NO126315B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av gipsplater.

Den foreliggende oppfinnelse går ut på en fremgangsmåte til fremstilling av gipsplater med et dekorativt overflateskikt for veggkledninger, hvor et oppskummet slam av brent gips i vann avsettes mellom vanndampgjennomtrengelige dekkark av papir og herding av gipskjernen innledes.

Slik gipsplater vanligvis blir laget, blir et frontdekkark ført med forsiden ned over en arbeidsflate, en vandig oppslemning eller et slam av brent gips anbragt på papiret, et baksideårk tilført over slam-met, kantene av frontarket brettet opp og festet til baksidearket og platen formet til de ønskede dimensjoner. Platene understøttes inntil kjernen herdner eller stivner, kappes deretter til ønsket størrelse og føres gjennom en ovn for utdrivning av overskytende fuktighet fra kjernen.

For å tillate fuktighets-damp å unnslippe fra kjernen fremstilles papirdekkarkene med en omhyggelig regulert porositet som kan bestemmes ved fremgangsmåter som f.eks. TAPPI T46O m-49

eller ASTM D726-58. Provemetoden fastlegger det antall sekunder som er nodvendig for at 100 ml luft skal fores gjennom 6,45cm av papiret. En hoy verdi angir således et "tett" papir med få

og/eller små porer sammenlignet med et porost eller sterkt gjennomtrengelig papir. Papir for anvendelse ved fremstilling av bygnings-plater vil vanligvis tillate gjennomstrømning av 100 ml luft i lopet av 250 sekunder, men papir som krever noe lengere tid, ca. 500 sekunder, kan anvendes i spesielle tilfeller eller når der utvises forsiktighet for å hindre oppblåsning ("blows").

Gipsplater er åpenbart ikke noe homogent materiale, og problemene ved fremstilling av gipsplater er helt spesielle for dette produkt. Etter at platen er formet, men fremdeles er våt, kan f.eks. bindingen mellom papirskiktet og den stivnede gipskjerne være used-vanlig svak, slik at en uregelmessighet i kjernedannelsen selv ved normale torkehastigheter kan forringe en allerede svak binding, slik at den fuktighet som drives ut fra kjernen under torketrinnet, kan "blåse" dekkskiktene fri fra kjernen. Etter et slikt uhell i en torke kan der finne sted en "blokkering", og de lose papirdekkark som er .skilt fra kjernen, blir undertiden antent, slik at torkeoperasjonen ytterligere avbrytes.

Man har lenge forsokt å finne en fremgangsmåte til fremstilling av dekorerte gipsplater, men man har tidligere gått ut fra at påforing av et vått dekorativt belegg på bare den ene side av en våt plate, ville medfore at platen ble tilboyelig til å slå seg, noe som ville fore til "ovnsblokkeringer" under torkeoperasjonen. For å unngå slike problemer har et på forhånd dekorert ark blitt laminert til papirdekkskiktet av en torket plate som en separat operasjon.

Dette er en kostbar fremgangsmåte som folge av det ekstraarbeid som kreves for håndtering av platen ved det ekstra prosesstrinn.

Forsok har også vært gjort på å fremstille dekorerte gipsplater ved påforing'av den dekorative overflate direkte på papirdekkskiktet for dette bie formet til en plate. Denne måte å nærme seg problemet på medforte ulemper med ekstra håndtering av papiret og medforte visse begrensninger for platefremstillingsprosessen.

Hvis platen ble fremstilt på vanlig måte og den dekorative overflate anbragt ned mot formningsbeltet, var den ferdige overflate utsatt for beskadigelse og tilsoling fra beltet. Hvis på den annen side platen ble fremstilt med oversiden opp for å beskytte den dekorerte overflate, var det nødvendig med spesielle teknikker for sluttbehandling av kantene for å fremstille et salgbart produkt.

