DE4222872C2

DE4222872C2 - Dreischichtige Baustoffplatte auf Gipsbasis und Verfahren zur Herstellung

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Publication number: DE4222872C2
Application number: DE19924222872
Authority: DE
Original assignee: Siempelkamp Giesserei KG; G Siempelkamp GmbH and Co KG
Current assignee: Siempelkamp Giesserei KG; G Siempelkamp GmbH and Co KG
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2012-07-12
Also published as: DE4222872A1; CA2075401A1

Description

Die Erfindung betrifft eine dreischichtige Baustoff platte auf Gipsbasis, die als Wandplatte oder Decken platte einsetzbar ist. Die Erfindung betrifft fernerhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baustoff platte.

Dreischichtige Baustoffplatten, die als Wandplatte oder Deckenplatte einsetzbar sind, sind in verschiedenen Aus führungsformen bekannt, insbesondere auf Basis von Gips in Form von Calciumsulfat-Dihydrat. So kennt die Praxis sogenannte Gipskartonplatten, die eine untere Deck schicht und eine obere Deckschicht aus Karton und eine Mittelschicht aus dem Gips aufweisen. Solche Baustoff platten genügen in bezug auf Biegefestigkeit, Zugfestig keit sowie in bezug auf die Schlagfestigkeit oder Bruch festigkeit häufig nicht den Anforderungen. Die Festig keiten werden hauptsächlich von den Deckschichten aus Karton und weniger von der Mittelschicht bestimmt. Im übrigen kennt man dreischichtige Baustoffplatten auf Gipsbasis (DE 35 23 115 C2), die als sogenannte Gips faserplatten ausgeführt sind, wobei die Mittelschicht einen geringeren Gipsanteil aufweist als die Deck schichten. Bei dieser Ausführungsform ist zumindest eine Deckschicht oberflächenmäßig mit Kaliumkarbonat be handelt, um die Wasserfestigkeit zu verbessern. Zur Er höhung der Festigkeit von Baustoffplatten auf Gipsbasis ist es auch bekannt (DE-OS 26 49 300), von Calciumsulfat- Diyhdrat auszugehen und diesem Harnstoff-Formaldehyd beizugeben. Angaben darüber, wie die Deckschichten und die Mittelschicht im einzelnen aufgebaut sind, fehlen. Insbesondere fehlt die Erkenntnis , daß das Gips/Faser-Ver hältnis ein entscheidender Optimierungsfaktor ist.

Bei einer anderen bekannten, mehrschichtigen Baustoffplatte bestehen die einzelnen Schichten aus einer Gipsbinde mittel/Faser-Mischung mit jeweils gleichem Faseranteil, wobei den Mischungen für die Mittelschicht und/oder die äußeren Schichten die Festigkeit der Platten erhöhende Zusätze, feuerhemmende Zusätze und/oder die Oberfläche der Platten beeinflussende Zusätze beigemischt werden (EP 0 153 588). Insbesondere können der Mittelschicht Vermiculite oder Kenosphären zugesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dreischichtige Baustoffplatte zu schaffen, die bei einer geringen integrierten Dichte von maximal etwa 1000 kg/m³, nach Möglichkeit bei wesentlich kleinerer integrierter Dichte, eine demgegenüber höhere Dichte in den Deck schichten, eine hohe Biegefestigkeit sowie eine hohe Zugfestigkeit, aber auch eine hohe Schlagfestigkeit und Bruchfestigkeit aufweist. Darüber hinaus soll die Bau stoffplatte leicht herstellbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch eine drei schichtige Baustoffplatte auf Gipsbasis, die als Wandplatte oder Deckenplatte einsetzbar ist, bestehend aus einer unteren Deckschicht, hergestellt aus einer Gipsbinde mittel/Faser-Mischung mit einem Faseranteil von 10 bis 25 Gew.-%, einer Mittelschicht, hergestellt aus einer faser reichen Gipsbindemittel/Faser-Mischung mit einem Faser anteil von 35 bis 60 Gew.-%, und einer oberen Deckschicht, hergestellt aus einer Gipsbindemittel/Faser-Mischung mit einem Faseranteil von 10 bis 25 Gew.-%, wobei die Baustoff platte im Schnitt eine Verdichtungsstruktur aufweist, die der gleichzeitigen Verdichtung aller drei Schichten entspricht, wobei zumindest die Mittelschicht unter der Wirkung ihrer als porenbildende Federn funktionierenden Fasern aufgefedert ist. - Der massebezogene Anteil der Deckschichten zur Mittelschicht liegt vorteilhaft in den folgenden Bereichen:
obere Deckschicht 10 bis 25 MT (Masseteile)
Mittelschicht 50 bis 80 MT
untere Deckschicht 10 bis 25 MT.

