DE3523115A1 - Verfahren zur herstellung von gipsgebundenen plattenwerkstoffen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von gipsgebundenen plattenwerkstoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gipsgebundenen
Plattenwerkstoffen.
Die Verwendung von mit Harnstofformaldehyd beleimten Spanplatten
in der Bauindustrie stößt auf immer größere Widerstände,
in erster Linie wegen der auch nach dem Einbau noch auftretenden
Formaldehydabspaltung. Auch die Brennbarkeit dieses Werkstoffes
macht dessen Einsatz in vielen Bereichen des Innenausbaus
problematisch.
In den vergangenen Jahren ist daher die Entwicklung mineralisch
gebundener Holzwerkstoffe, insbesondere in Form von Span- und
Faserplatten forciert worden. Als Bindemittel werden hierbei
verschiedene Zementsorten und Gips eingesetzt.
Obwohl die industrielle Herstellung von zementgebundenen Spanplatten
schon seit langer Zeit betrieben wird, hat sich diese
Platte auf dem Markt nur wenig durchsetzen können. Dies liegt
in erster Linie am hohen Preis und dem ungünstigen Quellungs-
und Schwingungsverhalten solcher Platten. Probleme entstehen
auch bei der Bearbeitung dieser Werkstoffe. Da bei der Herstellung
durch im Holz vorhandene Zucker- und Extraktstoffe
Abbindeschwierigkeiten hervorgerufen werden, stellt die zementgebundene
Spanplatte derzeit keine grundlegende Alternative zur
konventionellen Holzspanplatte dar.
Aussichtsreicher erscheint Gips als Bindemittel für plattenförmige
Holzwerkstoffe. Bei Bauplatten wird Gips z.Zt. in drei
Produkten eingesetzt, der Gipskartonplatte, der Gipsspanplatte
und der Gipsfaserplatte. Man kann davon ausgehen, daß in Zukunft
die Gipskartonplatte weitgehend durch die Gipsfaserplatte ersetzt
werden wird, da letztere eine Reihe von technologischen
Vorteilen aufweist. Insbesondere gibt es hinsichtlich ihrer
Verarbeitbarkeit keine Nachteile im Vergleich zu konventionellen
Holzwerkstoffen. Grundlegende Nachteile aller mit Gips gewonnenen
Holzwerkstoffe sind jedoch deren geringe Wasserresistenz,
die höhere Rohwichte und die schlechteren Festigkeitseigenschaften.
Die Tabelle 1 gibt Auskunft über die Eigenschaften verschiedener
gipsgebundener Plattenwerkstoffe und von Holzspanplatten.
Es ist bekannt, daß die Biegefestigkeit von Gipsspan- und -faserplatten
u.a. ganz wesentlich vom Wasser- zu- Gips-Wert abhängt.
Für die vollständige Rehydratisierung von Stuckgips ist ein
Mindest-Wasser-Gips-Wert von 0,17 erforderlich. Bei den bisher
auf dem Markt vorhandenen Verfahren wird jedoch mit einem erheblichen
Wasserüberschuß gearbeitet. So liegen die Wasser-Gips-
Werte bei der Herstellung von Gipskartonplatten und Gipsfaserplatten
zwischen 0,7 und 0,9. Das Wasser-Gips-Verhältnis bestimmt
wesentlich die Festigkeit abgebundener Gipse. Geringe
Wasserzugaben bewirken ein geringeres Porenvolumen und höhere
Festigkeit bei höherer Rohrdichte der Trockenmasse. Durch Verringerung
des Wasser-Gips-Wertes wird die Wasserresistenz einer
Platte jedoch nicht verbessert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
von gipsgebundenen Plattenwerkstoffen anzugeben, mit
dem die Festigkeitswerte und die Wasserresistenz von Gipsfaser-
und Gipsspanplatten soweit verbessert werden, daß diese Platten
als Substitut für konventionelle Holzspanplatten verwendet werden
können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest
eine der beiden Plattenoberflächen der zuvor gepreßten Platten
mit Carbonatanionen behandelt wird. Diese können vorzugsweise
in Form von Kaliumcarbonat in wässriger Lösung aufgetragen werden.
Durch die Behandlung der Plattenoberfläche mit Carbonatanionen
kann die Festigkeit der geformten Platte mit ihrer Wasserresistenz
entscheidend verbessert werden. Dabei läuft auch bei Raumtemperatur
mit hoher Geschwindigkeit folgende Reaktion ab:
CaSO4 × 2H2O + K2CO3 → CaCO3 + K2SO4 + 2 H2O
Der Gips an der Plattenoberfläche wird durch die Zugabe des
Kaliumcarbonats direkt umgewandelt und formt sich in Kalzit um.
Dies hat im Vergleich zum Gips eine wesentlich größere Härte.
