oder Abschnitten der Tafel gesprochen wird, so ist doch festzustellen, daß eine Platte, die nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ein einteiliges Pro­ dukt ist, bei dem das erhärtete zementartige Material (beispielsweise Gips) ein durchgehendes und einheitliches Gefüge hat, das sich von einer Stirnseite durch das oder die durchlässigen Erzeugnisse oder Bahnen bis zur anderen Stirnseite erstreckt.

Wie bereits erwähnt, ist das durchlässige Erzeugnis oder die durchlässige Bahn vorzugsweise faserig, am gün­ stigsten umfaßt sie mineralische Fasern, wobei Glasfasern im allgemeinen die größten Vorteile mit sich bringen. Die Erscheinung der Bildung einer durchlaufenden Schicht oder eines durchlaufenden Filmes von erhärtetem zementartigen Material, das kompakter und weniger porös als dasjenige des Kerns ist, oberhalb des durchlässigen Erzeugnisses oder der durchlässigen Bahn als Folge des Durchdringens des Kern­ schlamms durch das Erzeugnis oder die Bahn, wie es durch die Vibrationstechnik hervorgerufen wird, kann jedoch mit ei­ nigem Vorteil auch mit anderen Arten von Erzeugnissen oder Bahnen hervorgerufen werden, die für Schlamm durchlässig sind. Der Schlamm kann beispielsweise durch einen durch­ löcherten Streifen eines an sich schlammundurchlässigen Ma­ terials hindurchtreten, beispielsweise einen Plastikstrei­ fen oder eine Plastikplatte mit einer Vielzahl von Perfora­ tionen, und einen durchlaufenden, verdichteten Film darüber ausbilden.

Wenigstens ein Zuschlag aus Perlit/Vermikulit oder Harnstoff-Formaldehydharz kann dem Gemisch für den Kern zugesetzt werden: Solche Zusätze treten im allgemeinen nicht durch das durchlässige Erzeugnis oder die durchlässige Bahn hindurch.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer Bauplatte, bei dem

• - ein durchlässiges Erzeugnis bzw. eine durchlässige Bahn (17, 21, 33) in Berührung mit einer Schicht aus einem zementartigen Schlamm, insbesondere Gipsmörtel, gebracht wird,
• - die zusammengebrachten Bestandteile, Schlamm und durchlässiges Erzeugnis bzw. Bahn (17, 21, 33), an mindestens einer Anlagefläche (19, 23) fortlaufend vorwärts bewegt werden,
• - die mindestens eine Anlagefläche (19, 23) in Vibration versetzt wird, bis der Schlamm über das Erzeugnis bzw. die Bahn hinaus durchgetreten ist, um eine durchgehende dünne Oberflächenschicht (32) aus Schlamm zwischen dem Erzeugnis bzw. der Bahn (17, 21, 33) und der Anlagefläche (19, 23) zu bilden,
• - und die Bauplatte von der Anlagefläche (19, 23) entfernt wird, wenn der Schlamm erhärtet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durchlässige Erzeugnisse bzw. Bahnen vorgesehen sind, zwischen denen der Schlamm eingebracht wird, und daß die gesamte Anordnung zwischen Anlageflächen (19, 23) gehalten wird, die beide in Vibration versetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durchlässige Erzeugnis bzw. die Bahn (17, 21, 23) mit einem wasserabstoßenden oder verstärkenden Mittel durchtränkt wird, bevor es auf den Schlamm aufgebracht wird.

4. Nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte Bauplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede durchgehende Oberflächenschicht (32) eine höhere Dichte und eine geringere Porosität aufweist als die innenliegende Kernschicht (31).