SE441610B - Byggmaterialskiva med en kerna av cementartat material, sasom gips, och forfarande for framstellning derav - Google Patents

Description

8664007-4 I den kanadensiska patentskriften 993 779 föreslås att forma gipsskivor genom att avsätta en uppslamning av gips på ett ark av oorganiska fibrer på ett transportband och därefter anbringa ett andra ark av likadana fibrer och pressa det hela mellan val- sar för att få uppslamningen att tränga igenom fiberarken vid gränsområdet till uppslamningen. Det har visat sig att denna tek- nik endast leder till partiell och oregelbunden penetrering och den resulterande skivan får en ojämn yta, i vilken såväl fibrer som gips är synliga.

I den amerikanska patentskriften 3 993 822 beskrivs en av flera skikt uppbyggd gipsskiva, där en kärna av gips och armeringsfib- rer på ena sidan är överdragen med ett ark av glasfiberfilm eller klistrad papp och på andra sidan med en glasfiberduk och ett ark av glasfiberflis, klistrad papp, folie eller papper. I båda fal- len är arket av flis eller alternativt material beständigt mot pe- netrering av gips och produkten formas genom att de olika arken och kompositionerna läggs i tur och ordning på ett formningsbord och transportband. Produkten uppvisar en ytstruktur som i varje enskilt fall bestäms av de yttre arken, vilka i sin tur kan vara endast otillräckligt bundna till kärnan.

I den brittiska patentskriften 2 013 563 beskrivs framställning av gipsskivor, som på ena sidan har ett konventionellt ytskikt av papp (papper), på vilket kärnslurryn hälls på konventionellt sätt, medan ett glasfiberark anbringas ovanpå kärnslurryn och pressas in i densamma med hjälp av kammar. Hos denna produkt utgöres det ena ytskiktet av papper och har samma egenskaper som konventionel- la gipsskivor, medan det andra ytskiktet är av gips och i huvud- sak oskyddat mot nötning och annan mekanisk pâkänning.

I den brittiska patentskriften 2 004 807 beskrivs en teknik att framställa en tunn, armerad gipsskiva, varvid en mjuk glasfiber- väv övertäcks med gipspulver, det hela underkastas vibration för att gipskristallerna skall kunna tränga igenom väven, varefter det hela besprutas med vatten under fortsatt vibration för att åstad- komma en god sammanblandning mellan gips och vatten i Väven. Gip- sen stelnar under bildning av en armerad gipsskiva, i vilken fib- rerna är fördelade genom hela skivans tjocklek. seo4oo7~4 Målet för uppfinningen var att ta fram en ny byggmaterialskiva, som ej uppvisar nackdelarna hos förut kända skivor och som kan framställas med god ekonomi.

Det har visat sig att detta kan uppnås medelst en byggmaterial- skiva innefattande en kärna av hårdnct, cementartat material, så- som gips, och en arkformad oorganisk fiberarmering inbäddad i en- dera av eller båda ytskikten hos kärnan, vilken skiva känneteck- nas av att den arkformade oorganiska fiberarmeringen är impregne- rad med material från kärnan och att kärnmaterialet når fram till och bildar en kontinuerlig film på utsidan av fiberarmeringen.

Uppfinningen hänför sig även till ett förfarande för framställning av en byggmaterialskiva, innefattande en kärna av cementartat ma- terial, såsom gips, och en arkformad oorganisk fiberarmering in- bäddad i endera av eller båda ytskikten hos kärnan, vilket förfa- rande kännetecknas av att den arkformade oorganiska fiberarmerin- gen bringas i kontakt med endera eller båda sidorna av ett skikt av en vattenuppslamning av det cementartade materialet mellan mot- stående stödytor och att åtminstone en av dessa stödytor i kontakt med fiberarmeringen underkastas vibrering tills uppslamningen har trängt in genom armeringen och bildar en kontinuerlig film på ut- sidan av armeringen.

Fiberarmeringen kan antaga vilken som helst av ett flertal olika former, t.ex. ett genombrutet ark eller film av ett i och för sig ogenomsläppligt material, men utgöres företrädesvis av ett fiber- material och allra helst mineralfibermaterial.

Kärnan behöver ej innehålla fiber men små kvantiteter kan ingå för att förbättra dess sammanhållning. Fibrernas bidrag till ski- vans hållfasthet blir störst när de befinner sig vid eller nära skivans yta, varför den maximala hállfasthetsökningen som kan upp- nås med användning av en given kvantitet fibrer erbjuds genom an- vändning av en fiberarmering inbäddad omedelbart innanför kärnans yta.

