Гіпсові продукти, в яких використовують диспергатор із двома елементарними повторюваними ланками, і спосіб їхнього виготовлення

1. Гіпсова суспензія, що містить: воду, гідравлічний компонент, який містить принаймні 50 % напівгідрату сульфату кальцію з розрахунку на масу гідравлічного компонента, і полікарбоксилатний диспергатор, що складається по суті з першої і другої повторюваних елементарних ланок, де зазначеною першою повторюваною елементарною ланкою є повторювана елементарна ланка монокарбонової кислоти з олефіновою ненасиченістю або її ефіру або солі, або повторювана елементарна ланка сульфокислоти з олефіновою ненасиченістю або її солі, і зазначеною другою повторюваною елементарною ланкою є ланка загальної формули І: 2 3 тафосфатів, біоцидів, крохмалю, цукру, силоксанів і воскових емульсій. 7. Гіпсова суспензія за п.6, в якій зазначений прискорювач тужавлення містить принаймні один прискорювач сирого гіпсу, HRA і CSA. 8. Гіпсова суспензія за п.1, в якій зазначена перша повторювана елементарна ланка містить принаймні одну з групи, яка складається з акрилової кислоти і метакрилової кислоти. 9. Гіпсова суспензія за п.1, в якій зазначений гідравлічний компонент містить принаймні 80% мас. напівгідрату сульфату кальцію. 10. Гіпсова суспензія за п.1, в якій зазначений напівгідрат сульфату кальцію містить менше 600ч./млн. розчинної солі. 11. Гіпсова суспензія за п.1, в якій густина заряду зазначеного диспергатора знаходиться в інтервалі від приблизно 600 до приблизно 2000мкекв. заряду/г співполімеру. 12. Гіпсова суспензія за п.1, в якій зазначений диспергатор присутній у зазначеній суспензії в кількостях від приблизно 0,01 до приблизно 2% мас. сухого диспергатора, розрахованих як відсоток від сухого гіпсу. 13. Гіпсова суспензія за п.12, в якій зазначений диспергатор присутній у кількостях від приблизно 0,05 до приблизно 0,3 % мас. сухого диспергатора, розрахованих як відсоток від сухого гіпсу. 14. Гіпсова панель, яка містить: основний гіпсовий матеріал, що містить напівгідрат сульфату кальцію і диспергатор, що складається по суті з першої та другої повторюваних елементарних ланок, де зазначеною першою повторюваною елементарною ланкою є повторювана елементарна ланка монокарбонової кислоти з олефіновою ненасиченістю або її ефіру або солі, або повторювана елементарна ланка сульфокислоти з олефіновою ненасиченістю або її солі, і зазначеною другою повторюваною елементарною ланкою є ланка загальної формули І: H2 C CR2 CH2 p O R1 91862 4 де R1 становить фрагмент: (CmH2mO)x (CnH2nO)y (CH2CHO)z R4 R3 , II і де R становить водень або аліфатичну вуглеводневу групу С1-С5, R3 становить незаміщену або заміщену арильну групу, переважно феніл, R4 становить водень або аліфатичну вуглеводневу групу С1-С20, циклоаліфатичну вуглеводневу групу С5-С8, заміщену або незаміщену арильну групу С6-С14, або групу, що відповідає формулі III: 2 O O O C O O C R6 C OH H N C 5 O R5 , O 7 або R7 , III де R і R незалежно один від одного становлять алкільну, арильну, аралкільну або алкіларильну групу, і R6 є двовалентною алкільною, арильною, аралкільною або алкіларильною групою, р має значення від 0 до 3, включно, m і n є, незалежно, цілими числами від 2 до 4, включно, х і у є, незалежно, цілими числами від 55 до 350, включно, і z має значення від 0 до 200, включно. 15. Гіпсова панель за п.14, в якій зазначений основний матеріал додатково містить принаймні один із групи, яка складається з прискорювача тужавлення, спінювального агента, уповільнювача тужавлення, підсилювального агента, крохмалю, триметафосфату і модифікатора. 16. Гіпсова панель за п.14, де зазначена панель принаймні на 50% тужавіє протягом 5 хвилин. 17. Гіпсова панель за п.14, що додатково містить пустоти, утворені піною. 18. Гіпсова панель за п.14, де зазначена панель тужавіє принаймні на 50 % за 10 хвилин за відсутності прискорювачів. 19. Гіпсова панель за п.14, де масове відношення води до кальцинованого гіпсу складає менше за 0,6. 20. Гіпсова панель за п.19, де масове відношення води до кальцинованого гіпсу складає менше за 0,5. ,I Дана заявка є частковим продовженням патентної заявки США 11/152.418, озаглавленої "Gypsum Products Utilizung a Two-Repeating Unit Dispersant and a Method of Making Them", поданої 14 червня 2005p. і введеною даним посиланням. Дана заявка пов'язана з патентною заявкою США серійний №11/152.317, озаглавленою "Modifiers for Gypsum Products and a Method of Using Them", серійний №11/152.323, озаглавленою "Method of Making a Gypsum Slurry with Modifiers and Dispersants", і патентною заявкою США серійний №11/152.404, озаглавленою "Effective Use of Dispersants in Wallboard Containing Foam", що зна ходяться на одночасному розгляді, поданими 14 червня 2005р. і включеними даним посиланням. Дана заявка пов'язана далі з патентними заявками США серійний №11/ххх.ххх (посилання патентного повіреного 2033.75338), озаглавленою "Modifiers for Gypsum Products and Method of Using Them", серійний №11/ххх.ххх (посилання патентного повіреного 2033.75339), озаглавленою "Method of Making a Gypsum Slurry with Modifiers and Dispersants" і серійний №11/ххх.