Sie erhöht sich etwa um den Faktoor 5, und zwar von 0,15 micro
Brinell kP/mm2 auf 0,75 micro Brinell kP/mm2. Je nach Gipsgehalt
in der Plattenoberfläche, Struktur des Gipses und Intensität
der Umwandlungsreaktionen an den Plattenoberflächen können die
Plattenbiegefestigkeiten und ihr Elastizitätsmodul leicht auf
das Doppelte der unbehandelten Platte gesteigert werden. Die
Wasserresistenz der Platte und die Formstabilität können erheblich
verbessert werden. Das Aufbringen der Carbonatanionen kann
in Form einer wässrigen Carbonatlösung durch Besprühen der Plattenoberfläche,
durch Begießen oder aber durch Walzenauftragssysteme
erfolgen. Die so behandelten Platten können problemlos
auf Biegefestigkeiten von konventionellen Holzspanplatten gebracht
werden. Im Vergleich zu den Biegefestigkeiten der heute
industriell hergestellten Gipsplattenwerkstoffe können sie
leicht auf das Doppelte und höher gesteigert werden. In Bezug
auf ihr Quell- und Schwindungsverhalten sind diese Platten deutlich
besser als konventionelle Holzspanplatten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weden trockene Holzspäne
oder durch trockene Zerfaserung von Altpapier, z.B. in
einem Refiner, gewonnene Fasern mit Gips vermischt. Vor der
Formbildung der Platten wid diesem Gemisch Wasser in Mengen
zugedüst, so daß ein Wasser-Gips-Wert von 0,3 nicht überschritten
wird. Durch Variationen der Gips- und Faser- oder Spananteile
können mehrschichtige Platten hergestellt werden, in denen z.B.
in der Mittelschicht geringere und in den Außenschichten höhere
Gipsanteile vorhanden sind. Die Formung des Plattenvlieses geschieht
in konventioneller Weise durch Streuung der einzelnen
Schichten auf ein sich bewegendes Band. Es erfolgt dann eine
kalte Verpressung und anschließend eine Trocknung der Platte
im Trockner. Auf die Plattenoberfläche wird 0,5 bis 5% Kaliumcarbonat
(K2CO3) pro atro Platte (bezogen auf die absolut
trockene Platte) in wässriger Lösung aufgetragen. Die Platten
können dabei nach iher Verpressung und vor dem Auftrag der
K2CO3-Lösung getrocknet werden, wobei die Trocknung vorzugsweise
bei Raumtemperatur oder in einem Warmluftstrom erfolgt.
Die Platten können nach ihrer Oberflächenbehandlung einer Nachpressung
unterzogen werden.
Bei der Ausbildung von Dreischichtplatten mit geringem Gipsfaseranteil
in der Mittelschicht und einem hohen Anteil in den Deckschichten
können sowohl durch Zugabe von Stärke in der Mittelschicht
als auch durch die Karbonatisierungsreaktion in den Deckschichten
die Plattenfestigkeiten erheblich gesteigert werden.
Da die Verfestigungsreaktionen durch Umwandlung des Gipses erfolgen,
können daraus resultierende Festigkeitssteigerungen bei
allen gipsgebundenen Plattenwerkstoffen erreicht werden.
Altpapier wird in trockener Form in einem Refiner zerfasert. Dem
Altpapier werden bezogen auf sein atro (absolut trockenes) Gewicht
300% Gips in einem Mischer zugemischt. Zu dieser Mischung
wird Wasser zugedüst, so daß ein Wasser-Gips-Verhältnis von etwa
0,3 vorliegt. Die Mischung wird zu einem Vlies mit gleichmäßiger
Masseverteilung ausgestreut und dann mit einem spezifischen Druck
von 4 N/m2 verpreßt. Die Platte wird anschließend in einem Trockenschrank
getrocknet und dann wird auf die Oberfläche eine
dreimolare K2CO3-Lösung aufgetragen. Die Gewichtsaufnahme durch
die wässrige Lösung beträgt etwa 3%. Die Trocknung der Platte
erfolgt bei Raumtemperatur.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von gipsgebundenen Plattenwerkstoffen,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der
beiden Plattenoberflächen der zuvor gepreßten Platten mit
Carbonatanionen behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf
die Plattenoberfläche Kaliumcarbonat in wässriger Lösung
aufgetragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Gipsfaserplatten
auf Basis von Altpapier nach einem Halbtrockenverfahren
mit einem Wasser-Gipswert von ca. 0,3
durch kalte Verpressung des Gips-Fasergemisches, dadurch
gekennzeichnet, daß auf die Plattenoberfläche
0,5-5% K2CO3 pro atro Platte in wässriger
Lösung aufgetragen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Platten nach ihrer Verpressung und vor dem Auftrag
der K2CO3-Lösung getrocknet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trocknung bei Raumtemperatur erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Trocknung in einem Warmluftstrom erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Platten nach ihrer Oberflächenbehandlung
einer Nachverpressung unterzogen werden.
8. Gipsfaserplatte, hergestellt nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mittelschicht mit geringerem
Gipsfaseranteil und zwei Deckschichten
mit höherem Anteil an Gips.
9. Gipsfaserplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mittelschicht Stärke zugesetzt ist.
10. Gipsfaserplatte, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens
einer Oberfläche der Gips in Kalzit umgeformt ist.
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| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: C04B 28/14 |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PRIEHS, FRIEDRICH, 2807 ACHIM, DE PATT, RUDOLF, PR |
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| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KRAFTANLAGEN AG, 6900 HEIDELBERG, DE |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |