Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Gipskartonplatten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Für viele Verwendungen von Gipskartonplatten ist es wünschenswert, möglichst leichtgewichtige Platten einzusetzen. Hierfür hat zumindest ein Teil des Gipses einen Anteil an Poren, der maßgeblich das Plattengewicht beeinflußt. Die Porigkeit hat jedoch an der Grenzfläche zwischen Gips und Karton den wesentlichen Nachteil, daß sich der Verbund zwischen Gips und Karton und somit die Stabilität der gesamten Gipskartonplatte wesentlich verschlechtert.
Aus der WO 95/32084 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von Gipskartonplatten bekannt, bei dem der Verbund zwischen Gips und Karton verbessert werden soll. Auf eine untere Kartonbahn werden eine erste Schicht und zwei Randstreifen aus Gips mit relativ hoher Dichte sowie anschließend auf die erste Schicht und zwischen den Randstreifen eine zweite Schicht aus Gips mit relativ geringer Dichte aufgetragen. Die so gebildete Oberfläche wird geglättet und mit einer oberen Kartonbahn abgedeckt. Die weitere Behandlung erfolgt wie üblich durch Abwarten der Abbindezeit und anschließendes Schneiden und Trocknen der Platten.
Die US 2,940,505 beschreibt ein Verfahren, bei dem die Kartonbahnen jeweils einseitig mit dünnflüssigem nicht abgebundem Gips imprägniert werden und anschließend die Platte auf bekannte Weise hergestellt wird.
Der Anmelderin ist es ebenfalls bekannt, für die Herstellung von Gipskartonplatten chemisch imprägnierten Karton zu verwenden, wobei die Imprägnierung die Poren im nicht abgebundenen Gipsbrei in der Grenzschicht zum Karton zerstören soll.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie sehr aufwendig und damit mit hohen Kosten verbunden sind sowie nur unbefriedigenden Verbund zwischen Gips und Karton erzielen.
Die DE-AS 1 584 781 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von einseitig mit Rippen versehenen Gipskartonplatten, bei dem auf ein unteres, ebenes Kartonband Gipsbrei aufgetragen wird. Der Gipsbrei wird mit einem Formwerkzeug entsprechend den Rippen geformt und mit einem oberen rippenbildenden Kartonband bedeckt. Damit der Gipsbrei in die rippenbildenden Auffaltungen des oberen Kartonbands eindringt, werden diese mit von aussen wirkendem Unterdruck unterstützt. Die so gebildete Karton- Gipsbrei- Karton- Anordnung wird bis zum Erstarren des Gipsbreis geführt und gehalten und dann in Platten geschnitten. Das Verfahren betrifft nicht die Herstellung von Gipsplatten mit einem hohen Porenanteil im Gips. Der Unterdruck wird nur im Bereich der Rippen aufgebracht und wirkt somit über nur einen kleinen Teil der Breite der Anordnung.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Gipskartonplatten zu schaffen, das auf einfache Art einen sicheren Verbund zwischen Gips und Karton gewährleistet, das in der unmittelbarer Nähe zum Karton einen Gips mit relativ hoher Dichte erzeugt, während der restliche Gips eine möglichst niedrige Dichte aufweist, so daß leichtgewichtige Platten mit hoher Stabilität erzeugt werden.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die erste Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, daß nach dem Auftragen des Gipses und vor seinem Abbinden mindestens eine der Kartonbahnen an der dem Gips abgewandten Seite mit Unterdruck beaufschlagt wird, werden einerseits im Bereich des Kartons die Gasblasen im Gipsbrei zerstört. Hierdurch wird die Kontaktfläche zwischen Karton und Gips vergrößert und so der Verbund verbessert. Weiterhin wird die Dichte des Gipses zu den Querschnittsrändern der Gipskartonplatte hin erhöht, so daß die fertige Platte eine insgesamt größere Stabilität aufweist.
Andererseits wird aus dem Gipsbrei Wasser, das mit gelöstem Gips übersättigt ist, in den Karton gesaugt. Dieser gelöste Gips krisallisiert beim Abbinden und Trocknen aus und führt zu einer Vernadelung zwischen Gips und Karton, so daß hier ein inniger Verbund entsteht, der die erforderliche Biegefestigkeit gewährleistet.
Durch die beschriebenen Wirkungen der Absaugung wird insgesamt weiter erreicht, daß Gipsbrei mit hoher Porosität eingesetzt werden kann. Dies bewirkt eine erhebliche Gewichtseinsparung der fertigen Platte ohne Nachteile bei z.B. Festigkeit und Stabilität, was unter anderem für die Logistik und Handhabung der Platte mit erheblichen Vorteilen verbunden ist.
Die zweite Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 5 gelöst.
Die Vorrichtung erlaubt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
Das Einsetzen des Unterdrucks im Bereich der Formstation nach Anspruch 2 hat die größtmögliche Effektivität, weil so noch viel freies Wasser vorhanden ist.