ххх (посилання патентного повіреного 2033.75341), озаглавленою "Effective Use of Dispersants in Wallboard 5 Containing Foam", всі з яких подані одночасно і включені даним посиланням. Даний винахід стосується гіпсових продуктів, що швидко сохнуть. Конкретніше він стосується гіпсової суспензії і гіпсокартону, які вимагають меншого часу сушіння або менше енергії, ніж звичайні продукти. Будівельні вироби на гіпсовій основі широко використовуються при будівництві. Обшивальний лист, виготовлений із гіпсу, є вогнестійким і може бути використаний при спорудженні стін майже будь-якої форми. Його використовують, головним чином, як матеріал для внутрішніх стін і стель. Гіпс має властивості гасити звук. Він відносно легко латається або замінюється, якщо він виявляється пошкоджений. Є велика кількість декоративних обробок, які можуть бути нанесені на гіпсокартон, включаючи фарбу і шпалери. Крім того при всіх цих перевагах це ще і відносно недорогий будівельний матеріал. Однією з причин низької вартості гіпсокартонних панелей є те, що їх виробляють способом, який є швидким і ефективним. Суспензію, що включає напівгідрат сульфату кальцію і воду, використовують для формування центрального шару, і безперервно наносять на паперовий покривний лист, що рухається під міксером. Другий паперовий покривний лист накладають зверху, і одержане в результаті складання формують у вигляді панелі. Сульфат кальцію напівгідрат реагує з достатньою кількістю води, щоб перетворити напівгідрат у матрицю зв'язаних один з одним кристалів дигідрату сульфату кальцію, примушуючи його тужавіти і ставати твердим. Утворену таким чином смугу переміщують на транспортерній стрічці доти, поки не затужавіє кальцинований гіпс, і після цього смугу розрізають, утворюючи плити бажаної довжини, які транспортують на конвеєрі через сушильну піч для видалення надлишкової вологи. Оскільки кожна з цих стадій займає тільки хвилини, невеликі зміни у будь-якій із технологічних стадій можуть призвести до великих порушень виробничого процесу. Кількість води, що додається для утворення суспензії, знаходиться в надлишку до тієї кількості, яка необхідна, щоб здійснити повністю реакцію гідратації. Частина води, яка додана в гіпсову суспензію, використовується для того, щоб гідратувати випалений гіпс, відомий також як напівгідрат сульфату кальцію, щоб сформувати блоковану матрицю кристалів дигідрату сульфату кальцію. Надлишкова вода надає суспензії достатню рухливість для того, щоб витікати з міксера і на облицювальний матеріал, щоб бути сформованою з належною шириною і товщиною. Поки продукт є вологим, він дуже важкий для того, щоб його пересувати, і відносно крихкий. Надлишкову воду видаляють із листа випарюванням. Якщо надлишковій воді дати можливість випарюватися при кімнатній температурі, буде потрібний великий простір для того, щоб штабелювати і зберігати гіпсокартон, поки він буде висихати на повітрі, або потрібно мати конвеєр достатньої довжини для забезпечення необхідного часу сушіння. Доти, поки лист не затужавів і не став відносно сухим, 91862 6 він досить крихкий і повинен бути захищений від руйнування і пошкодження. Щоб висушити листи за відносно короткий період часу, гіпсокартон звичайно сушать випарюванням зайвої води при підвищених температурах, наприклад, у сушильній печі або випалювальній печі. Відносно дорого спорудити та експлуатувати випалювальну піч при підвищених температурах, особливо, коли ціна викопного палива зростає. Зниження виробничих витрат могло б бути здійснене шляхом зниження кількості надлишкової води, присутньої в затужавілих листах гіпсокартону, яка пізніше видаляється випарюванням. Іншою причиною для зменшення кількості води є те, що міцність гіпсових продуктів зворотно пропорційна кількості води, використаної для їхнього приготування, особливо для full density slurries. Коли надлишкова вода випаровується, вона залишає пустоти в матриксі, раніше зайняті водою. Там, де для розрідження гіпсової суспензії були використані великі кількості води, у продукті залишається більша кількість крупніших пустот, коли він повністю висихає. Ці пустоти знижують щільність продукту і міцність кінцевого виробу. Відомі диспергатори для використання з гіпсом, які допомагають розріджувати суміш води і напівгідрату сульфату кальцію так, що потрібно менше води для того, щоб зробити суспензію плинною. Нафталінсульфонатні диспергатори добре відомі, але мають обмежену ефективність. Полікарбоксилатні диспергатори широко використовуються з цементами і, меншою мірою, із гіпсом. Клас сполук, представлених терміном "карбоксилатні диспергатори" величезний, і дуже важко передбачити як індивідуальні сполуки реагують у різних середовищах. Незважаючи на велику кількість попередніх робіт по карбоксилатним диспергаторам, важко передбачити ефект будь-якої конкретної сполуки на продукти, з якими її використовують. Загальновідомо, що карбоксилати поліпшують плинність у цементі. Це не обов'язково означає, що кожен полікарбоксилат буде давати такий самий результат у гіпсових продуктах. Гіпс і цемент утворюють різні кристалічні грати, які можуть по-різному диспергуватися в розчині карбоксил ату. Часи тужавлення цих гідравлічних матеріалів сильно розрізнюються, роблячи сповільнюючі ефекти деяких полікарбоксилатів, якими можна нехтувати в цементах, але які є критичними для тужавлення гіпсокартону. Варіації є навіть у галузі гіпсових виробів, причому деякі полікарбоксилати є ефективними для певних видів гіпсової сировини і неефективними для інших. Відсутність