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Verfahren zum Schneiden von Gipskartonplatten - Dokument DE10340375A1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10340375A1 21.04.2005
Titel Verfahren zum Schneiden von Gipskartonplatten
Anmelder Schweißtechnische- und Bildungszentrum Zwickau gGmbH, 08058 Zwickau, DE
Erfinder Scholze, Dietmar, 08060 Zwickau, DE;
Herold, Horst, Dr.-Ing., 08134 Langenweißbach, DE;
Flock, Mario, 08056 Zwickau, DE
Vertreter Thoß, E., Ing. Pat.-Ing., Pat.-Anw., 08132 Mülsen
DE-Anmeldedatum 30.08.2003
DE-Aktenzeichen 10340375
Offenlegungstag 21.04.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.2005
IPC-Hauptklasse B23K 26/40
IPC-Nebenklasse B23K 26/14   C04B 11/00   B32B 13/08   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Durchbrüchen in Platten aus Gipskarton.
Erfindungsgemäß wird eine Platte aus Gipskarton mit zumindest einem energiereichen Laserstrahl im wesentlichen senkrecht zur Gipskarton-Plattendicke beaufschlagt. Dabei wird die obere Kartonschicht, die Gipsschicht und auch die untere Kartonschicht augenblicklich verdampft bzw. in Plasma übergehen. Damit ist eine durchgehende Schnittlinie jeglicher geometrischer Figuration bzw. jeglicher Durchörterungsgeometrie in der Gipskartonplatte erzeugbar.
Bei Nutzung eines dosierten energiereichen Laserstrahls ist die obere Kartonschicht und die Gipsschicht im Bereich bis etwa 85% augenblicklich verdampfbar bzw. geht in Plasma über, wobei der Restbereich der Gipsschicht und die untere Kartonschicht noch einen Zusammenhalt mit der übrigen Gipskartonschicht ergeben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Gipskartonplatten.

Ein allgemein bekanntes Verfahren zum Trennen von Gipskartonplatten (Bauplatten), insbesondere längs einer geraden Linie, besteht darin, in einem ersten Arbeitsschritt mit einem sogenannten Schneidmesser an einer einseitig auf der zu trennenden Gipskartonplatte aufgelegten Schiene durch den Kartonbelag in die Gipsoberfläche eine Schnittlinie anzureißen. Entlang einer derart vorgeritzten Gipskartonoberfläche wird in einem zweiten Arbeitsschritt über einen Sprödbruch die Gipsplatte zerteilt.

Die Nachteile eines derartigen Trennverfahrens bestehen nun darin, daß sich unterhalb der Ritzlinie eine Bruchzone einstellt, welche zwar einen ordentlichen Putzgrund abgibt, jedoch keine gut aussehende Ansichts-Oberfläche darstellt. Desweiteren wird beim Trennvorgang die nicht mit dem Schneidmesser durchgetrennte Kartonoberfläche (Rückseite) einfach zerrissen, so daß auch hier eine gutaussehende Ansichts-Oberfläche nicht entsteht.

Ein weiterer Nachteil dieses Trennverfahrens besteht auch noch darin, daß kurven- oder kreisförmige Abschnitte aus der Gipskartonplatte nicht herstellbar sind.

Das industrielle Zerteilen von Gipskartonsträngen hingegen wird bekannterweise mittels Band- oder Kreissägen vorgenommen, wobei gerade und auch wenig krummlinige Schnittführungen erzielbar sind. Bohrungen in derartigen Gipskartonplatten können lediglich mit gesonderten Bohr-Fräsern hergestellt werden. Mittels dieser Zerteilverfahren ergeben sich zwar gute Schnitteilflächen hinsichtlich der Karton- sowie Gipsanteile, jedoch nachteilig beim Zerteilen von Gipskarton ist hier die außerordentliche Staubbelastung infolge der Band- oder Kreissägenbreite der Trennwerkzeuge. Sowohl der beidseitig der Gipsplatte aufgeklebte Karton als auch die Gipsplatte werden regelrecht beim Sägen zerstäubt, so daß selbst gute Absauganlagen direkt am Staubentstehungsort eine vollständige Ableitung derartiger Stäube nicht zustandebringen.