Der er således behov for en fremgangsmåte til fremstilling av dekorerte gipsplater med en slitasjesterk og estetisk tiltrekkende overflatebehandling hvor et belegg påføres i en stasjon i en vanlig gipsplatemaskin med en hastighet som kan sammenlignes med den som vanligvis anvendes ved fremstilling av gipsplater, og på en måte som ikke gir noe avbrudd i de vanlige platedannende operasjoner.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er karakterisert ved at yttersiden av et dekkark mens gipskjernen ennå er våt belegges med en vandig beleggsammensetning, som inneholder et fast pigment, vann og en kunstharpiksemulsjon, i en mengde svarende til 2^-370 g tørr beleggsubståns pr. m , at deretter så meget fuktighet fjernes fra belegget at det belagte ark igjen blir gjennomtrengelig for vanndamp, og at hele platen til slutt blir behandlet i en gassatmosfære med en temperatur over vannets kokepunkt for utdrivning av fuktighet fra kjernen gjennom arket.

Belegget, som fortrinnsvis påføres den øvre overflate av platen og kan inneholde sandkorn for å bidra til dannelse av en teksturert overflate, gjør til å begynne med det belagte dekkskikt hovedsakelig ikke-porøst. Fjerning av fuktighet fra belegget ved vekevirkning inn i det underliggende papirark eller ved fordampning, helst ved en temperatur på over 120°C og fortrinnsvis over 230°C og ved pressing av sandpartrklene inn i papiroverflaten når der anvendes sandholdige teksturerte belegg, utvikler raskt en permeabilitet av det belagte ark som ikke er vesentlig lavere enn permeabiliteten av det ubelagte ark, og som er tilstrekkelig til å tillate fuktighet som drives ut fra kjernen under tørkningen i ovnen, å unnslippe.

I en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten omfatter belegget en polyvinyl-acetat-emulsjon som bindemiddel og der kan anvendes en acry1-emulsjon for oppnåelse av høyere viskositet når dette

er Snskelig, f.eks. for en teksturert eller profilert overflate.

Den mengde beleggmateriale som påfores, kan være så liten som 24 gram faste stoffer pr. kvadratmeter plate, skjont dekkvirkningen kan være liten ved så tynne belegg. Glatte belegg på mer enn 50 g/m er tilbcyelig til å gi for liten permeabilitet, men teksturerte eller profilerte belegg kan få tilstrekkelig permeabilitet selv om der anvendes ca. 37° g/m eller mer for oppnåelse av den onskede overflate-virkning.

Sammensetningen av belegg som er egnet for anvendelse ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, fremgår av tabell 1.

Et egnet polyvinylacetat er en homopolymer-emulsjon med store partikler (0,5 - 3 mikrometer) f.eks. den som selges av Borden Chemical Company under betegnelsen Polyco 117-H.

Leiren var en vannvasket hvit leire med en partikkelstorrelse på over ca. 0,7 mikrometer og fortrinnsvis på ca. 4., 8 mikrometer. Den leire som hadde de storste partikler, var tilboyelig til

å gi et mer porost belegg.

Sammensetning A er enklere, men dens viskositet var noe omfintlig overfor forandringer i pH-verdien. Det emulgerte acrylfortykningsmiddel i sammensetning B gav storre stabilitet. Et egnet acrylfortykningsmiddel var Acrysol ASE 60, et syreholdig acrylemulsjons-sampolymerisat med tverrbindinger, fremstilt av Rohm and Haas. Viskositeten av beleggmaterialet ble innstilt ved noytralisering av satsen med de 10 deler trietanolamin, noe som gav en viskositet på

220 - 250 Brabender-enheter (målt med 5/l6-tommers-skovlen) eller 120 - 124 KU.

Det er onskelig å holde viskositeten av belegget mellom 190 og 26O Brabender-enheter, men for en skarpere tekstur eller pro-filering kan viskositeten innstilles på mer enn 400. Celullosefor-tykningsmidler som f.eks. metylcellulose, var uegnet.

Et egnet fukte- og dispergeringsmiddel var et dispergeringsmiddel av den anioniske polymer-type, nærmere bestemt natrium-saltet av en polymer karboksylsyre som selges av Rohm & Haas under merket Tamol 731.

Et egnet skumreduserende middel var Nopco NDW, et ikke-ionisk væskeformet produkt som selges av Nopco Chemical Co.