передбачуваності ефективності полікарбоксилату в гіпсі або цементі ставить у скрутне становище виготовлення гіпсокартону з низьким вмістом води при даних обмеженнях виробничого процесу. Іншим недоліком є те, що карбоксилати, як відомо, здатні реагувати з іншими добавками в гіпсових продуктах. Наприклад, у гіпсокартон може бути додана піна, щоб знизити масу листа. Однак деякі полікарбоксилати дестабілізують деякі піни, викликаючи їх колапс і втрату їхньої ефективності до тужавлення листа. Реакція полікарбоксилату з 7 піною в загальному випадку є непередбачуваною через знання хімічної структури конкретного полікарбоксилатного диспергатора, який використовують. Відомо, що в доповнення до дії у ролі диспергаторів полікарбоксилати сповільнюють тужавлення гідравлічних суспензій. Сповільненням тужавлення цементної суспензії на декілька хвилин можна нехтувати. Однак на високошвидкісній лінії гіпсокартону сповільнення тужавлення на хвилини може дати в результаті лист, який дуже м'який для того, щоб його різати, дуже крихкий для того, щоб рухатися в піч, або навіть дуже м'який для того, щоб транспортувати на виробничій лінії. Гіпсокартон повинен бути стужавілий приблизно на 50%, коли його ріжуть на різаку, для того, щоб витримати подальшу переробку. Коли для приготування плинної суспензії при низьких відношеннях вода:гіпс використовують високі дози полікарбоксилатів, час тужавлення може скоротитися настільки, щоб було потрібним зниження швидкості лінії виготовлення листів, значно знижуючи ефективність. Таким чином сповільнення часу тужавлення продукту тільки на хвилини має потенціал зниження продуктивності картоноробної лінії наполовину, у той час як таке сповільнення при виробництві цементних матеріалів буде непомітним. Далі, сповільнення часу тужавлення шляхом використання карбоксилатних диспергаторів не завжди можна подолати додаванням прискорювачів тужавлення. Додавання прискорювачів тужавлення до суміші знижує час тужавлення, але також спричиняє утворення кристалів дигідрату до того, як суспензія покине змішувач, призводячи в результаті до передчасного тужавіння і зниженої плинності суспензії. Таким чином використання прискорювачів тужавлення для того, щоб подолати сповільнення тужавлення, може суперечити меті додавання полікарбоксилатного диспергатора передусім для підвищення плинності. Було б великим поліпшенням, якби була розроблена гіпсова суспензія, з якої міг би виготовлятися гіпсокартон, який не вимагав би великих витрат при сушінні в печі або тривалого часу сушіння, і, більше того, вдосконалена суспензія, яка могла б швидко сохнути без збільшення часу тужавлення, пов'язаного з використанням карбоксилатних диспергаторів. Ця та інші потреби задовольняються даним винаходом поліпшених гіпсових суспензій і готового гіпсокартону і способу їхнього виготовлення. Гіпсова суспензія включає воду, гідравлічний компонент, що включає принаймні 50% напівгідрату сульфату кальцію з розрахунку на масу гідравлічного компонента, і специфічний полікарбоксилатний диспергатор із двома повторюваними елементарними ланками. Полікарбоксилатний диспергатор являє собою співполімер, який включає першу і другу повторювані елементарні ланки, де зазначеною першою повторюваною елементарною ланкою є повторювана елементарна ланка монокарбонової кислоти з олефіновою ненасиченістю або її ефіру або солі, або повторювана елементарна ланка сульфокислоти з олефіновою ненасиченістю або її солі, і 91862 8 зазначеною другою повторюваною елементарною ланкою є ланка загальної формули: де R1 являє собою фрагмент: R2 являє водень або аліфатичну вуглеводневу групу C1-С5. R3 являє незаміщену або заміщену арильну групу, переважно феніл. R4 являє водень або аліфатичну вуглеводневу групу С1-С20, циклоаліфатичну вуглеводневу групу C5-C8, заміщену або незаміщену арильну групу С6-С14, або групу, що відповідає формулі: R5 і R7 незалежно один від одного становлять алкільну, арильну, аралкільну або алкіларильну групу, і R6 є двовалентною алкільною, арильною, аралкільною або алкіларильною групою, ρ має значення від 0 до 3, включно, mine, незалежно, цілими числами від 2 до 4, включно, х і у є, незалежно, цілими числами від 55 до 350, включно. Величина z має значення від 0 до 200, включно. Другий аспект даного винаходу становить гіпсову панель, яка включає серцевинний шар дигідрату сульфату кальцію і диспергатор, описаний вище. Гіпсова суспензія за даним винаходом, спосіб її виготовлення і виготовлена з неї гіпсова панель призводять у результаті до зниження витрат на витрату палива для печей. Менше води потрібно видаляти з пір гіпсового продукту, що робить можливим зниження температури печі або часу, який продукт проводить у печі. Викопне паливо економиться і тим самим може бути досягнуте зниження витрат. Диспергатор, що використовується в даному винаході, є також менш повільно діючим, ніж інші полікарбоксилатні диспергатори для такої самої плинності. Це зменшує потребу в прискорювачах тужавлення і в пов'язаних із ними витратах. Це також дозволяє додатково знизити відношення води до штукатурного гіпсу в гіпсовій панелі до того, як міцність непрожареного матеріалу продукту стане достатньою для продовження виготовлення. Гіпсову суспензію готують із напівгідрату сульфату кальцію, води і специфічного диспергатора з двома повторюваними елементарними ланками. Диспергатор включає повторювану елементарну ланку карбонової кислоти і повторювану елементарну ланку алкенілполіефіргліколю. Гідравлічний матеріал включає будь-який напівгідрат сульфату кальцію, відомий також як штукатурний гіпс або випалений гіпс, у кількості принаймні 50%. Переважно кількість напівгідрату сульфату кальцію складає принаймні 75%, принаймні 80% або принаймні 85% штукатурного гіпсу. У багатьох рецептурах гіпсокартону практично 9 91862 весь гідравлічний матеріал являє собою напівгідрат сульфату кальцію. Може бути використана будь-яка форма випаленого гіпсу, включаючи, але не обмежуючись цим, альфа- або беташтукатурний гіпс. Передбачається також використання ангідриту сульфату кальцію, синтетичного гіпсу або грубо подрібненого природного гіпсу, хоча, переважно, у малих кількостях, менше 20%. Інші гідравлічні матеріали, включаючи цемент і леткий попіл, необов'язково включають у суспензію. Хоча будь-який штукатурний гіпс сприятливий для даного винаходу, штукатурні гіпси з різних джерел включають різні кількості і типи солей і домішок. Суспензія за даним винаходом менш ефективна, коли напівгідрат сульфату кальцію має відносно високі концентрації солей, що природно зустрічаються. Штукатурні гіпси з низьким вмістом солей визначені як гіпси, що містять менше за 300ч/млн розчинних солей. Штукатурні гіпси з високим вмістом солей включають гіпси, що містять принаймні 600 ч/млн розчинних солей. Гіпсове відкладення з Southard, OK, Little Narrows, Nova Scotia, Fort Dodge, IA, Sweetwater, TX, Plaster City, CA і багатьох інших місць відповідають цій перевазі. Диспергатор, що використовується в суспензії, включає дві повторювані елементарні ланки. Першою повторюваною елементарною ланкою є повторювана елементарна ланка монокарбонової кислоти з олефіновою ненасиченістю або її ефіру або солі, або повторювана елементарна ланка сульфонілкислоти з олефіновою ненасиченістю або її солі. Прикладами повторюваної першої ланки є акрилова кислота, метакрилова кислота, кротонова кислота, ізокротонова кислота, алілсульфонова кислота і вінілсульфонова кислота. Моно- або двовалентні солі є придатними замість водню кислотної групи. Водень також може бути замінений вуглеводневою групою, щоб утворити ефір. Переважні повторювані елементарні ланки включають акрилову кислоту або метакрилову кислоту. Друга повторювана елементарна ланка задовольняє формулі І: I і R1 є похідним від ненасиченої (полі)алкіленглікольефірної групи згідно з формулою II: II Звертаючись до формул І і II, алкенільна повторювана елементарна ланка необов'язково включає алкільну групу C1-С3 між полімерним ланцюгом і ефірним містком. Величина ρ становить ціле число від 0 до 3, включно. Переважно p становить 0 або 1. R2 становить або атом водню або аліфатичну вуглеводневу групу C1-С5, яка може бути лінійною, розгалуженою, насиченою або не 10 насиченою. R3 становить незаміщену або заміщену арильну групу, переважно феніл. Приклади переважних повторюваних елементарних ланок включають акрилову кислоту і метакрилову кислоту. Поліефірна група формули II містить множинні алкільні групи С2-С4, що включають принаймні дві алкільні групи, зв'язані атомами кисню, mine, незалежно, цілими числами від 2 до 4, включно, переважно принаймні один із m і n дорівнює 2; x і у є, незалежно, цілими числами від 55 до 350, включно. R4 становить водень або аліфатичну вуглеводневу групу С1-С20, циклоаліфатичну вуглеводневу групу C5-C8, заміщену арильну групу С6-С14, або групу, що відповідає принаймні одній із формул III(а), ІІІ(b) і III(с): III(a) III(b) III(c) У наведених вище формулах R5 і R7 незалежно один від одного представляють алкільну, арильну, аралкільну або алкіларильну групу. R6 є двовалентною алкільною, арильною, аралкільною або алкіларильною групою. Диспергатор цієї групи, що особливо використовується, який називають "диспергатором типу РСЕ211", позначений як "РСЕ211" (далі тут як "211"). Інші полімери цього ряду, відомі як такі, що використовуються в гіпсокартоні, включають РСЕ111. Цей клас полімерів і те, як виготовляти, додатково описані в патентній заявці США серійний №11/152.678, озаглавленій "Поліефірвмісні співполімери", поданій 14 червня 2005р. і включеній даним посиланням. Молекулярна маса диспергатора переважно складає від приблизно 20000 до приблизно 60000 дальтон. Несподівано було знайдено, що диспергатори з нижчою молекулярною масою спричиняють менше сповільнення часу тужавлення, ніж диспергатори, що мають молекулярну масу вищу за 60000 дальтон. Як правило, велика довжина бічних ланцюгів, яка призводить до збільшення загальної молекулярної маси, забезпечує кращу диспергованість. Однак випробування з гіпсом показують, що ефективність диспергатора знижується при молекулярній масі вищій за 60000 дальтон. Багато полімерів можуть бути виготовлені з тими самими повторюваними елементарними ланками, використовуючи різні їхні розподіли. Відношення кислотовмісних повторюваних елементарних ланок до поліефірвмісної повторюваної елементарної ланки безпосередньо пов'язане з густиною заряду. Переважно густина заряду співполімеру знаходиться в інтервалі від приблизно 300 до приблизно 3000мк-екв. заряду на грам співполімеру. Було знайдено, що найбільш ефективний диспергатор, перевірений для відновлення води в цьому класі диспергаторів, MELFLUX 2615F, має