DE2528207A1

DE2528207A1 - Faserverstaerkte platte und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE2528207A1
Application number: DE19752528207
Authority: DE
Inventors: David Langford Gillespie
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-26
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2352665A1; US4065597A; ES439064A1; CA1043645A; AU8227175A; BR7503938A; JPS5118125A; SE418739B; GB1520411A; FR2352665B1; ZA753813B; SE7507223L

Description

Die ^rfindung betrifft faserverstärkte Mörtel··, ins ties. Gipsnörtelplattt-n sov'ie Verfahren zu ihrer Herstellung.

Platten aus Kunststoff, die rnit Glasfasern verstärkt sind, v/erden i?i Bauwesen vielfältig angewandt, beispielsv/eise bei der Raumabtoilun.r: und tni Deckenkonstruktionen, wobei sie einen komplexen Aufbau aufv/eisen, um zur Beleuchtung und anderen Zwecken dienen zu können. Dcrarti.r'o Platten sind jedoch aufgrund ihres Aufbaues brennbar und die verwendeten Zusätze, uia sie feuerfest oder feuerhemmend zu machen, führen bei einem Brand häufig zur Entwicklung giftir-er Dämpfe. Darüber hinaus neigt der Kunststoff in den Platten, unabhängig von den Eigenschaften aufgrund der Zusatzstoffe,

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INSPECT»

zur Entwicklung erheblicher Rauchmengen, wenn die Platte hohen Temparatüren ausgesetzt ist.

Ss ist bereits vorgeschlagen worden, glasfaserverstärkte Gipsverputzplatten, Formteile und exiirudierte Teile für Bauzwecke zu verwenden, beispielsweise zur Herstellung von Wänden, Boden, Decken oder Dachkonstruktionen, Türen und Zellen. Diese Artikel waren jedoch ersichtlich nur als Substitute für Matten oder andere Verputzplatten oder als deren Äquivalente gedacht und als solche hatten sie eine beträchtliche Dicke, was zur Folge hatte, daß sie nicht nur sehr schwer und dicht waren, sondern daß auch das Überschußwasser, welches notwendig war, um eine adequate Benetzung der Glasverstärkung zu erreichen, die Verwendung schwerfälliger, umständlicher Produktionstechniken erforderlich machte, um dieses Überschußwasser wieder zu entfernen. Die 3Sntfernung des Wassers durch Vakuum führte zu einem jüinziehen von Luft und zur Schaffung kleiner Hohlräume und Oberflächenfehler. Schließlich führten die vorstehend genannten Herstellungsverfahren auch zu einer sehr schlechten Oberflächengüte infolge einer Freilegung des Glases an der Oberfläche vom Gips und als nicht ebene Artikel konnten lediglich einfache zweidimensional gefaltete Formen hergestellt werden.

Der Lrfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine dünne Schicht einer verstärkten Verputz- oder Gipsplatte gute Festigkeitseigenschaften aufweisen kann und daß eine dünne Platte leichter hergestellt v/erden kann als eine dicke Platte, da das Überschußwasser

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einfach durch Erhitzen entfernbar ist. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß es bei dünnen Platten nicht notwendig ist, Vakuum oder Druck anzuwenden, um das Auftreten von Hohlräumen und Blasen zu vermeiden und dai3 es gleichzeitig möglich ist, eine dickere Paste zu verwenden, deren "wassergehalt näher an der stoechioinetrischen Menge liegt, die zur Hydration benötigt wird.

I3rfindungsgemäß ist daher eine dünne Platte von faserverstärktem Gips vorgesehen, die normalerweise eine Dicke aufweist, die vorzugsweise nicht größer ist als 5 mm. Als Verstärkung sollen vorzugsweise Glasfasern verwendet werden.

In Weiterbildung der Erfindung kann eine Gipsplatte vorgesehen

durch

sein, diefeine einfaserige, kontinuierliche Giasfascrlitze versteift ist. Sine einfaserige, kontinuierliche Glasfaserlitze wird anstelle einer konventionellen Matte aus zerhackten Fasern verwendet, in welcher Faserbündel die Verstärkung bewirken.

Vorzugsweise werden Glasfasern in Form einer Matte verwendet. Der bevorzugte Mattentyp ist die dünne Ausführungsform, die als Gewe-

wirke
be oder Ge-V~"bekannt ist und die die Herstellung von Platten mit feinen, glatten Kanten ermöglicht, wobei normalerweise mehrere Schichten verwendet werden. Zur Erzielung einer noch höheren Festigkeit können Bänder aus Kohlenstoffasern zwischen zwei Glasgewebelagen angeordnet sein. Es hat sich gezeigt, daß der optimale Anteil der Verstärkung 4 Gewichtsprozent beträgt.