Sanden var en hvit silisiumoksydsand med fSigende om-trentlige partikkelstorrelse målt etter U.S. Standard Sieves: pluss 30 masker 0 vektprosent minus 40 masker,

men pluss 50 masker 50 vektprosent

minus 100 masker 0 vektprosent Ved fremstilling av gipsplater i henhold til en fore-trukket fremgansmåte ifolge oppfinnelsen ble et frontark av papir som var ca. 7,5 cm bredere enn bredden av den ferdige plate, anbragt på et bevegelig belte. Et vanlig vandig slam av brent gips eller "stukk" inneholdende ca. 50 vektprosent vann, ble anbragt på dette frontark, hvoretter baksidearket^ som hadde en porositet på 150 - l8o sekunder, ble tilfort. Kantene av f rontarket>, som var bredere, ble

brettet opp og klebet til baksidearket> og platen ble formet til en tykkelse på 13 mm (£ tomme) og en bredde på 122 cm (4 fot). Denne fremgangsmåte ble utfort med en lineær hastighet på fra l8 meter pr.

minutt til mer enn 30 meter pr. minutt. Etterhvert som den sammen-hengende plate ble fort frem langs produksjonslinjen på beltet, hyd-ratiserte og stivnet den brente gips, slik at platen var helt fast etter ca. 8 minutter. Et belegg av sammensetning B ble påfort det ovre ark eller baksidearket fra en påforingsvalse i en mengde av 119 - 244 kg faste stoffer pr. m p plate. På det tidspunkt platene ble kappet til riktig lengde hadde belegget mistet sin^glans, men var fremdeles mykt.

Den belagte plate ble deretter f6rt inn i en torke som hadde tre soner. I inngangssonen som opptok ca. l/4 av den samlede lengde, var lufttemperaturen ca. 252°C. I midtsonen (ca. halvparten av torkens lengde) var lufttemperaturen 249 - 260°C, og i utlopssonen var den 124 - 127°C. Torkningen tok ca. 45 minutter for denne plate, men tykkere plater kan kreve en tCrketid på opptil 90 minutter.

I visse tilfelle var det onskelig å gjennomhulle eller perforere

(pin perforate) det ubelagte papirark med en nålevalse for å hjelpe på torkningen.

I dette torketrinn må all fuktighet som drives ut fra kjernen, passere gjennom papirdekkskiktene som damp, og av denne grunn var porositeten av det belagte dekkark meget viktig. To prover på

det belagte papir ble fjernet fra den torkede plate og ble fastslått å ha en porositet på henholdsvis 422 og 437 sekunder.

Det torkede belegg var så vannfast og slitasjesterkt at

det tålte en standardisert vaskbarhetsprove på mer enn 500 strok på

en Gardner Heavy Duty ¥ear Tester med en anslått fjerning av mindre enn 1$ av beleggmaterialet på det skrubbede område.

Oppfinnelsen vil bli ytterligere forklart under henvisning til de folgende eksempler hvor platepapir ble belagt og porositeten bestemt uten at arkene ble anvendt til dannelse av plater.

EKSEMPEL I

Prover på beleggmateriale etter sammensetningene A og B

(i noen prover ble sanden sloyfet) ble fremstilt og påfort platepapir med en trådomspunnet Meyer-belegningsstav. Alle belegg påfort uten sand gav en glatt, plan, hvit overflate pi papiret. To papirmaterialer ble anvendt som underlag, et for provene 1 og 2 og det annet for provene 21 - 26. Hver prove med belagt papir ble skåret i to^ og den ene halv-del ble torket i en ovn ved 149°C i 15 minutter, mens den annen ble

torket i et værelse som ble holdt på 21,1°C og $ 0% relativ fuktighet. De torkede belagte papir ble veiet for å bestemme den påforte vekt

av torre faste stoffer. Porositeten av de tdrkede prover ble målt under anvendelse av en myk gummipakning for å sikre tilfredsstillende tetning mellom proven og apparatet. Resultatene er vist i tabell II. Den lille forskjell i porositet mellom de ovnstorkede og de lufttorkede prover er ikke signifikant når den bestemmes på så få prover, som fålge av den lave folsomhet av provemetoden.