найвищу густину заряду. Диспергатори 11 MELFLUX виробляються Degussa Construction Polymers, GmbH, Trostberg, Germany і продаються в США фірмою Degussa Corporation, Kennesaw, GA, далі тут "Degussa". (MELFLUX є зареєстрованою торговою маркою компанії Degussa Construction Polymers, GmbH.) Однак було також знайдено, що підвищення густини заряду додатково призводить до збільшення сповільнюючого впливу диспергатора. Диспергатори з низькою густиною заряду, такі як MELFLUX 3500L, сповільнюють час тужавіння менше, ніж диспергатор MELFLUX 2651F, який має високу густину заряду. Оскільки сповільнення часу тужавлення зростає із збільшенням ефективності, досягнутої з диспергаторами з високою густиною заряду, виготовлення суспензії з низькою кількістю води, хорошою текучістю і розумним часом тужавлення вимагає підтримувати густину заряду в середньому інтервалі. Переважніше густина заряду співполімеру знаходиться інтервалі від приблизно 600 до приблизно 2000мк-екв. заряду/г співполімеру. Цей диспергатор особливо добре підходить для використання з гіпсом. Хоча і не бажаючи бути пов'язаними з теорією, можна вважати, що кислотні повторювані елементарні ланки зв'язані з кристалами напівгідрату, у той час як довгі поліефірні ланцюги другої повторюваної елементарної ланки на головному ланцюгу молекули здійснюють функцію диспергування. Урівноваження довжини ефірних ланцюгів, загальної молекулярної маси і густини заряду є важливим чинником при розробці диспергатора для гіпсу. Оскільки він є менш сповільнюючим, ніж інші диспергатори, він є менш шкідливим для процесу виготовлення гіпсових виробів. Диспергатор використовується в будь-якій ефективній кількості. Значною мірою вибрана кількість диспергатора залежить від бажаної плинності суспензії. Коли кількість води зменшується, потрібно більше диспергатора, щоб підтримати постійну плинність суспензії. Переважно диспергатор використовують у кількостях від приблизно 0,01% до приблизно 0,5% із розрахунку на масу сухого штукатурного гіпсу. Переважніше диспергатор використовують у кількостях від приблизно 0,05% до приблизно 0,2% на такій же основі. При відмірюванні рідкого диспергатора розраховуючи дозу диспергатора, беруть до уваги тільки твердий полімер, а воду в диспергаторі враховують при розрахунку відношення вода/гіпс. Цей диспергатор дозволяє розробити високошвидкісний процес виготовлення гіпсокартону, де щит тужавіє принаймні на 50% за п'ять хвилин. Навіть за відсутності прискорювачів принаймні 50% тужавіння досягається в межах десяти хвилин. Іншим чинником, який може бути важливим при виборі концентрації диспергатора, є зв'язок з облицювальним матеріалом. Деякі сорти паперу вимагають додаткового компонента для того, щоб одержати задовільне зчеплення при високих дозах диспергатора. Використовуються різні сполучні системи, такі як полівініловий спирт. Іншим методом, який допомагає в зв'язуванні паперу, є нанесення прискорювача тужавлення, такого як галун, 91862 12 на папір зі швидкістю осадження суспензії на облицювальний матеріал. Полімеризацію повторюваних елементарних ланок для приготування співполімерного диспергатора проводять будь-яким способом, відомим фахівцям. Переважні способи полімеризації описані в патентній заявці США серійний №11/152.678, озаглавленій "Polyether-Containing Copolymer", поданій 14 червня 2005р., раніше введеній посиланням. Воду додають до суспензії в будь-якій кількості, яка робить суспензію текучою. Кількість води, яка повинна бути додана, дуже варіюється відповідно до застосування, для якого вона використовується, конкретного диспергатора, що використовується, властивостей штукатурного гіпсу і добавок, що використовуються. Відношення води до гіпсу ("ВВГ") у гіпсокартоні переважно складає від приблизно 0,1 до приблизно 0,8 із розрахунку на масу сухого штукатурного гіпсу. Звичайно переважним є ВВГ від приблизно 0,2 до приблизно 0,6. Композиції для покриття підлоги переважно використовують ВВГ від приблизно 0,17 до приблизно 0,45, переважно від приблизно 0,17 до приблизно 0,34. ВВГ може бути зниженим до 0,1 або менше в лабораторних випробуваннях, основаних на помірному додаванні диспергаторів типу РСЕ211. Вода, що використовується для приготування суспензії, повинна бути настільки чистою, наскільки це практично можливо, для кращого контролю властивостей і суспензії, і затужавілого гіпсового розчину. Добре відомо, що солі та органічні сполуки модифікують час тужавіння, широко варіюючи від прискорювачів до інгібіторів тужавіння. Деякі домішки призводять до нерегулярності в структурі, такій як блокована матриця кристалічних форм дигідрату, знижуючи міцність затужавілого продукту. Отже, міцність і консистенція продукту поліпшуються при використанні води, настільки вільної від забруднень, наскільки це є доцільним. Гіпсова суспензія також, необов'язково, включає один або декілька модифікаторів, які поліпшують здатність полікарбоксилатного диспергатора розріджувати суспензію, тим самим підвищуючи її ефективність. Диспергатор з двома повторюваними елементарними ланками, що використовується тут, особливо сприйнятливий до впливу модифікаторів. Переважні модифікатори включають цемент, вапно, відоме також як негашене вапно або оксид кальцію, гашене вапно, відоме також як гідроксид кальцію, кальциновану соду, відому також як карбонат натрію, та інші карбонати, силікати, фосфонати і фосфати. Доза модифікаторів складає від 0,05% до приблизно 1% залежно від використовуваного модифікатора і мети, з якою його використовували. Коли використовують модифікатор, ефективність диспергатора підвищується, досягаючи нового рівня розрідження, або стає можливим знизити кількість полікарбоксилатного диспергатора, щоб знизити витрати на полікарбоксилат. Додаткову інформацію про модифікатори та їхнє використання можна знайти в патентній заявці США, серійний №11/152.317, озаглавленій "Модифікатори для Полікарбонатних Диспергаторів", раніше введеним посиланням. 