Gemäß einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine der-

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artige Platte durch Imprägnierung einer FaserverStärkung mit einem Gipsschlamm gegeneine Formoberfläche und anschließende Trocknung der imprägnierten FaserverStärkung hergestellt.

Die Faserverstärkung kann auf eine Formoberfläche aufgebracht sein und die Gipsmasse wird darauf beispielsweise durch Aufbürsten oder

erfolgt

Aufsprühen gebracht» AnschließendT^me Erwärmung , um die so imprägnierte Verstärkung zu trocknen. Da eine Temparatur oberhalb 40° C für die Eigenschaften hydradierten Gipsmörtels schädlich ist, sollte eine: Temparatur unterhalb dieses Wertes benutzt v/erden.

Die Gipsmasse kann auf die Formoberfläche aufgebracht und anschliessend die FaserverStärkung auf die Masse aufgelegt werden, um durch Anwendung von Druck die Verstärkung durch die Gipsmasse gegen die Formoberfläche zu drücken.

Als bevorzugter Gips dient Autoklav-Gips und dieser wird wiederum vorzugsweise mit einem nicht schäumenden Netzmittel verwendet, um den Kontakt der Kristalle mit den Glasfasern zu verbessern sowie mit einem Trockenverzögerer, beispielsweise Natriumeitrat, um die Herstellung der Platte durch Aufeinanderlegen der einzelnen Schichten beenden zu können, bevor das Abbinden einsetzt.

Während für manche Anwendungszwecke eine .starre Platte gewünscht wird, kann in. einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung auch eine dünne, flexible faserverstärkte Gipsplatte vorgesehen sein.

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Eine derartige flexible Platte wird durch fortschreitende Anwendung von Biegespannungen über die ausgehärtete Platte erreicht, beispielsweise durch Rollen der vorstehend beschriebenen, dünnen starren Platte in einer oder mehreren Richtungen zwischen metallischen Druckrollen, um auf diese Weise eine Verbiegung über einen Winkel von bis zu 10° hervorzurufen. Wird eine Rollung lediglich in einer Richtung vorgenommen, so ist die gerollte Platte flexibei nur in einer Richtung nach Art einer Wellplatte. Wird die Platte dagegen biaxial gerollt, so kann sie sich anschließend bei Spannungen in alle Richtungen verbiegen. Ein dreidimensionaler Körper kann schließlich durch Verwendung eines auf die Formoberfläche aufgesetzten Vibrators gespannt und damit flexibel gemacht werden«,

Es hat sich gezeigt, daß eine derartige flexible oder gedehnte Platte eine stark verbesserte Stoßbeständigkeit aufweist, die einen sehr guten Schutz gegen Beschädigungen und eine verbesserte Feuerfestigkeit mit sich bringt. Die Erklärung für das Erreichen dieser bemerkenswerten Eigenschaften scheint darin zu liegen, daß die Bindung zwischen den hydradierten Gipskristallen und der Verstärkung aufgebrochen ist und eine sehr geringe Relativbewegung zwischen der Verstärkung und den benachbarten Kristallen beim Verbieten der Platte ermöglicht. Die bestehende Freiheit, daß sich die Fasern _oeringfü£ig innerhalb der durch die anschließenden Kristalle gebildeten Tunnel bewegen können, gestattet es, einen Stoß oder Schlag voa eigentlichen Angriffspunkt weg zu übertragen, so daß er leichter ohne Zerbrechen des Materials absorbiert werden kann. Die Proiheit der Fasern scheint darüber hinaus auch dafür

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verantwortlich zu sein, daß das unverbogene· Material, das einem thermischen Schock oder einer Expansion ausgesetzt ist, nicht zerbricht und springt, wie es bei starren Platten der Fall ist. Entsprechend kann eine derartige gedehnte, flexible Platte als feuerbeständige Umhüllung, beispielsweise für Schaumglas oder ein ^:-r\;.·...>> poriges Paneel,zur Bildung eines starren Sandwichs verwendet werden.

Eine Vielzahl derartiger Platten oder Laminate, die jeweils in nur einer Richtung gerollt sind, kann schichtweise aufeinandergelegt und miteinander verbunden werden, wobei man geeignete Kleber, v/ie beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Leim, verwendet, derart, daß benachbarte Laminate abwechselnd in Ebenen gerollt worden sind, die senkrecht aufeinander stehen. Eine derartige Struktur, die Sperrholz ähnelt, hat eine gute Feuerbeständigkeit und ist zur Verwendung in feuersicheren Safes sowie als Verkleidung für feuerhemmende Türen usw. besonders geeignet.