Armeringsfibrerna är företrädesvis glasfibrer och kan föreligga i form av vävt eller stickat tyg men är företrädesvis i form av ett fiberflortyg sammanhâllet av ett lämpligt konstharts. 8304967--4 Att bädda in fibrerna i gränsskiktet till kärnan och bilda en kontinuerlig form av det cementartade materialet över den gör att detta blir slätare på den färdiga skivan men samtidigt är ändå fibrerna koncentrerade i det mest effektiva området så nära ski- vans yta som möjligt.

Förfarandet enligt uppfinningen kan lätt genomföras kontinuerligt för framställning av skivan på ett löpande band. Företrädesvis ma tas en fiberarmering fram på en stödyta, därefter anbringas kärn- skiktet av uppslamningen och därefter en andra fiberarmering och det hela matas sedan under en andra stödyta och hela skivstruktu- ren matas sedan mellan stödytorna, medan lämpliga områden av ytor- na underkastas vibration. Den resulterande skivan kan sedan brin- gas att hårdna, skäras upp och torkas på konventionellt sätt.

Det har vidare framkommit att den kontinuerliga filmen av cement- artat material, som formats genom penetrering av fiberarmeringen med uppslamningen under inverkan av vibrationer, vanligen trycks samman eller förtätas och är hårdare och mindre poröst än materia- let i skivans kärna. Detta kan tillskrivas ett ökat tryck vid ytan, vars existens ger sig till känna genom migreringen av uppslamningen genom fiberarmeringen, vilket tyder på en tryckgradient i den rikt- ningen.

Som tidigare nämnts skall fiberarmeringen ligga nära ytan och tjock- leken på den där över anordnade kontinuerliga filmen överstiger fö- reträdesvis ej 2 mm eller 1 mm utan den kan vara så tunn som möj- ligt förutsatt att tillräckligt med uppslamning eller slurry finns för att den skall få en önskvärd yta på den färdiga skivan. Ytan kan ha en slät eller en godtyckligt mönstrad textur alltefter ytan på transportbandet eller annan stödyta som används. Den förtätade strukturen gör att man kan uppnå en fin ytfinish. Kärnan kan ha vilken som helst önskad tjocklek, t.ex. av samma storleksordning som vanliga gipsskivor.

Föredragna fiberarmeringar är fiberflor av glasfiber. Detta kan va- ra hartsbundet, t.ex. med karbamid-formaldehyd, såsom vanligen är fallet med glasväv. Sådan väv kan ha en vikt av ca 60-80 g/m2 men detta värde är på intet sätt kritiskt och fibrer med en diameter av t.ex. 10-20 pm är lämpliga. Två sådana vävar representerar så- 8004007-4 lunda en kvantitet fibrer av 120-160 g/m2 skiva, som med en stan- dardtjocklek på skivan av 9 mm kan vara 1-2%, räknat på vikten gips i skivan. Denna relativt ringa mängd fibrer understryker de ekono- miska fördelarna med uppfinningen till följd av den ringa kvantite- ten använd fiber och skivans hâllfasthet kan regleras allt efter hâllfastheten på den använda väven.

Fibrerna i fiberflortyget kan vara antingen godtyckligt fördelade eller orienterade. I det första fallet kommer skivan att uppvisa i huvudsak samma brotthållfasthet i längdriktningen (maskinriktningen) som i tvärriktningen. I det senare fallet kan skivan uppvisa högre hållfasthet i längdriktningen än i tvärriktningen. Den liknar i det- ta avseende konventkxælla gipsskivor även om skivans medelhållfast- het avsevärt kan höjas efter önskemål. Sålunda ger ett fiberflortyg med godtyckligt fördelade fibrer och vikten 60 g/m2 anbringad på båda sidorna en skiva med ungefär samma hållfasthet i båda riktnin- garna men som är högre än hållfastheten i tvärriktningen hos konven- tionella gipsskivor men lägre än hâllfastheten i längdriktningen hos desamma. Det senare värdet överskrids om en väv med vikten 80 g/m2 används. En längdorientering av fibrerna hos fiberflortyg vägande 60 g/m2 ökar skivans hållfasthet i den riktningen under motsvarande reduktion i tvärriktningen och härigenom kan en nära anslutning till hållfastheten hos konventionella gipsskivor uppnås. Genom att så- lunda variera arten av fiberflortyg kan skivan göras starkare i en speciell riktning eller kan extra styrka uppnås på önskade ställen, t.ex. utmed skivans kanter, genom att använda fiberflortyg med där- till anpassad fiberfördelning.