Die vorstehenden Angaben für die Mischungsverhältnisse in den einzelnen Schichten beziehen sich auf eine trockene Ausgangsmischung mit einem Gipsbindemittel in Form eines Halbhydrates. In der fertigen Baustoffplatte sind die angegebenen Zahlenverhältnisse verändert, und zwar nach Maßgabe des auf genommenen Hydratationswassers. In dem Merkmal, daß zumindest die Mittelschicht aufgefedert ist, kommt zum Ausdruck, daß zumindest diese Schicht eine Dichte aufweist, die geringer ist, als es dem Preßdruck entspricht.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung weist die untere Deckschicht etwa den gleichen Faseranteil auf wie die obere Deckschicht. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die untere Deckschicht einen größeren Faseranteil auf als die obere Deckschicht. Der Faseranteil bei der Herstellung der Mittelschicht liegt in beiden Fällen vorzugsweise bei etwa 50 Gew.-%. Vorzugsweise beträgt der Faseranteil der Deckschichten bei der Herstellung etwa 18 Gew.-%. - Die obere Deckschicht ist diejenige, die beim Verdichten oben angeordnet ist, die untere Deckschicht ist entsprechend unten angeordnet. Gleichzeitig kann die obere Deckschicht die äußere Schicht sein, mit der die erfindungsgemäße Baustoff platte als Wandplatte oder Deckenplatte dem zugeordneten Raum zugewandt ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Deck schichten einer dreischichtigen Baustoffplatte auf Gips basis einer hohen Verdichtung bedürfen, wenn in der vor stehend beschriebenen Weise für die Baustoffplatte insgesamt hohe Festigkeitswerte gefordert werden, daß aber nichtsdestoweniger eine geringe integrierte Dichte der gesamten fertigen Baustoffplatte gewährleistet werden kann, wenn die Mittelschicht entsprechend wenig dicht und leicht aufgebaut wird. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei einer dreischichtigen Bau stoffplatte eine hohe Verdichtung der Deckschichten und eine hohe Festigkeit in den Deckschichten, aber auch in der Baustoffplatte insgesamt, möglich ist, wenn die Mittelschicht wie beschrieben aufgebaut ist. Die Mittel schicht wird beim Preßvorgang temporär verdichtet und erlaubt dabei und dadurch die hohe Verdichtung der Deckschichten. Sie federt danach wieder auf, so daß die angegebene integrierte Dichte einstellbar ist. Die Fasern funktionieren insoweit gleichsam als poren bildende Federn. Es versteht sich, daß der Preßvorgang so geführt werden muß, daß dieses Auffedern der Mittel schicht eintritt. Die Parameter eines solchen Preßvor ganges können leicht durch Versuche ermittelt werden.