Verglichen mit glasverstärkten Kunstharzplatten weisen die erfindungsgemäßen Gipsplatten folgende Vorteile auf:

1. niedrigere Kosten, da der Preis des Rohmaterials Gips etwa nur 1/20 des Preises von kunstharzbildenden Materialien auf der Basis von Öl beträgt.

2. Geringeres Gewicht, da das Gev/icht der Gipsplatte etwa nur 2/3 dos Gewichts einer vergleichbaren Kunstharzplatte und nur 1/4 der bekannten, eingangs diskutierten Gipsplatten beträgt.

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Diese'Leichtigkeit ist nicht nur im Hinblick auf die Reduzierung von Transportkosten von Bedeutung, sondern auch im Hinblick auf die Reduzierung der Baukosten selbst durch Erleichterung der Last, die vom Tragrahmen des. Gebäudes aufgenommen v/erden muß.

3. Völlige Unbrennbarkeit, nicht nur im Sinne einer Feuerbeständigkeit oder bloßen feuerhemmenden Eigenschaft.

4. Die Gipsplatte kann leicht durch Anschrauben oder Annageln befestigt v/erden.

5. Die Gipsplatte läßt sich sehr einfach durch das übliche Vergipsen reparieren, einem Verfahren, das im Bauwesen längst eingeführt und bekannt ist.

6. Schließlich kann die Gipsplatte in komplexer Formgebung herge-

Kuppel-

stellt v/erden, beispielsweise als j^r^~oder Deckenbauteil.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1a u. 1b zwei Stufen in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren zur Herstellung glasfaserverstärkter Gipsplatten,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen glasfaserverstärkten Platte und

Fig. 3 - eine schematische Seitenansicht einer Vorrich-' tung zum Rollen der Platte,um eine Biegung um kleine Winkel hervorzurufen.

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Bezugnehmend auf die Figuren 1a, 1b und 2 erfolgt die Herstellung einer ebenen Gipsplatte 10 unter Verwendung einer Schicht eines einfädigen, aus einer kontinuierlichen, zusammenhängenden Litze hergestellten Glasfasergewebes 12, welches von einer Vorratsrolle 12a abgerollt und auf eine ebene Formfläche 14 aufgebracht wird. 3ine Schicht eines dicken Breies 16 aus sog. "Crystalcal"-Autoklav-Gips mit einem Benetzungsmittel, wie beispielsweise einem nicht schäumenden Reinigungsmittel, und einem Abbindeverzögerer oder, im Falle einer kleinen Form, einem Beschleuniger, zum Beispiel Natriumeitrat, wird anschließend mit Hilfe einer Sprühkanone 18 über die Glasfasergewebeschicht gespritzt. Der Brei wird in die Zwischenräume der Glasfasermatte 12, beispielsweise mit Hilfe

oder einer Rollquetsche

eines Spachtels 2O,rgepreßt. üine weitere Gewebelage 12 wird auf die mit Gipsschlamm imprägnierte erste Schicht aufgelegt und anschließend wiederum eine neue Gipsschicht aufgebracht. Dieses Verfahren v/ird noch dreimal wiederholt, wobei darauf hingewiesen sei, daß es ähnlich dem Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffplatten ist. Die letzte Gewebeschicht wird jedoch nicht mehr mit Gipsschlamm imprägniert, sondern soll nur noch den Gips von den vorhergehenden Schichten absorbieren. Als Fiberglasmatte 12 dient vorzugsweise eine Sorte mit weniger als etwa 0,5 Unzen/Quadratf uß.

Falls gewünscht, können Bänder aus Kohlenstoffasern, ungefähr 5 cm breit und 7*5 cm beabötandet, zwischen zwei Glasfasergewebeschichten eingebracht werden. Nachdem der Schichtaufbau beendet ist, wird der Gips durch Erwärmung unter Verwendung eines Heizgebläses

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getrocknet worden, wobei darauf geachtet werden soll, da3 die Temperatur der Schicht 40° C nicht übersteigt. Beim Abnehmen der Schicht 10 von der Formoberfläche stellt man fest, daß die Oberfläche vollständig glatt ist, trotz der Tatsache, daß die Verstärkung vor Aufbringen des Gipsbreies auf die Formfläche aufgelegt war, während die andere nicht in Kontakt mit der Formoberfläche stehende Oberfläche immer noch eine akzeptable Glätte aufweist.

Durch das anfängliche Aufbringen einer Verstärkung auf die Formoberfläche wird eine maximale Festigkeit erreicht, da die äu3erste Hautschicht verstärkt ist, im Gegensatz zu konventionellen Gips- oder Fiberglasplatten, die eine nicht verstärkte Lage aufwiesen, welche bei Spannungen leicht reißt oder springt. Dieser Nachteil ist bei der¹ vorliegenden Urfindung vermieden. Die verstärkte Schicht auf der Rückseite der Platte, die durch die letzte Gewebeschicht gebildet wird, gibt der Platte eine Struktur entsprechend einem Doppel-T-Profilträger.