13 Було виявлено, що модифікатори менш ефективні, коли їх додають у суспензію після того, як диспергатор контактує з випаленим гіпсом. Переважно модифікатори і диспергатор вводять у воду в змішувач до додавання напівгідрату. Якщо і модифікатор, і диспергатор знаходяться в сухій формі, вони можуть бути попередньо змішані один з одним і додані разом зі штукатурним гіпсом. Така послідовність додавання дає більше підвищення ефективності диспергатора. Спосіб додавання диспергаторів і модифікаторів у гіпсову композицію описаний більш детально в патентній заявці США серійний №11/152.322, озаглавленій "Method of Making a Gypsum slurry with Modifiers and Dispersants", що одночасно розглядається, раніше введеній посиланням. Додаткові добавки також вводять до суспензії, добавки визначаються конкретними додатками, в яких буде використовуватися гіпсова суспензія, і є відомими. Сповільнювачі тужавіння (до приблизно 2 фунтів/тис, фут2 (9,8г/м2)) або сухі прискорювачі (до приблизно 35 фунт/тис, фут2 (170г/м2)) додають для того, щоб модифікувати швидкість, при якій відбувається реакція гідратації. "CSA" є прискорювачем тужавіння, що включає 95% дигідрату сульфату кальцію, розмолотого разом із 5% цукру і нагрітого до 250°F (121°C) для того, щоб карамелізувати цукор. CSA постачається із заводу USG Corporation, Southard, OK і виготовляється згідно з патентом США 3.573.947, введеним даним посиланням. Сульфат калію є іншим переважним прискорювачем. HRA являє собою дигідрат сульфату кальцію, свіжорозмолотий із цукром у співвідношенні від приблизно 5 до 25 фунтів цукру на 100 фунтів дигідрату сульфату кальцію. Він детально описаний у патенті США 2.078.199, введеному даним посиланням. Обидва з них є переважними прискорювачами. Іншим прискорювачем, відомим як прискорювач тужавіння вологого гіпсу або ПВГ також є переважним прискорювачем. Опис використання і спосіб виготовлення прискорювача вологого гіпсу описані в патенті США 6.409.825, введеному даним посиланням. Цей прискорювач включає принаймні одну добавку, вибрану з групи, яка складається з органічної фосфонієвої сполуки, фосфатовмісної сполуки або їхніх сумішей. Цей конкретний прискорювач виявляє значну довговічність і зберігає свою ефективність протягом часу, протягом якого прискорювач вологого гіпсу може бути виготовлений, збережений і навіть перевезений на великі відстані перед використанням. Прискорювач вологого гіпсу використовують у кількостях від приблизно 5 до приблизно 80 фунтів на тисячу квадратних футів (від 24,3 до 390г/м2) готової панелі. У деяких здійсненнях винаходу в гіпсову суспензію включені добавки для модифікації однієї або декількох властивостей кінцевого продукту. Добавки використовують таким чином і в таких кількостях, які відомі в техніці. Концентрації наведені в кількостях на 1000 квадратних футів готових облицювальних панелей. Крохмалі використовували в кількостях від приблизно 3 до приблизно 20 фунт/тис, фт2 (від 14,6 до 97,6г/м2) для того, щоб 91862 14 підвищити зчеплення паперу і міцність продукту. Скловолокно, необов'язково, додають у суспензію в кількостях принаймні 11 фунт/тис, фт2 (54г/м2). У суспензію також додають до 15 фунт/тис, фт2 2 (73,2г/м ) паперових волокон. Воскові емульсії додають у гіпсову суспензію в кількостях до 90 фунт/тис, фт2 (0,4кг/м2), щоб поліпшити водостійкість кінцевої гіпсокартонної панелі. У здійсненнях винаходу, які застосовують спінювальний агент, щоб одержати пустоти в затверділому гіпсовмісному виробі для забезпечення більшої легкості, може бути застосований будьякий зі звичайних спіню вальних агентів, відомих як такі, що можуть бути використані при виготовленні спінених затверділих гіпсових виробів. Багато таких спіню вальних агентів добре відомі і легко доступні на ринку, наприклад, лінія мил HYONIC від Geo Specialty Chemicals, Ambler, PA. Піни і переважний спосіб спінювати гіпсові вироби описані в патенті США 5.683.635, включеному даним посиланням. Якщо у виріб вводять піну, полікарбоксилатний диспергатор, необов'язково, розподіляють між відміряною водою і водою піни, або використовують два різних диспергатори у відміряній воді і воді піни до їхнього додавання до напівгідрату сульфату кальцію. Цей спосіб описаний у патентній заявці США серійний №11/152.404, озаглавленій "Ефективне використання диспергаторів у гіпсокартоні, що містить піну", що одночасно розглядається, раніше введеним посиланням. Триметафосфатну сполуку додають у гіпсову суспензію в деяких здійсненнях, щоб поліпшити міцність виробу і підвищити стійкість затужавілого гіпсу проти провисання. Переважно концентрація триметафосфатної сполуки складає від приблизно 0,07% до приблизно 2,0% із розрахунку на масу випаленого гіпсу. Гіпсові