Die erfindungsgemäße dreischichtige Baustoffplatte ist insoweit monolithisch, als sie eine einheitliche Gips struktur aufweist, die aus Calciumsulfat-Dihydrat be steht und aus der Hydratation von Calciumsulfat- Alphahalbhydrat und/oder Calciumsulfat-Betahalbhydrat gebildet ist. Die monolithische Gipsstruktur ist ein Indiz dafür, daß eine gleichzeitige Verdichtung aller drei Schichten stattgefunden hat. Sie verbindet darüber hinaus sicher alle drei Schichten. Überraschenderweise genügen die erfindungsgemäßen Baustoffplatten auch hohen Brandschutzanforderungen.

Im Rahmen der Erfindung können die verschiedensten Fasern eingesetzt werden. Vorzugsweise bestehen die Fasern aus Papierfasern. Es kann aber auch mit Holz fasern gearbeitet werden. Die Baustoffplatten lassen sich so aufbauen, daß die integrierte Dichte im Bereich von 700 bis maximal 1000 kg/m² liegt, wodurch ein großer Anwendungsbereich abgedeckt werden kann. Die Abstimmungen im einzelnen können leicht experimentell ermittelt werden.

Die erfindungsgemäßen Baustoffplatten sind leicht her stellbar. Grundsätzlich können dazu die verschiedensten Herstellungsverfahren eingesetzt werden. Wesentlich ist lediglich, daß die Schichten in der beschriebenen Weise aufgebaut und danach gemeinsam verpreßt werden, wobei zumindest für die Mittelschicht ein Auffedern zugelassen wird. Gegenstand der Erfindung ist insbes. ein Verfahren zur Herstellung von Baustoffplatten des beschriebenen Aufbaus, für welches selbständiger Schutz in Anspruch genommen wird, wobei die untere Deckschicht, die Mittelschicht und die obere Deckschicht aus den angegebenen Mischungen kontinuierlich zu einer Preßgutmatte aufeinandergestreut werden, wobei die Preßgutmatte nach Zugabe des Hydratationswassers mit einer vorgegebenen Preßzeit so verpreßt wird, daß zumindest in bezug auf die Mittelschicht am Ende der Preßzeit die Hydratation noch nicht abgeschlossen ist oder nicht begonnen hat, und wobei ein Auffedern von zumindest der Mittelschicht unter der Wirkung ihrer als porenbildende Federn funktionierenden Fasern zugelassen wird, ehe die Hydratation abgeschlossen ist. Dabei kann mit Taktpressen und mit kontinuierlichen Pressen gearbeitet werden. Nach einer bevorzugten Aus führungsform der Erfindung wird die Preßgutmatte im Preßspalt zwischen endlos umlaufenden Preßbändern einer kontinuierlichen Presse zu einem kontinuierlichen Baustoff plattenstrang gepreßt, der den Preßspalt verläßt, ehe zumindest in bezug auf die Mittelschicht die Hydratation abgeschlossen ist oder begonnen hat. Der Baustoffplatten strang wird bei diesem Verfahren durch Sägen in einzelne Baustoffplatten aufgeteilt. Wird so verfahren, daß ledig lich in bezug auf die Mittelschicht die Hydratation am Ende der Preßzeit noch nicht abgeschlossen ist oder begonnen hat, so kann die Dichte der Deckschichten bei vorgegebenen Ausgangsmischungen für diese Schichten durch den Preßdruck sehr genau und definitiv eingerichtet werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, so zu arbeiten, daß in bezug auf alle Schichten die Hydratation am Ende der Preßzeit noch nicht abgeschlossen ist oder noch nicht begonnen hat, so daß auch die Deckschichten um ein gewisses Maß auf federn.