Glasfiberväv kan användas men den är dyrare och/eller mindre effek- tiv än fiberflortyg.

Uppslamningen eller slurryn för kärnan kan innehålla liten mängd glasfibrer, t.ex. 0-3 vikt-%, räknat på vikten gips för att öka vidhäftningen men kan som konventionella gipsskivor sakna innehåll av fibrer.

Skivor tillverkade enligt uppfinningen med användning av mineral- fibertyg eller -dukbana kräver ej det ytskikt av papper som konven- tionella gipsskivor uppvisar eller något innehåll av stärkelse i 8IJO4Clf87-4 slurryn för kärnan. De kan sålunda vara helt av icke förbrännbart material och torksteget vid framställningen därav kan vara rela- tivt kortvarigt med åtföljande fördelar beträffande energiåtgång.

Tillgängliga fiberflortyger av glasfiber är vanligen tillräckligt porösa för att tillåta penetrering av tillräcklig mängd slurry un- der inverkan av vibrationer för bildande av den önskade ytfilmen.

Penetreringen kan fås att öka genom att perforera tyget innan det anbringas mot slurryn. Penetreringen kan också befrämjas genom att man förvärmer slurryn eller försätter slurryn med ytaktiva medel.

Det är möjligt att impregnera fiberarmeringen innan den tillföres uppslamningen för kärnan med ytmodifierande tillsatser, såsom vat- tenavstötande medel och förstärkningsmedel, t.ex. konsthartser.

Om det impregnerade skiktet ej får torka innan det tillföres upp- slamningen för kärnan, kommer den senare under sin passage genom skiktet att medbringa åtminstone en del av i skiktet närvarande tillsatser, så att dessa på ett ofta önskvärt sätt modifierar yt- filmen av gips (eller annat cementartat material). Om sålunda ett vattenavvisande medel tillföres fiberarmeringen, kan en vattenavvi- sande yta formas med användning av mycket mindre mängd tillsats än vad som skulle vara nödvändigt, om tillsatsen ingick i slurryn för kärnan på konventionellt sätt.

De transportband, mellan vilka skivan formas, bör vara av ett ma- terial, mot vilket gipsuppslamningen ej häftar vid. De flesta trans- portbandmaterial av plast är lämpliga. Banden är företrädesvis böj- liga för att göra det möjligt för lokala vibrationer att överföras till skivan efter det att tyget förts mot slurryn för kärnan.

Vilken som helst vibreringsanordning kan användas. För närvarande är det mest lämpligt att använda horisontella roterande axlar med vinklad tvärsektion monterade för att uppbära baksidorna av trans- portbanden. Förutom enkla mekaniska anordningar kan andra vibra- torsystem inkluderande ultraljudsystem användas.

En föredragen metod för framställning av en gipsskiva med närmast ytskiktet ett inlägg av mineralfiberflortyg enligt uppfinningen be- skrives med ett exempel nedan under hänvisning till bifogade rit- ningsfigurer.

Av ritningsfigurerna visar fig. 1 schematiskt från sidan en anord- ning för framställning av gipsskivor enligt uppfinningen och fig. 2 schematiskt i sektion (ej skalenligt) en byggmaterialskiva en- ligt uppfinningen.

Under hänvisning till fig. 1 inmatas vatten 10, beta-hemihydrat- gips 11 med konventionella tillsatser och upp till 3% huggna glas- fibrer 12 av önskad längd i en blandarenhet 13 omfattande ett tråg med bandtransportör 14 och omrörare 15 i konventionella proportio- ner och utmatas kontinuerligt ur blandaren som en likformig upp- slamning.

Om mindre andel huggen glasfiber eller ingen fiber alls tillföres kärnan, behöver blandarenheten 13 ej användas. I stället kan en enkel skruvblandare eller roterande plattblandare av Ehrsam-typ 13a användas, varvid utmatningen på dukbanan 21 sker via en trans- portränna 13b.