композиції, що включають триметафосфатні сполуки, описані в патентах США 6.342.284 і 6.632.550, обидва з яких введені даним посиланням. Приклади триметафосфатних солей включають натрієві, калієві або літієві солі триметафосфату, такі як ті, які доступні від Astaris, LLC, St. Louis, МО. Повинна бути виявлена обережність при використанні триметафосфату з вапном або іншими модифікаторами, які підвищують рН суспензії. При рН вищому за приблизно 9,5 метафосфат втрачає свою здатність зміцнювати виріб, і суспензія стає сильно загальмованою. Іншими потенційними добавками до гіпсокартону є біоциди для зменшення зростання плісняви, мілдью або грибка. Залежно від вибраного біоциду і призначеного використання гіпсокартону біоцид може бути доданий у покриття, у гіпсове осердя або в обидва. Приклади біоцидів включають борну кислоту, піритіонові солі і солі міді. Біоциди можуть бути додані або в покриття, або в гіпсове осердя. Біоциди, коли їх використовують, використовують у покриттях у кількостях менших від 500ч/млн. У доповнення, гіпсова композиція може, необов'язково, включати крохмаль, такий як попередньо желатинізований крохмаль або кислотно модифікований крохмаль. Включення попередньо желатинізованого крохмалю підвищує міцність затужавілого і висушеного гіпсового виливка і мінімізує або усуває ризик деламінування паперу в 15 91862 умовах підвищеної вологості (наприклад, що стосується підвищених відношень води до випаленого гіпсу). Рядовий фахівець у даній галузі повинен знати способи попереднього желатинування сирого крохмалю, такі як варіння сирого крохмалю у воді при температурах принаймні близько 185°F (85°C), або інші способи. Придатні приклади попередньо желатинізованого крохмалю включають, але не обмежуються цим, крохмаль PCF 1000, що виробляється Lauhoff Grain Company, і крохмалі AMERICOR 818 і HQM PREGEL, обидва що випускаються на продаж Archer Daniels Midland Company. Попередньо желатинізований крохмаль, якщо він включений, присутній у будь-якій придатній кількості. Наприклад, попередньо желатинізований крохмаль, якщо він включений, може бути доданий у суміш, що використовується для утворення стужавілої гіпсової композиції, таким чином, що він присутній у кількості від приблизно 0,6 до приблизно 10% від маси гіпсової композиції, що тужавіє. Такий крохмаль, як USG95 (United States Cypsum Company, Chicago) також, необов'язково, додають для міцності осердя. При роботі гіпс рухається на конвеєрі у напрямку до змішувача. Перед входом у змішувач до подрібненого в порошок гіпсу додають добавки, такі як сухі прискорювачі тужавіння. Деякі добавки вводять напряму в змішувач по окремій лінії. В описаних нижче прикладах, використовуючи цей спосіб, додавали триметафосфат. Інші добавки також можуть бути введені у воду. Це особливо зручно, коли добавки знаходяться в рідкій формі. Для більшості добавок немає критичного режиму введення добавки в суспензію, і вони можуть бути введені з використанням будь-якого обладнання або способу, який є зручним. 16 Однак, коли використовують диспергатор за даним винаходом, важливо додавати диспергатор у воду до додавання штукатурного гіпсу. Відміряну воду або воду для підживлення додають у змішувач у кількостях, необхідних для того, щоб забезпечити намічене відношення води до гіпсу, коли буде врахована вода з інших джерел. Інші відомі добавки можуть бути використані, якщо потрібно, для модифікації специфічних властивостей продукту. Цукри, такі як декстроза, використовують для поліпшення скріплення паперу на кінцях панелей. Емульсії воску або полісилоксанів використовують для водостійкості. Якщо потрібна жорсткість, звичайно додають борну кислоту. Вогнестійкість може бути посилена додаванням вермикуліту. Ці та інші відомі добавки використовуються в рецептурах представлених суспензії та гіпсокартону. Приклад 1 Були проведені випробування для визначення впливу додавання карбонату калію на два різних диспергатори. У кожному з наступних зразків гіпсову суспензію готували з 400г штукатурного гіпсу від Stouthard, OK, 180г води і 0,2% диспергатора з розрахунку на суху масу штукатурного гіпсу. Диспергатор 211 був виготовлений згідно з препаративним прикладом 3 патентної заявки США серійний №11/152.678, поданої 14 червня 2005р., і серійного №11/ххх.ххх (посилання патентного повіреного DCP3), обидві озаглавлені "Поліефірвмісні Співполімери" і введені даним посиланням. Тип диспергатора і кількість карбонату калію показані в таблиці І нижче разом із результатами випробувань на розмір коржа і швидкість тужавіння. Таблиця І Диспергатор 211 211 MELFLUX 2500L MELFLUX 2500L Карбонат калію, г 0,6 0,6 0,6 0,0 Як видно з даних таблиці І вище, диспергатор із двома повторюваними елементарними ланками за даним винаходом, 211, показує знижений час тужавіння і при додаванні, і без додавання модифікатора, карбонату калію порівняно з раніше відомим диспергатором MELFLUX 2500L. Цей приклад також демонструє вплив модифікатора карбонату калію на кожен із цих диспергаторів. Зазначимо, що при такій же концентрації диспергатор 211 набагато краще відгукується на модифікатор, даючи більший розмір коржа, що вказує на кращу диспергуючу дію, але при зменшенні часу тужавіння. Приклад 2 Переважний диспергатор 211 випробовували з різними модифікаторами, щоб визначити підвищення ефективності. Випробовували