Gips-Aufbereitung zur Produktion von Gipsplatten
Am Anfang der Produktionskette für Gipskarton- und Gipsfaserplatten bieten Ringschicht-Mischsysteme charakteristische Vorteile.
Gipskarton- und Gipsfaserplatten kommen milliardenfach im Innenausbau zum Einsatz: Ein aktueller Marktreport [1] schätzt das weltweite Produktionsvolumen für das Jahr 2025 auf etwa 16,89 Milliarden Quadratmeter. Bis 2030 soll diese Zahl sogar noch weiter auf voraussichtlich 22,76 Milliarden Quadratmeter ansteigen. Die Hersteller entsprechender Baustoffe stehen damit vor der Herausforderung, sehr große Mengen in der geforderten Qualität und gleichzeitig zu einem international marktfähigen Preis herzustellen.
Der Gipskern einer Platte trägt dabei ganz wesentlich dazu bei, dass Gipskarton- und Gipsfaserplatten ihre spezifischen Funktionen im Trocken- und Akustikbau optimal erfüllen können: Als Herzstück der Konstruktion bestimmt er Produkteigenschaften wie zum Beispiel Flexibilität, Stabilität oder auch Feuerbeständigkeit.
Aufbereitungsverfahren
Damit der spätere Gipskern diesen Aufgaben gewachsen ist, muss das Rohmaterial – vermahlener und kalzinierter Gipsstein (Calciumsulfat-Dihydrat, CaSO₄·2H₂O) – gemäß den jeweiligen Spezifikationen aufbereitet werden. Das Ergebnis dieses Prozesses ist eine „Slurry“ genannte Mischung, die im weiteren Produktionsprozess dann zur fertigen Platte weiterverarbeitet wird.
Vor der Herstellung des Slurrys können zwei unterstützende Verfahren zum Einsatz kommen: eine Trockenvermischung oder eine Befeuchtung. Bei der Trockenvermischung wird der Gips mit pulverigen Zusatzstoffen und Fasern vermischt, um zum Beispiel die mechanischen Eigenschaften und die Stabilität der Platte zu optimieren. Auch die Feuerbeständigkeit lässt sich über entsprechende Beimischungen verbessern. Bei der Befeuchtung werden hingegen Wasser bzw. andere flüssige Additive in das Rohmaterial eingearbeitet. Dies kann zu einem reduzierten Wasserverbrauch und geringeren Trocknungskosten bei der Plattenherstellung führen.
Für beide Anwendungen kommen Industriemischer zum Einsatz, die wegen der typischerweise hohen Durchsätze in der Gipsplatten-Herstellung kontinuierlich arbeiten. Material- und anwendungsspezifisch ausgeführt, ermöglichen sie eine hochpräzise Einbringung der Additive sowie einen sehr homogenen Faseraufschluss bzw. eine homogene Befeuchtung aller Gipskristalle für eine gleichmäßige Reaktion. Die Flüssigkeitszugabe kann dabei von innen über die Welle oder von außen erfolgen. Sollen beide Anwendungen im Prozess kombiniert werden, empfiehlt sich der Einsatz von zwei hintereinandergeschalteten Maschinen.
Ringschicht-Verfahren
Ein Mischverfahren, das bei der Aufbereitung von Gipsmassen eine ausgezeichnete Verteilung von Zusatzstoffen bei großen Durchsatzleistungen und hoher Homogenität zeigt, ist das Ringschicht-Verfahren. Im Unterschied zu anderen Mischertypen rotiert das Mischwerk eines Ringschicht-Systems mit hohen Umfangsgeschwindigkeiten des Mischwerkzeugs von bis zu 40 m/s. Dadurch werden die zugeführten Produktkomponenten zentrifugal beschleunigt. Das Ergebnis ist die Ausbildung einer Ringschicht. Innerhalb dieser konzentrischen Schicht herrschen enorme Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den schnell rotierenden Mischwerkzeugen und der ruhenden Behälterwand. Die Konsequenz: Im Profil der Ringschicht herrscht eine besonders starke Friktion.
Hieraus ergeben sich speziell bei dieser prozesstechnischen Aufgabe charakteristische Vorteile gegenüber herkömmlichen kontinuierlich arbeitenden Einwellenmischern. Dort erfolgt die Mischung in einem Wirbelbett, das prozessbedingt weniger Friktion erzeugt als die Ringschicht.