En fiberarmering av glasfiber-tissue 17 tillföres från en rulle 18 och läggs ovanpå returbanan från en övre bandtransportör 19. En andra bana av glasfiber-tissue 21 tillföres från en rulle 22 till ytan hos ett undre transportband 23. Transportbanden är lämpligen tillverkade av polypropen och försedda med bandrengörare 24 resp. 25 och drivs i den riktning, som anges av pilarna. Sträckor av band med fyrkantig tvärsektion fast anordnade utmed sidokanterna hos det undre bandet 23 har till uppgift att innesluta uppslamningen och bestämma bredden på skivan.

Den av blandarenheten 13 tillförda gipsuppslamningen bildar en “materialuppdämning" 26 mellan de åt samma håll löpande banden 19 och 23 och skikten av glasfiber-tissue 17 och 21 vid inträdet till spalten mellan paret av transportörer. Vid detta inträde passerar banden över och i kontakt med vibratorer 27, som exempelvis kan ha formen av axlar med fyrkantig sektion som roterar med en hastig- het av t.ex. ca 1000 varv/min. Genom den av vibratorerna 27 åstad- komna vibrationen genom vatten kommer banorna 17 och 21 att bli inbäddade i respektive ytor av uppslamningen och denna tränger in i och genom banan och bildar kontinuerliga filmer i kontakt med transportbanden på ömse sidor om den sammanpressade produkten in- nefattande kärna och tissue. 8804007-4 Den mellan banden 19 och 23 transporterade banan passerar sedan en vals 28 för justering av erforderlig tjocklek och när gipsbanan nått fram till slutet av transportbanden har den stelnat tillräck- ligt och den resulterande skivan 29 delas upp i längder och matas till en kontinuerlig tork för fortsatt konventionell bearbetning.

Resultatet blir en gipsskiva med en l stort sett konventionell kär- na 31 och släta ytskikt 32 med minimal tjocklek men högre densitet över de fiberartade dukbanorna 33. Fiberarmeringen är koncentrerad till ytan och förlänar skivan maximala hållfasthetsegenskaper, som kan uppnås med en bestämd vikt fiber per enhetsarea skiva. De hår- da, täta ytskikten 32 förlänar skivan en hög finish.

Vid ett representativt exempel på en skiva framställd på ovan be- skrivet sätt försågs gips med nominella tjockleken 9 mm med ett skikt av karbamid-formaldehydbunden tissue med vikten 60 g/m2 for- mad av glasfiber med diametern 13 pm. Med en kärna innehållande 0,3 vikt-% huggen glasfiber (en valfri parameter) låg skivans brottmo- aul via 7,3 N/mmz i såväl länga- som tvärriktningen.

En enligt uppfinningen tillverkad skiva uppvisar en sammanpressad yta, vars struktur undersökts i mikroskop. Bilder med användning av svepelektronmikroskop har visat att ytskiktet av gips, som ligger ovanför banan av inbäddade glasfiber och bildats genom att uppslam- ningen trängt igenom fiberarmeringen under inverkan av vibratio- ner, är tätt och är uppbyggt av en högkompakt yttre hud med ett mindre komprimerat omrâde mellan den yttre huden och glasfiberba- nan. Kärnan är däremot mera porös, eftersom gipset omedelbart un- der glasfiberskiktet också är relativt poröst och påminner om ma- terialet i kärnan snarare än i ytskiktet.

I fallet med den speciellt framställda skivan beskriven i ovan an- givna exempel har svepelektronmikroskopiska och kvantitativa mät- ningar visat att ytskiktet ovanför glasfiberbanan är 0,17 mm tjockt och att den högkompakta, yttersta huden som bildar en del av detta skikt, var 0,03 mm tjock. Densiteten på den översta 0,1 mm av yt- skiktet (ett tunnare prov var ej möjligt att ta) var 1,158 g/cm3 och densiteten på den yttersta huden var sålunda ännu högre. Andra densitetsmätningar på samma skiva gav följande resultat: 8004007*4 Densitet hos en 1,7 mm tjock sektion omedelbart under glasfiber- banan: 1,096 g/cm3; densitet hos en 1,9 mm tjock sektion i centrum av kärnan: 1,065 g/cm3; densitet hos en 0,66 mm tjock sektion överst på skivan inkluderande fiberbanan och den yttersta huden: 0,983 g/cm3; densitet hos den ovan angivna 0,66 mm tjocka sektionen med den yttersta huden avlägsnad (dvs en sektion 0,63 mm tjock); 0,946 g/cm3 (densiteten på gipsmaterialet i glasfiberregionen är sålunda lägre än i omgivande kärna); gipsdensitet i området för glasfiberbanan (bestämd genom att lösa upp gipset med användning av zomqg saltsyra och korrige- ra för effekterna av syran pä glasfibern): 0,995 g/cm3.