тетранатрійфосфат (ТНФ), тетранатрійпірофосфат (ТНПФ) і Розмір коржа, см 30,3 19,8 26,0 15,5 Час тужавіння 6:00 2:05 10:30 2:35 карбонат натрію (кальциновану соду) реактивної якості. Випробовували також DEQUEST 2006, пентанатрієву сіль амінотри(метиленфосфонієвої кислоти), доступну від Solutia Inc., St.Louis, МО. Для всіх зразків, що досліджували, відношення води до штукатурного гіпсу становило 0,5, і додавали 0,66% мас. прискорювача тужавіння вологого гіпсу (ПВГ) із розрахунку на масу сухого штукатурного гіпсу. Контрольний зразок містив тільки 0,5% мас. ПВГ. Кількість кожного доданого модифікатора показана в таблиці II разом із часом тужавлення і розміром коржа, одержаного для кожного зразка. Модифікатор і диспергатор додавали у воду, потім йшло додавання штукатурного гіпсу і ПВГ. Суспензію перемішували доти, поки вона не ставала щільною. 17 91862 18 Таблиця II Модифікатор Контроль Кількість Розмір коржа Час тужавіння 0 20см 2:15 DEQUEST 2006 0,05% 23,7см 2:35 Хоча більше кальцинованої соди було використано для одержання цих результатів, вона розглядалася як ефективна, оскільки коштує одну третину від ціни інших модифікаторів. Далі, кальцинована сода збільшує розмір коржа на 37%, збільшуючи в той же час тужавлення тільки на 11%. DEQUEST 2006 дає набагато менший корж при приблизно такому ж часі тужавлення, і ТНПФ має менший розмір коржа, але має більш високий час тужавлення. Приклад 3 Для випробування здатності диспергатора знижувати вміст води в гіпсокартоні, виготовлено ТНФ ТНПФ Кальцинована сода 0,05% 21,5см 2:15 0,05% 25,5см 2:55 0,15% 27,5см 2:30 му на виробничій лінії, проводили досліди в заводському масштабі. Штукатурний гіпс доставляли в міксер із високим зусиллям зсуву по конвеєру. Сухі добавки, такі як крохмаль, додавали на конвеєр під час транспортування штукатурного гіпсу. У міксер додавали відміряну воду в кількості, необхідній для одержання заданого відношення води до штукатурного гіпсу після обліку води в рідких добавках. Триметилфосфат додавали по окремій лінії безпосередньо в міксер. Всі компоненти змішували в міксері до одержання однорідної суспензії. Базовий склад суспензії представлений у таблиці III. Таблиця III Базовий склад, фунт/100фут2 (308м2) Штукатурний гіпс Прискорювач тужавлення вологого гіпсу Мило 1714 фунт (779кг) 45 фунт (20,5кг) 0,42 фунт (19г) Диспергатор змішували з відміряною водою до її введення в міксер у дозах, показаних у таблиці III. Показане дозування розраховане на масу сухого диспергатора як відсоток від сухого штукатурного гіпсу. Кількість прискорювача була відкоректована так, щоб досягнути тужавлення від 50% до 60% біля різака. Оскільки гідратація є екзотермічною реакцією, зростання температури було використане для визначення ступеню реакції і, відповідно, зміни кількості прискорювача. Коли використали більше РСЕ211, сповільнення тужавлення давало в результаті температуру біля різака, що вказує на тужавлення менше 50%, примушуючи регулятора процесу збільшити дозування прискорювача. Кількість прискорювача для кожної точки вимірювань також показана в таблиці IV. У цій таблиці диспергатор за даним винаходом, РСЕ211, порівнювали з базовим варіантом 0,14% нафталінсульфонату і полікарбоксилатним диспергатором, що має принаймні три повторюваних елементарних ланки. Після того, як всі компоненти були введені в суміш, суспензію вивантажували на конвеєр, що містив облицювальний папір. Другий лист облицювального паперу вміщували на суспензію зверху і спрямовували через комплект валків на формування суцільної панелі шириною 4 фути (1,2м) і товщиною 5/8" (915мм). Панель потім розрізали на шматки довжиною 8 футів (2,4м) на різаку. Таблиця IV Диспергатор Тип ΔΒΒΓ Δ води, фунт (кг) ΔΠΒΓ, фунт (кг) 0,14% NS База порівняння База порівняння База порівняння 0,21% NS -0,03 -45 (-21) 0 0,10% MELFLUX 2500L -0,01 -11 (-5) * 0,10% РСЕ211 0,125% РСЕ211 0,15% РСЕ211 0,20% РСЕ211 -0,01 -21 (-9,5) 2 (0,9) -0,07 -122 (-56) 6 (2,7) -0,09 -161 (-73) 6 (2,7) -0,15 -273 (-124) 12 (5,5) * Дані не одержані. Порівняно з даними базової лінії при вмісті 0,14% нафталінсульфонату, "NS" (диспергатор DAXAD від Dow Chemicals, Midland, MI), заміна на 0,1% MELFLUX 2500L (що постачається Degussa) економить близько 11 фунтів води на 1000 фт2 (16кг/1000м2). При такому ж дозуванні РСЕ211 19 91862 економить близько 21 фунта води на 1000 фт2 (31кг/1000м2). Підвищення дози до 0,20% дозволяє зекономити 273 фунти води на 1000 фт2 (886кг/м2) відрізки панелі. Однак при найвищій дозі диспергатора кількість прискорювача повинна бути збільшена на 12 фунтів (5,5кг), щоб задовольнити вимозі тужавлення 50% біля різака. Властивості готового листа при 0,5 WSR відповідали всім вимогам, хоча результати з міцності осердя і кромки були нижчими, ніж у контрольного зразка. Резуль Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 20 тати по зчепленню для деяких зразків, що містять РСЕ211, були поганими, але це було зумовлено пересушенням до того, як були підібрані температури сушіння. Хоча були показані та описані конкретні здійснення гіпсової суспензії і гіпсокартону, фахівцям повинно бути зрозумілим, що зміни і модифікації можуть бути зроблені в них без відхилення від винаходу в його широкому значенні, як він представлений у наступній формулі винаходу. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601