Der Sägevorgang selbst stellt darüber hinaus eine ständige Lärmbelästigung dar, die auch mittels der üblichen Einhausungen nicht generell gemindert werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schneiden von Gipskartonplatten vorzuschlagen, welches auch für kurven- oder kreisförmige Abschnitte sehr saubere Schnittflächen beidseitig der Gipskartonplatten-Oberflächen liefert und dabei die im Stand der Technik geschilderten Nachteile in Form der enormen Staubentstehung ausschließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Überraschenderweise hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß man eine Platte aus Gipskarton mittels der Beaufschlagung eines energiereichen Laserstrahles zerteilen, lochen oder auch perforieren kann und eine insgesamt recht saubere Schnittfläche dabei erzielt wird, obwohl anzunehmen ist, daß bei einer derartigen Prozedur entweder das im Gips immer vorhandene Kristallwasser die entstehende Schnittfläche zersprengt bzw. zerklüftet oder aber die beidseitigen Kartonbeschichtungen gleichfalls wesentliche Strukturveränderungen erfahren.

Das Verfahren zum Einbringen von Durchbrüchen zeichnet sich demnach dadurch aus, indem die Platte aus Gipskarton mit zumindest einem energiereichen Laserstrahl im wesentlichen senkrecht zur Plattendicke beaufschlagt wird. Dabei wird die obere Kartonschicht, die Gipsschicht und auch die untere Kartonschicht mittels des energiereichen Laserstrahles augenblicklich verdampft bzw. in Plasma übergehen. Damit ist eine durchgehende Schnittlinie von jeglicher geometrischen Figuration bzw. jeglicher Durchörterungsgeometrie in der Gipskartonplatte erzeugbar, insoweit der über der Gipskartonplatte vorgesehene Laser einen entsprechenden Verfahrweg gemäß der vorgesehenen Durchörterungs-Figuration zurück legt.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung ausgestalten, indem die mit dem Laserstrahl erzielbare Schnittlinie durch die Platte aus Gipskarton mit einer Verfahrgeschwindigkeit im Bereich von 2,5 bis 3,0 m/min erzeugt wird, wobei Stickstoff als Schneidgas einzusetzen ist.

Insbesondere hierdurch läßt sich eine Schnittlinie erzeugen, die widererwarten sauber und senkrecht in der Gipsplatte ausfällt als auch nahezu keinerlei sichtbare Strukturveränderungen in Form von Brandspuren der beidseitigen Kartonbeschichtungen erkennen läßt. Eine sichtbare Staubentstehung wird mit den geschilderten Verfahrensparametern vollständig unterbunden.

In Abänderung des geschilderten Verfahrens zur Herstellung von Zerteilungsschnittlinien in Platten aus Gipskarton kann das Verfahren auch zum Vorfertigen von Durchbrüchen jeglicher geometrischen Figuration bzw. jeglicher Durchörterungsgeometrie in Platten aus Gipskarton benutzt werden.

Die Platte aus Gipskarton wird hierbei mit einem dosierten energiereichen Laserstrahl derart beaufschlagt, daß die obere Kartonschicht und die Gipsschicht im Bereich bis etwa 85% augenblicklich verdampfen bzw. in Plasma übergehen und ein Restbereich von Gipsschicht mit der unteren Kartonschicht einen Zusammenhalt mit der übrigen Gipskartonplatte ergeben.

Eine derartige Vorgehensweise erlaubt eine bisher nur angedachte Vorfertigung von jeglicher Durchörterungsgeometrie von präparierten Platten aus Gipskarton. Zum Zwecke einer einfacheren Handhabung bei der Installation kann ein derartiges Vorfertigen im Erzeugerbetrieb der Gipskartonplatte erfolgen, während die Figurationen mit Restwanddicke dann später erst vor dem Einbau aus der Gipskartonplatte mittels eines entsprechenden Werkzeuges oder von Hand herausgedrückt werden.

Diese Art der Vorfertigung eignet sich besonders für Installationsdurchlässe, z. B, Wasserrohre, Elektro-Leitungsdurchbrüche.

Eine weitere Abänderung des geschilderten Verfahrens zur Herstellung von Zerteilungsschnittlinien in Platten aus Gipskarton kann das Verfahren auch noch zum Beschriften oder Markieren von Platten aus Gipskarton eingesetzt werden.

Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, indem die Platte aus Gipskarton mittels eines dosierten Laserstrahles derart beaufschlagt wird, daß die obere Kartonschicht und wenige Anteile von darunter liegenden Gipsanteilen verdampfen bzw. in Plasma übergehen und dadurch eine Beschriftung oder Markierung entsteht, soweit dem dosierten Laserstrahl eine entsprechende Verfahrbewegung nach Art der Beschriftung oder Markierung erteilt wird.

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

In den Figuren zeigen:

1 – Schneiden von Gipskartonplatten mit einem CO2-Laser-Versuchsstand

2 – Schneidgeschwindigkeitsermittlung an kreisförmigen Durchbrüchen von Platten aus Gipskarton-Plattenoberseite

3 – Gipskarton-Plattenunterseite von 2

4 – Schnittfläche in Draufsicht einer 1aserstrahlgeschnittene Gipskartonplatte in vergrößertem Maßstab

1 zeigt einen Versuchsstand zum Schneiden von Gipskartonplatten mit einem 1500 Watt CO2-Laser. Der CO2-Laser ist beabstandet über der Platte aus Gipskarton 12 positioniert. Die Gipskartonplatte 12 hat eine Dicke von 12,5 mm und besteht nach DIN 18180 im wesentlichen aus Gips, deren Flächen (Oberseite, Unterseite) mit einem festhaftenden entsprechenden Karton (faseriger Karton) beidseitig belegt sind.

Die Prozeßsteuerung des CO2-Lasers zur Ermittlung geeigneter Schneidgeschwindigkeitsparameter ist auf kreisförmige Durchbrüche 16 eingestellt, wobei der Schneidbeginn 14 des Lasers innerhalb des kreisförmigen Durchbruches 16 liegt.

Die Prozeßführung des eingeschalteten Laserstrahles ist daher von innerhalb des Durchbruches geradlinig bis zur Kreisform heranzuführen, um danach den gesteuerten kreisrunden Durchbruch von der übrigen Gipskartonplatte zu realisieren.

Mittels dieser Verfahrenstechnologie sind hier kreisförmige Durchbrüche oder Öffnungen von 50 mm Durchmesser für die geeigneten Parameter bezüglich der Schneidgeschwindigkeit bzw. der Verfahrgeschwindigkeit des Lasers untersucht worden. Es liegt jedoch geradezu auf der Hand, daß alle denkbaren anderen Durchörterungs-Geometrien auf diesem Wege ebenfalls in der Gipskartonplatte herstellbar sind.

Die 2 und die 3 zeigen Versuchsergebnisse in Gipskartonplatten, die mit verschiedenen Schneidgeschwindigkeiten des Lasers vorgenommen wurden, um die Durchschneidbarkeit zu ermitteln. Daher stellt die 2 die Platten-Oberseite und die 3 die Platten-Unterseite dar.

Innerhalb der 2 werden neun kreisförmige Durchbrüche Nr. 2a bis 2i dargestellt, beginnend mit dem Durchbruch Nr. 2a mit der Schneidgeschwindigkeit von 2400 mm/min. Jeder weitere Schneidversuch wurde mit einer um jeweils 100 mm/min höheren Schneidgeschwindigkeit vorgenommen, so daß letztlich der Versuch Nr. 2i bei 3200 mm/min endete.

Die 3 zeigt die gleiche Gipskartonplatte, jedoch die Schneideergebnisse der Plattenunterseite, wobei gleiche Durchbrüche gleiche Bezeichnungen von a bis i aufzeigen. Durchbruch 2a der Plattenoberseite und Durchbruch 3a der Plattenunterseite sind demnach identische kreisförmige Öffnungen, mit der Schneidgeschwindigkeit des Lasers von 2400 mm/min erzeugt. Die Durchbrüche 2b und 3b mit 2500 mm/min Schneidgeschwindigkeit, 2c und 3c mit 2600 mm/min Schneidgeschwindigkeit und schließlich 2d und 3d mit 2700 mm/min Schneidgeschwindigkeit zeigen dabei jeweils einen durchgeschnittenen Durchbruch.

Andererseits zeigen die Durchbrüche ab 2e und 3e bis einschließlich 2g und 3g, daß zwar die Gipskartonplatte-Oberseite angeschnitten ist, jedoch hin zur immer größeren Schneidgeschwindigkeit des Lasers der Durchschnitt zur Unterseite der Kartonplatte nicht durchtritt.