Das Auswählen der Größe des Unterdrucks in Abhängigkeit von seiner Einwirkzeit und der Porosität des Kartons nach Anspruch 3 bewirkt, daß einerseits genügend Wasser angesaugt wird, um den gewünschten Effekt zu erreichen, und andererseits ein Kartonriß durch zu hohe Spannung infolge zu hohen Unterdrucks vermieden wird.
Durch das Vermischen zu einem Gipsbrei mit hohem Porenanteil nach Anspruch 4 können Platten mit besonders geringem spezifischen Gewicht hergestellt werden.
Die Erfindung wird anhand vereinfacht dargestellter Beispiele näher erläutert. Es zeigen
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Abwickelvorrichtungen, einer Formstation, Mitteln zum Absaugen mit mindestens einer Absaugvorrichtung, Transportvorrichtungen, mindestens einer Schneidvorrichtung und einer Trocknungsvorrichtung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in den Figuren 1 und 3 nur der Bereich der Formstation mit jeweils den Absaugvorrichtungen dargestellt.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist eine untere Kartonbahn 1 weitestgehend horizontal in die Formstation 3 und weiter zu den Transportvorrichtungen geführt. Die Formstation 3 besteht im wesentlichen aus einem Maschinengestell mit einer oben und horizontal angeordneten Platte 4, über die die Kartonbahn 1 geführt ist, mit einem Mischer 5, mit Mitteln 6 zum Formen einer Gipskartonplattenbahn 7 mit als Saugkästen 8, 9 ausgebildeten Absaugvorrichtungen der Mittel zum Absaugen. In Transportrichtung 2 (dargestellt durch Pfeil 2) hinter der Formstation 3 sind die Transportvorrichtungen mit z.B. einem Förderband 10 angeordnet.
Am Mischer 5, der oberhalb der Platte 4 positioniert ist, sind nicht dargestellte Zuführungen für Gipspulver, Wasser und Zuschlagstoffe angeordnet. Am unteren Ende des Mischers 5 an entsprechenden Öffnungen sind auf die Kartonbahn 1 gerichtete Verteilvorrichtungen 11 angeordnet.
Die Mittel 6 zum Formen weisen zwei nicht dargestellte seitliche Begrenzungsleisten auf, die in den Bereich der Platte 4 bis zu den Verteilvorrichtungen 11 und voneinander beabstandet parallel zur Transportrichtung 2 der Kartonbahn 1 verlaufen und die Breite der Gipskartonplattenbahn 7 bestimmen. Weiterhin weisen die Mittel 6 zum Formen eine Grundplatte 12, eine Druckplatte 15 und Hydraulikzylinder 16 auf. In der Höhe der Platte 4 ist die Grundplatte 12, deren in Transportrichtung 2 gesehen vordere Kante in der oberen Ebene der Platte 4 liegt und die im weiteren Verlauf flach ansteigt und dann wieder parallel zur Platte 4 verläuft. Eine obere Kartonbahn 13 ist über Umlenkwalzen 14 so geführt, daß sie ab dem Bereich der vorderen Kante der Grundplatte 12 parallel und beabstandet zur unteren Kartonbahn 1 verläuft. Oberhalb und parallel zur oberen Kartonbahn 13 ist die Druckplatte 15 angeordnet. Sie ist vertikal über die Hydraulikzylinder 16 so verschiebbar, daß der Abstand zwischen der Grundplatte 12 und der Druckplatte 15 genau der gewünschten Dicke der Gipskartonplattenbahn 7 entspricht.
Wie aus Figur 1 weiter ersichtlich ist, sind zwischen den Mitteln 6 zum Formen und dem Transportband 10 die Saugkästen 8, 9 befestigt. Der untere Saugkasten 9 ist so angeordnet, daß seine nach oben gerichtete Saugfläche in einer Ebene mit der unteren Fläche der unteren Kartonbahn 1 liegt. Diese Ebene ist identisch mit der Ebene zwischen der oberen hinteren Kante der Grundplatte 12 und der oberen Begrenzung des Transportbands 10. Der obere Saugkasten 8 ist so befestigt, daß seine nach unten gerichtete Saugfläche in einer Ebene mit der unteren Fläche der Druckplatte 15 liegt.
Die Mittel zum Absaugen sind in Figur 2 dargestellt: Sie umfassen in diesem Beispiel im wesentlichen den Saugkasten 9, ein Druckhalteventil 17, eine Abscheidevorrichtung 18, ein Sauggebläse 19 sowie verbindende Rohrleitungen und Meßgeräte, wobei diese Mittel für jede Absaugstelle separat angeordnet sind. Das eine längsseitige Ende des Saugkastens 9 ist über die Abscheidevorrichtung 18 mit dem Saugventilator 19 verbunden. Das andere längsseitige Ende ist mit dem Druckhalteventil 17 verbunden.
Es ist auch möglich, mehrere Saugkästen 8, 9 mit einer Abscheidevorrichtung 18 und einem Saugventilator 19 zu verbinden.
Ein anderes Ausführungsbeispiel für den Bereich einer Formstation 3 ist in Figur 3 dargestellt. Es ist weitgehend so aufgebaut wie das Bespiel der Figur 1 und unterscheidet sich hiervon in den Mitteln 6 zum Formen und in den Mitteln zum Absaugen, wobei die letzteren mit Saugwalzen 20, 21 ausgeführt sind.