Es versteht sich, daß bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren auf geeignete Weise das Hydratationswasser zur Verfügung gestellt werden muß, welches für die Hydra tation und die Bildung des Calciumsulfat-Dihydrates er forderlich ist. Dazu können die Mischungen, aus denen die einzelnen Schichten einer herzustellenden Baustoff platte aufgebaut sind, bereits Hydratationswasser mit führen. Wird nach dem vorstehend spezifizierten Ver fahren gearbeitet, so muß nichtsdestoweniger stets sichergestellt bleiben, daß die Bestandteile der Mischungen für die einzelnen Schichten in der angegebenen Weise mit Hilfe von Streumaschinen streubar sind. Dabei kann mit ähnlichen Streumaschinen gearbeitet werden, wie sie bei der Herstellung von Spanplatten üblich sind. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lehrt, auf die fertiggestreuten Preßgutmatten un mittelbar vor dem Eintritt in die Presse Hydratations wasser aufzugeben. Darin kommt zum Ausdruck, daß die Streuung so eingerichtet werden kann, daß eine ent sprechende Penetration des Hydratationswassers durch alle Schichten hindurch kurzfristig vor dem Preßvorgang oder während des Preßvorganges möglich ist. Die Penetration kann durch eine Saugwirkung unterstützt werden, beispielsweise dadurch, daß die Preßgutmatten auf eine einem Vakuumbandfilter ähnliche Anordnung auf gebracht werden, wenn das Hydratationswasser aufgesprüht wird. Die kontinuierliche Presse ist so ausgelegt, daß überschüssiges Wasser abgeführt werden kann. Zum Ver fahren gehört, daß mit einem Gipsbindemittel der Gruppe "Calciumsulfat-Alphahalbhydrat, Calciumsulfat-Betahalb hydrat" oder Mischungen davon gearbeitet wird. Im Rahmen der Erfindung liegt es, für die Deckschichten mit einem Gipsbindemittel zu arbeiten, welches schneller abbindet als das Gipsbindemittel für die Mittelschicht. - Es ver steht sich, daß die Baustoffplatten unmittelbar nach der Hydratation einer Trocknung unterworfen werden, die mit den üblichen Hilfsmitteln erfolgt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispieles erläutert:

Zur Herstellung einer dreischichtigen Gipsfaserplatte im Format 2400 mm × 1200 mm nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden Gipsbindemittel/Altpapierfaser- Mischungen eingesetzt, die industriell hergestellt worden waren. Der Fasergehalt, bezogen auf die Summe der Trockenstoffe (Gipsbindemittel plus Fasern) betrug für das Deckschichtmaterial 18 Masse-% und für das Mittelschichtmaterial 50 Masse-%.

Die Streuung der Mischung erfolgte im Technikumsmaßstab mit Hilfe vom zwei Streustationen konventioneller Bauart. Auf eine bewegliche Formungsunterlage wurde zuerst eine Deckschicht des Deckschichtmaterials abgestreut, deren Dicke 10 mm betrug. Auf diese Schicht wurde die Mittel schicht mit einer Dicke von 90 mm abgelegt. Auf diese wurde eine Deckschicht mit einer Dicke von 10 mm gestreut.

Die gestreuten Schichten, die bereits ein zusammen hängendes Vlies bilden, wurden mit einer hydraulischen Presse auf eine Dicke von 25 mm vorverdichtet, an schließend von oben bewässert, wobei der Wasseranteil 0,5, bezogen auf die Trockenstoffmasse, betrug. Das be feuchtete Vlies wurde dann in der Presse mit einem maximalen spezifischen Preßdruck von 20 bar verdichtet. Bei der Komprimierung wurde ein Teil des aufgegebenen Wassers durch eine siebartige Formungsunterlage hindurch drainiert.

Bei Beendigung des Preßvorganges hatte noch keine Hydratation des Bindemittels eingesetzt. Deshalb federt das gepreßte Vlies nach der Entlastung entsprechend dem Rückfederungsverhalten der einzelnen Schichten auf. Nach Abschluß der Hydratation stellte sich eine Enddicke von etwa 12 mm ein. Die Dicke der Einzelschichten betrug jeweils etwa 2 mm für die obere und untere Deck schicht sowie etwa 8 mm für die Mittelschicht. Die Roh dichte der fertigen Baustoffplatte betrug nach ihrer Trocknung 950 kg/m³, ihre Biegefestigkeit 6,5 N/mm².