Virkningen av sand på permeabiliteten av et belagt papir er anskueliggjort av provestykke nr. 1 hvor belegget hadde sammensetning A,og av provestykket nr. 25 som er belagt med en sammensetning B. Man vil legge merke til at provestykke nr. 25 ble påfort beleggmaterialet i en mengde på nesten 10 ganger den mengde som ble påfort provestykket nr. 22, noe som imidlertid bare gav en moderat om overhodet noen okning i motstanden mot luftpassasje.

At beleggene som inneholdt sand, dvs. prøvestykkene 1 og 25, var så gjennomtrengelige, var nokså overraskende,særlig i lys av den relativt store mengde og meget betydelige tykkelse av disse belegg. Mikroskopisk undersøkelse av den belagte plate viste imidlertid at sandkorn ofte var nesten fullstendig innleiret i papirunderlaget som folge av trykket fra belegningsvalsen, slik at de i det minste delvis perforerte papiret og lettet passasjen av gass gjennom dette.

Av prøvestykkene 21 - 24 vil det ses at det mål for porositeten som utgjores av tiden for gjennomstrømning av en bestemt luftmengde, okte med økningen i vekten av det sandfrie belegg.

Tykkelsen av det torkede belegg ble fastlagt mikroskopisk på prøvestykkene 21 og 25. For fremstilling av prøvestykkene ble det belagte papir i et tilfelle klippet med saks, noe som uten tvil gav en viss sammentrykning. Et annet provestykke ble skåret over på tvers med en kniv, noe som muligens gav en viss utvidelse. Disse prøve-stykker ble deretter montert på kant på en mikroskopplattform og filmtykkelsen bestemt optisk. Resultatene er vist i tabell III. Verdien for provestykket 25 er beleggtykkelsen stort sett mellom sandpartiklene. Når belegget omfattet sandpartikler, var den samlede tykkelse 800 - 1200 mikrometer.

De i tabell II viste porositeter for de luftrtSrkede

og ovnstorkede ark står ikke uten videre til disposisjon for gjennom-fSring av fuktighetsdamp, idet belegget da det til å begynne med ble påfort, hadde en meget lav permeabilitet som folge av sitt vanninnhold. For i det minste en del av dette vann er fjernet for å gjSre arket mere gjennomtrengelig, kan tilfredsstillende torkning av kjernen ikke oppnås.

En del av vannet kan fjernes fra belegget ved at fuktigheten trekkes inn i papirunderlaget hvis papiret ikke er sterkt limt. Frembringelse av gjennomtrengelighet av det belagte papir på denne måte er belyst i eksempel 2.

EKSEMPEL 2

Et belegg ifolge sammensetning B (men uten sand) ble påfort i tilstrekkelig tykkelse til å avsette mellom 29 og 39 g/m faste stoffer på et vanlig manilapapir med en porositet på 154 sekunder pr. 100 ml luft. "Papiret med det våte belegg ble oyeblikkelig anbragt i porositetsmåleapparatet, og en bestemmelse av porositeten begynte. Den luftmengde som hadde passert gjennom provestykket^, ble målt hvert minutt, og tilveksten i lopet av hver periode på et minutt ble notert. Ved denne fremgangsmåte var der praktisk talt ingen mulighet for at vann kunne fordampe fra belegget.

Tallene i tabell IV viser at en liten mengde luft

passerte gjennom det belagte papir i lopet av det forste minutt,

men at det belagte papir var mindre gjennomtrengelig i 15pet av det annet minutt når vann ble trukket fra belegget og inn i papiret ved vekevirkning, muligens fordi det absorberte vann bevirket en svelling av fibrene. Etterhvert som vannet fordelte seg videre inn i papiret, ble porSsitetsverdien av kombinasjonen redusert (dvs. papiret ble mere gjennomtrengelig) inntil porositetsverdien etter ca. 6 minutter var omtrent dobbelt så stor som verdien for det ubelagte papir (3OO sekunder for gj ennomstromning av 100 ml luft).