Die Mittel 6 zum Formen weisen zwei nicht dargestellte seitliche Begrenzungsleisten, die voneinander beabstandet parallel zur Transportrichtung 2 der Kartonbahn 1 verlaufen und die Breite der Gipskartonplattenbahn 7 bestimmen, sowie eine obere Saugwalze 21 auf. Die obere Kartonbahn 13 ist über Umlenkwalzen 14 zu der oberen Saugwalze 21 geführt, die drehbar so gelagert ist, daß ihre Achse horizontal sowie senkrecht zu einer Längsachse der unteren Kartonbahn 1 ist und daß die untere Begrenzung von der Platte 4 beabstandet ist. Die Lage der Achse ist vertikal verstellbar. Die obere Kartonbahn 13 ist um die obere Saugwalze 21 und weiter parallel und beabstandet zu der unteren Kartonbahn 1 geführt.
Im Bereich der Mittel 6 zum Formen ist eine untere Saugwalze 20 in einer entsprechenden Aussparung der Platte 4 so drehbar gelagert, daß die obere Begrenzung der unteren Saugwalze 20 in der oberen Ebene der Platte 4 liegt und daß die Achse senkrecht unter der in Richtung des Pfeils 2 gesehen vorderen Begrenzung der oberen Saugwalze 21 liegt.
Im Betrieb wird die untere Kartonbahn 1 in einer Abrollvorrichtung kontinuierlich von einer Rolle abgezogen und über die Platte 4 durch die Mittel 6 zum Formen auf das Transportband 10 geführt. In den Mischer 5 werden kontinuierlich über die entsprechenden Zuführleitungen Gipspulver, Wasser Schaumbildner und gegebenenfalls weitere Zuschlagstoffe dosiert und zu einem porösen Gipsbrei 22 vermischt. Dieser wird über die Verteileinrichtungen 11 weitgehend gleichmäßig auf der Breite der durchlaufenden unteren Kartonbahn 1 verteilt. Die seitlichen Begrenzungsleisten verhindern dabei, daß sich der Gipsbrei 22 über die Ränder der unteren Kartonbahn 1 hinaus ausbreitet. In den Mitteln 6 zum Formen wird auf bekannte Weise die obere Kartonbahn 13, die von einer zweiten Abrollvorrichtung zugeführt wird, auf die Oberfläche des noch nicht abgebundenen Gipsbreis 22 gedrückt und zusammen mit der unteren Kartonbahn 1 und dem Gipsbrei 22 in die endgültige Form der Gipskartonplattenbahn 7 - Dicke, Breite und gegebenenfalls spezielle Ausformung des Randbereichs - gebracht. Gleichzeitig werden z.B. die Ränder der unteren Kartonbahn 1, die entsprechend breiter als die obere Kartonbahn 13 ist, nach oben umgeklappt und mit dieser überlappend verbunden.
Im Bereich der Mittel 6 zum Formen, wo der Gipsbrei noch nicht abgebunden ist, bringen die Absaugvorrichtungen wie z.B. die Saugkästen 8, 9 oder die Saugwalzen 20, 21 einen Unterdruck von z.B. - 0,2 bar (= 0,8 bar(abs)) auf die dem Gipsbrei 22 abgewandten Seite sowohl der unteren Kartonbahn 1 als auch der oberen Kartonbahn 13 auf. Hierdurch werden zwei Effekte erreicht: Einerseits werden mit abnehmender Entfernung zu einer der Kartonbahnen 1, 13 im Gipsbrei die Poren zerstört, so daß die Dichte des Gipsbreis im Bereich der Kartonbahnen 1, 13 höher ist als im übrigen Bereich. Besonders an den Grenzflächen zwischen Kartonbahnen 1, 13 werden die Poren fast vollständig zerstört. Andererseits wird mit gelöstem Gips übersättigtes Wasser in die Kartonbahnen 1, 13 gesaugt.
So entsteht ein sehr guter Verbund zwischen Gips und Kartonbahn 1, 13, wobei ein relativ geringes spezifisches Gewicht der fertigen Gipskartonplatte erzielt wird. Denn in der Mitte der Dicke der Gipskartonplatte weist der Gips eine hohe Porosität auf, die in Richtung des Kartons hin abnimmt. So konnte z.B. für eine Gipskartonplatte mit einer Dicke von 12,5 mm das Gewicht auf 7,6 kg/m2 reduziert werden, während mit den bekannten Verfahren die Untergrenze bei ca. 9 kg/m2 liegt.
Der an der Absaugvorrichtung anliegende Unterdruck wird in Abhängigkeit von z.B. der Kartonqualität und der Produktionsgeschwindigkeit angepaßt.
Die geformte Gipskartonplattenbahn 7 wird weiter wie bekannt transportiert, wobei der Gipsbrei abbindet und aushärtet, nach dem Abbinden zu Platten geschnitten und in der Trockenvorrichtung getrocknet.