Bei der gewählten Laserleistung von 1500 Watt und einer Gipskartonplattendicke von 12,5 mm liegt damit die Höchstgeschwindigkeit bzw. der höchste Verfahrweg des Lasers bei maximal 2700 mm/min, bei der die Platte noch sicher durchtrennt wird.

Mit höheren Geschwindigkeiten hingegen kann die gewünschte Durchörterung in der Platte vorerst verbleiben, jedoch später bei einer gewollten Installation z. B. von Rohrdurchbrüchen mechanisch entfernt werden.

Aus den 2 und 3 wird auch ersichtlich, daß der Schneidbeginn 14 innerhalb des möglichen Durchbruches bei jedem Schneidversuch infolge des Zeitparameters erfolgt ist, jedoch bei der Laser-Schneidgeschwindigkeit ab 2800 mm/min dann schon die Plattenkarton-Unterseite nicht mehr erreicht.

In 4 ist die Schnittfläche 18 einer lasergeschnittenen Gipskartonplatte in Draufsicht zu sehen. Diese Schnittfläche 18 zeigt in der vergrößerten Darstellung die aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Bestandteile des Gipsmaterials, die eine rauhe Fläche ohne Bruchelemente darstellt.

Auch sind die obere Kartonkante 20 bzw. die untere Kartonkante 22 des Durchbruches lediglich infolge der Hitzeeinwirkungen der Laserbehandlung geringfügig angesengt, derart, so daß dies bei einer Normalbetrachtung ohne Maßstabsveränderungen kaum im sichtbaren Bereich liegt.

Als Fazit kann zusammenfassend festgestellt werden, daß ein Laserschneiden von Gipskartonplatten jeglicher Durchörterungsgeometrie mit einer guten Schnittqualität der Schneidfläche bzw. relativ hoher Schneidgeschwindigkeit möglich ist, wobei die Nachteile des Standes der Technik, wie hohe Staubentwicklung vermieden werden.

10CO2-Laser – Schneidgerät 12Gipskartonplatte 14Schneidbeginn des Lasers innerhalb des Durchbruches 16Durchbruch in der Gipskartonplatte, kreisförmig 18Schnittfläche des Durchbruches in Draufsicht, durchschnitten 20Obere Kartonkante des Durchbruches 22Untere Kartonkante des Durchbruches 2a bis 2iDurchbrüche im Gipskarton-Oberseite 3a bis 3iDurchbrüche bzw. Figuration im Gipskarton-Unterseite

Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Einbringen von Durchbrüchen in Platten aus Gipskarton, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Gipskarton mit zumindest einem energiereichen Laserstrahl im wesentlichen senkrecht zur Plattendicke beaufschlagt wird, wobei die obere Kartonschicht, die Gipsschicht und auch die untere Kartonschicht mittels des energiereichen Laserstrahles augenblicklich verdampfen bzw. in Plasma übergehen und damit eine durchgehende Schnittlinie jeglicher geometrischen Figuration bzw. jeglicher Durchörterungsgeometrie in der Gipskartonplatte erzeugt wird.
  2. Verfahren zum Schneiden von Platten aus Gipskarton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittlinie mit einer Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahles im Bereich von 2,5 bis 3,0 m/min erzeugt wird.
  3. Verfahren zum Schneiden von Platten aus Gipskarton nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schneidgas Stickstoff benutzt wird.
  4. Verfahren zum Vorfertigen von Durchbrüchen in Platten aus Gipskarton, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Gipskarton mit einem dosierten energiereichen Laserstrahl derart beaufschlagt wird, daß die obere Kartonschicht und die Gipsschicht im Bereich bis etwa 85% augenblicklich verdampfen bzw. in Plasma übergehen und ein Restbereich von Gipsschicht mit der unteren Kartonschicht einen Zusammenhalt mit der übrigen Gipskartonplatte ergeben.
  5. Verfahren zum Beschriften oder Markieren von Platten aus Gipskarton, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte aus Gipskarton mittels eines dosierten Laserstrahles derart beaufschlagt wird, daß die obere Kartonschicht und wenige Anteile von darunter liegenden Gipsanteilen verdampfen bzw. in Plasma übergehen und dadurch eine Beschriftung der Markierung entsteht.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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