Når papiret ble belagt med omtrent den samme vekt av et beleggmateriale som inneholdt metylcellulose, var forseglingen av papiret nesten fullstendig i det forste minutt. Etter 7 minutter.

var den mengde luft som passerte pr. sekund, bare l/lO av den som

passerte papir belagt med materiale av sammensetning B.

Den mengde fuktighet som et papirark kan absorbere uten

at permeabiliteten reduseres, er meget begrenset. Permeabiliteten av frontpapiret i provestykket 26 (se tabell II) ble f.eks. kraftig redusert når fuktighetsinnholdet okte fra luft-torr tilstand med mer enn 73 g/m p • Dette papir hadde en gramvekt på 34O g/m p. Når. et forsok ble gjort på å fjerne fuktighet fra et belegg som veide 312 g/m bare ved absorbsjon av vannet inn i papiret under provebetingelsene i EKSEMPEL 2, oversteg fuktighetsmengden i papiret den ovenfor angitte mengde, og ingen luft passerte gjennom arket i en periode på 45 minutter, hvoretter proven ble avsluttet. For belagt papir som inneholdt en stor mengde fuktighet, ble der oppnådd permeabilitet ved fordampnings-fjerning av vannet. Virkningen av ovnstorking av belagt papir fremgår av Tabell 2.

Det er fastslått at torkning av platene i en ovn okte temperaturen i papirdekkarkene meget hurtigere enn i kjernen, slik at fuktighet ble fjernet fra dekkarkene for noen vesentlig mengde fuktighet ble drevet ut av kjernen.

Dette vil bli belyst i eksempel 3*

EKSEMPEL 3

Et provestykke av g-toms, ubelagt våt gipsplate ble fremstilt, og termoelementer montert i midten av gipskjernen, på skille-flaten mellom kjernen og papirdekkarket og mot den ytre papiroverflate. Denne plate ble satt inn i en ovn hvor torkegass med en temperatur på 260°C ble sirkulert over overflaten av platen i en mengde av 2,4 kilo-gram pr. minutt pr. kvadratmeter plate. De temperaturer som registreres av termoelementene ved denne torkebehandling er vist i Tabell V.

Tallene ovenfor viser at når en plate som opprinnelig hadde værelsestemperatuij, ble anbragt i torken under de forhold som hersket under denne prove, var temperaturen på overflaten av platen ved slutten av det tredje minutt allerede godt over kokepunktet for vann, mens midten av kjernen var ca. 30° kaldere.

Når en belagt plate ble torket, steg temperaturen av kjernen enda langsommere,.idet det dekorative belegg reduserte varme-overgangen og varmeovergang er nodvendig for okning av platens temperatur. De belagte dekkark ble således gjort gjennomtrengelige for noen vesentlig del av fuktigheten ble drevet ut av kjernen.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av gipsplater med et dekorativt overflateskikt for veggkledninger, hvor et oppskummet slam av brent gips i vann avsettes mellom vanndampgjennomtrengelige dekkark av papir og herding av gipskjernen innledes, karakterisert ved at yttersiden av et dekkark mens gipskjernen ennå er våt, belegges med en vandig beleggsammensetning som inneholder et fast pigment, vann og en kunstharpiksemulsjon, i en mengde svarende til 24-370 g tørr be-leggsubstans pr. m , at deretter så meget fuktighet fjernes fra belegget at det belagte ark igjen blir gjennomtrengelig for vanndamp, og at hele platen til slutt blir behandlet i en gassatmosfære med en temperatur over vannets kokepunkt for utdrivning av fuktighet fra kjernen gjennom arket.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at beleggsammensetningen inneholder sandkorn som er større enn 0,3 mm, for oppnåelse av en teksturert overflate.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2,karakterisert ved at beleggsammensetningen påføres med et tilstrekkelig trykk til at i det minste noen av sandpartiklene trenger inn i papiroverflaten.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at et glatt belegg på mindre enn 50 g/m 2 tørrsubstans påføres papirarket.

5. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at fuktighet fjernes fra belegget ved økning av beleggtemperaturen til en temperatur høyere enn kjernetemperaturen.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at temperaturen av gassatmosfæren er over 120°C.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav i, karakterisert ved at temperaturen av gassatmosfæren er over 230 C.