Als weiterer Vorteil ermöglicht das Ringschicht-Verfahren kürzere Durchlaufzeiten. Denn die anwendungsspezifisch geformten Werkzeuge des Mischwerks bewegen das Produkt im Prozessverlauf ähnlich einer Pfropfenströmung durch den Mischraum. Weil dieser Vorgang enorm schnell erfolgt, sind die Verweildauern sehr klein. Bei der Aufbereitung von Gipsmassen liegen sie bei nur ca. 15 bis 20 Sekunden, bei anderen Anwendungen sogar noch darunter. Nicht zuletzt lassen sich somit selbst große Durchsätze mit vergleichsweise kleinen Maschinen realisieren. Somit weist der Einsatz von Ringschicht-Mischern verschiedene verfahrenstechnische Vorteile auf, ist jedoch aber auch vor allem vorteilhaft in Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Vielseitigkeit.
CoriMix® Typ CM von Lödige Maschinenbau
Diese Vorteile greift der seit Jahren bewährte Ringschicht-Mischer CoriMix® Typ CM von Lödige Maschinenbau auf: geringer Platzbedarf, einfache Handhabung und Wartungsfreundlichkeit, gute Reinigungsmöglichkeit sowie Langlebigkeit.
Ein temperierbarer Doppelmantel ermöglicht eine feine Abstimmung der Prozessparameter und sorgt auch bei entsprechender Reibungsenergie für konstante Bedingungen. Der Mischbehälter ist mittig über die gesamte Länge geteilt und kann aufgeklappt werden. So lässt sich das Mischsystem komfortabel reinigen, problemlos warten und bei Bedarf einfach an neue Anforderungen anpassen, was eine hohe Betriebssicherheit und eine lange Lebensdauer bedeutet. Selbstverständlich können alle Werkzeuge und der Mischbehälter in verschiedenen Materialien und bei Bedarf mit zusätzlichem Verschleißschutz ausgeführt werden, um einem möglichen Verschleiß entgegenzuwirken.
Jeder CoriMix® Typ CM wird kunden- bzw. aufgabenindividuell konzipiert und gefertigt. Verfügbar sind die Maschinen mit Trommelinhalten von 5 bis 3000 l – also von einer Laborgröße für die Produktentwicklung bis hin zum großindustriellen Einsatz. Bei der Gips-Aufbereitung zur Produktion von Gipsplatten liegen die Durchsätze üblicherweise bei ca. 10 bis 120 t/h. Ein durchschnittlicher Befeuchtungsprozess von rund 30 t/h Maschinenkapazität lässt sich – abhängig vom Produkt und anderen Prozessparametern – mit 500 l Trommelvolumen realisieren.
Das System bietet zudem die Möglichkeit, den Mischraum in Zonen unterschiedlicher Scherintensität zu unterteilen. Eine optimale Anpassung an die variierenden Produkteigenschaften wird somit ermöglicht. Flüssige Bestandteile werden direkt in die Ringschicht eingeleitet – dies sichert eine homogene Verteilung der Flüssigkeit im Produkt. Eine unerwünschte Benetzung der Mischwelle und der Mischerwand wird vermieden. Mit weiteren Konstruktionsdetails erfüllt die Maschine nicht zuletzt auch alle aktuellen Anforderungen in Bezug auf eine ATEX-konforme Konstruktion – etwa durch eine Temperaturüberwachung an der Abdichtung und dem Lager sowie durch einen Potenzialausgleich.
Fazit
Die effiziente Aufbereitung von Gipsmassen gewinnt angesichts steigender Produktionsvolumen weiter an Bedeutung. Ringschicht-Mischer wie der CoriMix® Typ CM von Lödige Maschinenbau bieten hierfür überzeugende Vorteile in Homogenität, Durchsatz und Wirtschaftlichkeit. Mit ihrer hohen Flexibilität und Prozesspräzision ermöglichen sie zuverlässige Produktqualität, selbst bei anspruchsvollen Rezepturen. Künftig wird ihre Bedeutung weiter wachsen – insbesondere durch steigende Anforderungen an effiziente und ressourcenschonende Produktionsprozesse.
Autoren :
Martin Schmitz und Thomas Wegener,
Technical Sales