Ovan angivna densitetsvärden skall jämföras med densiteten i kär- nan hos en konventionell gipsskiva, som ligger vid 0,86 g/cm3.

Det bör framhållas att även om det föreligger densitets- och poro- sitetsvariationer i det stelnade, cementartade materialet vid pas- sagen från utsidan till kärnan av skivorna enligt uppfinningen och även om man ovan talat om olika skikt eller sektioner hos skivan (t.ex. ytskikt eller film, yttersta hud och kärna), är en skiva en- ligäuppfinningen en i allt väsentligt integrerad produkt, där det stelnade cementartade materialet (t.ex. gips) bildar en kontinuer- lig och integrerad massa från den ena sidan genom den genomsläppli- ga Väven eller dukbanan till den andra sidan. Med "kärna" avses här inte bara den centrala sektionen av en skiva med den genomsläpp- liga väven eller dukbanan vid båda motstående ytregioner utan även den ekvivalenta sektionen hos en skiva uppvisande den genomsläppli- ga väven eller dukbanan vid en av dessa ytregioner.

Som ovan nämnts innehåller den arkformade, oorganiska fiberarme- ringen företrädesvis mineralfibrer, varvid glasfibrer för närva- rande är av största intresse. Att av fiberarmeringen åstadkomma en kontinuerlig film av stelnat, cementartat material, som är täta- re och mindre poröst än materialet i kärnan, till följd av att kärnuppslamningen har trängt genom fiberarmeringen som ett resultat av vibrationstekniken, kan emellertid med viss fördel även åstad- kommas med andra former av fiberarmeringar genomsläppliga för upp- slamningen. Uppslamningen kan exempelvis penetrera och forma en 85304697-44 10 kontinuerlig, förtätad film över ett perforerat ark av i sig för uppslamningen ogenomträngligt material, t.ex. ett plastark med många perforeringar.

Minst ett hartsaggregat av perlit, vermikulit och karbamid/form- aldehyd kan ingå i blandningen för kärnan. En sådan tillsats kom- mer vanligen ej att tränga igenom den genomsläppliga fiberarme- ringen.

Skivor enligt uppfinningen behöver ej uppvisa så höga densiteter som de som angivits i ovan angivna exempel men densitetsvariatio- nen följer i allmänhet ett likartat mönster.

Claims (5)

80040 07-44 t” Patentkrav

1. l. Byggmaterialskiva innefattande en kärna (31) av hårdnat, cementartat material, såsom gips, och en arkformad oorganisk fiberarmering (33) inbäddad i endera av eller båda ytskikten hos kärnan (31), k ä n n e t e c k n a d av att den ark- formade oorganiska fiberarmeringen (33) är impregnerad med material från kärnan (31) och att kärnmaterialet når fram till och bildar en kontinuerlig film (;2) på utsidan av fiberarmerin- gen (33).

2. Byggmaterialskiva enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d_ av att den arkformade, oorganiska fiberarmeringen innefattar mineralfibrer, företrädesvis glasfibrer och helst ett harts- bundet fiberflortyg av glasfiber.

3. Förfarande för framställning av en byggmaterialskiva enligt krav l innefattande en kärna av cementartat material, såsom gips, och en arkformad oorganisk fiberarmering inbäddad i endera av eller båda ytskikten hos kärnan, k ä n n e t e c k - n a t av att den arkformade oorganiska fiberarmeringen (l7,2l) bringas i kontakt med endera eller båda sidorna av ett skikt av en vattenuppslamning av det cementartade materialet (26) mellan motstående stödytor (l9,23) och att åtminstone en av dessa stödytor i kontakt med fiberarmeringen underkastas vib- rering tills uppslamningen har trängt.in genom armeringen (17, 2l) och bildar en kontinuerlig film på utsidan av armeringen.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att stödytorna (l9,23) är böjliga band och vibreras genom mekanisk inverkan på banden på andra sidan av uppslamningen.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a t av att fiberarmeringen (l7,2l) impregneras med vattenavstötande eller förstärkande medel innan det tillföres uppslamningen av det cementartade materialet (26). ,,...,. ...du ._ “___-_-