Qualitäts- & Prozessoptimierung: Feuchtemessung in der Gipsfaserplatten Produktion

18.02.2020 | von Mirande Wolvekamp

Qualitätsverbesserung von Gipsfaserplatten bei der Firma Fermacell-James Hardie mit Hilfe einer Online-Feuchtemessung von ACO

Fermacell Gipsfaser-Platten - wer kennt sie nicht? In den siebziger Jahren legte die Fermacell GmbH mit der Entwicklung eines Werkstoffs, der heute aus der Bauindustrie nicht mehr wegzudenken ist, den wesentlichen Grundstein für ihren Erfolg.

Herstellungsverfahren für Gipsfaser-Platten

Fermacell Gipsfaser-Platten bestehen hauptsächlich aus Gips, einem Nebenprodukt der Rauchgasentschwefelung in Kohlekraftwerken, und Papierfasern aus recyceltem Altpapier. Diese beiden Rohstoffe werden gemischt und nach Zugabe von Wasser - ohne Bindemittel - unter hohem Druck zu stabilen Platten gepresst. Bevor die Platten jedoch im letzten Produktionsschritt mit einem wasserabweisenden Mittel imprägniert werden können, muss in den Platten eine Restfeuchte zwischen 1,2 und 2 % erreicht werden. Liegt der Feuchtigkeitsgehalt unter 1,2 %, besteht die Gefahr, dass die Platten Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen und aufquellen. Über 2 % Wassergehalt trocknen die Platten aus und beginnen zu schrumpfen. Der Zielwert für einen optimalen Produktionsprozess ist ein Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1,5 %. Um dieses Ziel zu erreichen, werden die Gipsfaser-Platten mit Hilfe eines Etagentrockners in Kombination mit einem Feuchtemesssystem optimal getrocknet.

Qualitäts- & Prozessoptimierung: Feuchtemessung in der Gipsfaserplatten Produktion

Feuchtemessung - ein Muss in der Gipsindustrie?

Es ist notwendig, die Restfeuchte nach dem Trocknungsprozess kontinuierlich zu kontrollieren. Die Proben wurden zunächst manuell von Labor Mitarbeitern entnommen und die anschließende Auswertung im Labor ist weder wirtschaftlich noch zeitlich effizient. Aus diesem Grund wurde nach einer geeigneten Alternativlösung gesucht. Eine Inline-Feuchtemessung von ACO ermöglicht es, gezielt in den Trocknungsprozess einzugreifen. Durch die Temperatur- und Drehzahlregelung des Gipstrockners in Kombination mit der Feuchtemessung durch die Feuchtesensoren wird die Qualität gesichert und Produktionsausschuss vermieden. Gipsfaserplatten, die noch zu feucht sind, werden aussortiert und als Rohmaterial in der Anlage wiederverwendet.

Ausführlichere technische Artikel zur Feuchtemessung von Gips:

Wie funktioniert eine Feuchtemessung?

ACO Feuchtesensoren arbeiten nach dem kapazitiven Messprinzip. Die Signalübertragung zwischen der Auswerteeinheit (DIGISYS) und der übergeordneten Steuerung erfolgt entweder über Profibus DP oder analoge Normsignale. Für jeden Feuchtesensor wird der Messwert an das Prozessleitsystem (SPS) übertragen, um das Feuchteverteilungsverhältnis innerhalb der Gipsplattenbreite zu erfassen.

Qualitäts- & Prozessoptimierung: Feuchtemessung in der Gipsfaserplatten Produktion

Die Kalibrierung des Feuchtemesssystems wurde bei der Inbetriebnahme direkt im Produktionsprozess mit einer einfach zu handhabenden Kalibriersoftware durchgeführt. Die Kalibrierdaten werden in der Auswerteeinheit (DIGISYS) gespeichert. Wenn ein Sensor ausgetauscht werden muss, ist keine Neukalibrierung erforderlich. Es können bis zu 16 Feuchtesensoren an eine Auswerteeinheit angeschlossen werden. Jeder Feuchtesensor kann 16 verschiedene Materialkurven speichern und verwenden. Die Eindringtiefe des Feuchtesensors beträgt bis zu 150 mm, je nach Material und Einbausituation. Die Elektronik des Feuchtesensors ist in einem robusten "goldenen" Edelstahlgehäuse untergebracht, das mit dem mitgelieferten Klemmring flexibel montiert werden kann.

Lesen Sie einen ausführlichen Artikel über: Wie funktioniert die kapazitive Feuchtemessung?

Process integration of the moisture measurement: How to integrate a moisture measurement in the production process for gypsum fibre boards!

One of the most important aspects in the realization process of a moisture measurement is the correct installation position of the moisture sensors. In this special case an installation possibility was sought that would allow the moisture to be measured in the gypsum boards of varying thickness without much effort. On one hand the flow of the system can`t be disturbed in a negative way and on the other hand the best measuring accuracy should be achieved. Out of that two reasons it were decided to measure the gypsum fibrebords inline directly within the transport roller conveyor. This allows the sensor to perform a continuous moisture measurement over the entire length of the plate without actively intervening the production process of the gypsum fibre boards.

Anwendungsbeispiel: Integration einer Feuchtemessung in den Produktionsprozess von Gipsfaserplatten.
Anwendungsbeispiel: Integration einer Feuchtemessung in den Produktionsprozess von Gipsfaserplatten.

Process monitoring and process control: How a moisture measurement has to be integrated in a production process for gypsum fibre boards.

The first test moisture measurements showed that the floor dryer don`t dry homogeneously. One sensor alone is not able to detect differences in the moisture content of the 12 gypsum fibre boards. To be able to detect and evaluate the distribution of residual moisture over the complete gypsum boards with a width of 2.5 m, it is necessary to install at least three moisture sensors dispersion over the entire board width.

In order to control the gypsum dryer, the measured moisture values of the gypsum fibre boards are averaged from the 12 individual floors. With this average moisture value of the gypsum fibre boards the dryer can be controlled. Prior to this, the boards were monitored by means of a hand-held moisture meter "Bindicator", but the measured values were not very accurate. Through the used hand held moisture meter there was a tendentially high percentage of poor quality fibre gypsum boards which were also returned by customers. After equipping the board line with an ACO moisture measurement the quality returns due to incorrect moisture content quickly decreased and production is now at a more consistent quality.

Fließschema: Wie eine Feuchtemessung in einen Produktionsprozess für Gipsfaserplatten integriert wird.
Fließschema: Wie eine Feuchtemessung in einen Produktionsprozess für Gipsfaserplatten integriert wird.

Further application reports for the moisture measurement of gypsum & the integration of the moisture sensors into the production process:

Gips

Gips

Anwendungsbeispiel für eine ACO Feuchtemessung von Gipsplatten.

Gipsfaserplatten

Anwendungsbeispiel einer Feuchtemessung für REA Gips auf einem Vakuumbandtrockner. Feuchtesensoren erfassen den Wassergehalt der REA-Gips und überwachen gleichzeitig die Funktion des Vakuumbandfilters.

REA-Gips

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