Geuäß einem v/eiteren, erfindungsgemäßen Verfahren-,wird eine Schicht aus Gipsschlamm übor die Formoberflache 11 gespritzt und eine Glasfasermatte aus einer einfaserigen, kontinuierlich verwebten Litze übor diese Schicht gelegt und dann durch sie hindurch gedrückt, urn im Effekt eine Platte ähnlich zu der zu erhalten, die gomäB der obigen Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren 1a und 1b hergestellt worden ist.

"..^:enn beiüseits eine sehr glatte Oberfläche gewünscht v/ira, so kann

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dies dadurch erreicht v/erden, daß zum Schluß noch eine Fonnfläche unter Druck aufgelegt wird, nachdem der Schichtaufbau "beendet ist.

Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren ergibt sich eine starre Gipsplatte von ungefähr ■ ,3 mm Dicke. Diese kann durch die weiter vorne beschriebene Anwendung eines Rollverfahrens flexibel gemacht werden. Wenn Kohlenstoffasern mit verwendet worden sind, sollte vorzugsweise die Rollung der Platte nicht in Richtung der Fasern erfolgen.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Rollen einer Platte 10 zwischen gegenläufig rotierenden Metalldruckrollen 22a und 22b und unter einer Führungsrolle 24, wodurch die Platte 10 in der Zeichnung nach unten und dann nach oben zwischen den Rollen 26 und 28 jeweils um einen ^T;iinkel von etwa bis zu 10° gebogen wird. Nachdem die Platte die verschiedenen Rollen passiert hat, zeigt sie eine Flexibilität in einer Richtung nach Art einer Wellplatte. Wenn die Platte 10 biaxial gerollt wird, so ergibt sich eine Flexibilität in allen Richtungen.

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Claims

Patentansprüche;

Ϊ) Faserverstärkte Gipsplatte, dadurch gekennzeich-

gleich

net, daß ihre Dicke kleiner odescp~*min ist.

2. Platte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Fasern Glasfasern sind.

3. Platte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserverstärkung eine einfädige, kontinuierliche Glasfaserlitze enthält.

4. Platte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfaserverstärkung in Form einer Matte verarbeitet ist.

5. Platte nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Verwendung einer gewebten Glasfasermatte.

6. Platte nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasermatte eine Graduierung von weniger als 0,5 Unzen/Quadratfuß aufweist.

7. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Verstärkung mit Kohlenstoffasern.

3. Verfahren zur Herstellung einer Gipsplatte nach einem der An-.oprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß eine Faserverstär-

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kung mit einem Gipsschlamm gegen eine Formfläche imprägniert und die so imprägnierte Verstärkung zum Trocknen erwärmt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Verwendung von Autoklav-Gips.

10. Verfahren nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fasernatte auf die Formfläche aufgebracht und anschliessend mit Gipsschlamm imprägniert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gipsschlamn auf die Formoberfläche aufgebracht, darauf eine Fasermatte aufgelegt und diese unter Druck durch die Gipsmasse hindurch gegen die Formoberfläche gepreßt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Matte auf die imprägnierte erste Matte aufgebracht und ihrerseits mit Gipsschlamm imprägniert wird und daß diese Fertigungsstufen des Aufbringens und Imprägnierens weiterer Matten solange wiederholt wird, bis die gewünschte Dicke der Platte erreicht ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abschluß der Schichtung bildende Fasermatte dadurch imprägniert wird, daß man ihr ermöglicht, den bereits auf die darunterliegenden Matten aufgebrachten Gips zu absorbieren.

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14. Verfahren zur Herstellung einer flexiblen Platte aus faserverstärktem Gips, insbes. nach einem der Ansprüche G bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine faserverstärkte Gipsplatte Spannungen unterworfen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung dadurch angewandt wird, daß die Platte Vibrationen ausgesetzt ist.

1o. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte in wenigstens einer Richtung so gerollt wird, daß sie sich dabei verbiegt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbiegung der Platte bis zu einem V/inkel von ungefähr 10° d.urchge führt wi rd.

13. Platte nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens zwei Platten zusammengesetzt ist, die ihrerseits durch Rollung in einer Richtung flexibel gemacht worden sind, wobei die Rollrichtung aufeinanderfolgender Platten jeweils senkrecht zueinander gerichtet ist.

19. Platte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Deckenelement.

20. Platte nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch ihre Verwendung für die beiden Außenschichten eines Türblattes.

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