Das Rohdichteprofil dieser Baustoffplatte zeigte maximale Rohdichten von ca. 1270 kg/m³ in den Deck schichten und eine mittlere Rohdichte der Mittelschicht von ca. 830 kg/m³, was zu einer integrierten Dichte von 951 kg/m³ führt. Die unterschiedlichen Rohdichten sind das Resultat des unterschiedlichen Verdichtungs-/Rück federungsverhaltens der Einzelschichten. Dieses hängt von verschiedenen Faktoren, u. a. dem Faseranteil, ab. Durch Wahl der Faktoren läßt sich eine gewünschte integrierte Dichte bzw. ein gewünschtes Dichteprofil einstellen.

Ein Versuch, der nicht mit Papierfasern, sondern mit Holzfasern durchgeführt wurde, zeigte analoge Ver hältnisse.

Claims

1. Dreischichtige Baustoffplatte auf Gipsbasis, die als Wandplatte oder Deckenplatte einsetzbar ist, bestehend aus
einer unteren Deckschicht, hergestellt aus einer Gipsbindemittel/Faser-Mischung mit einem Faseranteil von 10 bis 25 Gew.-%,
einer Mittelschicht, hergestellt aus einer faserreichen Gipsbindemittel/Faser- Mischung mit einem Faseranteil von 35 bis 60 Gew.-%,
einer oberen Deckschicht, hergestellt aus einer Gipsbindemittel/Faser-Mischung mit einem Faseranteil von 10 bis 25 Gew.-%,
wobei die Baustoffplatte im Schnitt eine Verdichtungsstruktur aufweist, die der gleichzeitigen Verdichtung aller drei Schichten entspricht, wobei zumindest die Mittelschicht unter der Wirkung ihrer als porenbildende Federn funktionierenden Fasern aufgefedert ist.

2. Baustoffplatte nach Anspruch 1, wobei die untere Deckschicht den gleichen Faseranteil aufweist wie die obere Deckschicht.

3. Baustoffplatte nach Anspruch 1, wobei die untere Deckschicht einen größeren Faseranteil aufweist als die obere Deckschicht.

4. Baustoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mittelschicht einen Faseranteil von etwa 50 Gew.-% aufweist.

5. Baustoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fasern aus Papierfasern, z. B. Altpapierfasern bestehen.

6. Verfahren zur Herstellung von Baustoffplatten nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die untere Deckschicht, die Mittelschicht und die obere Deckschicht aus den angegebenen Mischungen kontinuierlich zu einer Preßgutmatte aufeinander gestreut werden, wobei die Preßgutmatte nach Zugabe des Hydratationswassers nach einer vorgegebenen Preßzeit so verpreßt wird, daß zumindest in bezug auf die Mittelschicht am Ende der Preßzeit die Hydratation noch nicht abgeschlossen ist oder noch nicht begonnen hat, und wobei ein Auffedern von zumindest der Mittelschicht unter der Wirkung ihrer als porenbildende Federn funktionierenden Fasern zugelassen wird, ehe die Hydratation abgeschlossen ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Preßgutmatte im Preßspalt zwischen endlos umlaufenden Preßbändern einer kontinuierlichen Presse zu einem kontinuierlichen Baustoff plattenstrang gepreßt wird, der den Preßspalt verläßt, ehe zumindest in bezug auf die Mittelschicht die Hydratation abgeschlossen ist oder begonnen hat.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei auf die Preßgutmatte unmittelbar vor dem Einführen in die Presse das Hydratationswasser aufgegeben wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Deckschichten mit einem Gipsbindemittel gestreut werden, welches schneller abbindet als das Gipsbindemittel für die Mittelschicht.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mit einem Gipsbindemittel der Gruppe "Calciumsulfat- Alphahalbhydrat, Calciumsulfat-Betahalbhydrat" oder Mischungen davon gearbeitet wird.