Сировинна суміш для одержання композиційного матеріалу, композиційний матеріал, спосіб приготування сировинної суміші для композиційного матеріалу, спосіб виробництва гіпсоволокнистих плит

1. Сырьевая смесь для получения композиционного материала, содержащая кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция, дисперсные армирующие частицы и воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что указанная сырьевая смесь является продуктом дегидратации дигидрата сульфата кальция в присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения в нагретой водной суспензии 5~30% концентрации при постоянном перемешивании и регулируемом давлении, при этом кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция имеют игольчатую форму и равномерно распределены на поверхности и в пустотах дисперсных армирующих частиц. 2. Сырьевая смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дисперсные армирующие частицы растительного происхождения представляют собой волокна, кусочки или чешуйки. 3 Сырьевая смесь по любому из пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем. что армирующие дисперсные частицы являются лигно-целлюлозным материалом 4 Сырьевая смесь по любому из пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что дисперсные армирующие частицы являются древесными волокнами. 5. Сырьевая смесь п о п 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дисперсные армирующие частицы используют а количестве 0,530 мас.% в пересчете на сухое вещество 6. Сырьевая смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что дисперсные армирующие волокна являются древесными волокнами и содержатся в количестве 10-20% в пересчете на сухое вещество. 7. Композиционный материал, состоящий из гидратированных кристаллов альфапол угидрата сульфата кальция и дисперсных армирующих частиц растительного происхождения, приготовленный из сырьевой смеси, содержащей кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция, дисперсные армирующие частицы растительного происхождения и воду, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что указанная сырьевая смесь является продуктом дегидратации дигидрата сульфата кальция в присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения в нагретой водной суспензии 5~30% концентрации при постоянном перемешивании и регулируемом давлении, при этом кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция имеют игольчатую форму и равномерно распределены на поверхности и в пустотах дисперсных армирующих частиц. 8 Композиционный материал по п. 7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные 26221 армирующее частицы являются целлюлозным материалом 9 Композиционный материал по п. 7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие частицы представляют собой древесные волокна. 10 Композиционный материал по п. 7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие частицы используют в количестве 0,5-30 мос.% в пересчете на сухое вещество 11 Композиционный материал по п. 7, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие частицы являются древесными волокнами и содержатся в количестве 10-20% в пересчете на сухое вещество. 12. Композиционный материал по п. 7, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что он имеет плотность 40-50 фунтов/фут . 13 Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала, включающий дегидратацию дигидрата сульфата кальция до получения полугидрата сульфата кальция в присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, чго дегидратацию осуществляют при постоянном перемешивании и регулируемом давлении в 5-30% нагретой водной суспензии, содержащей дигидрат сульфата кальция и дисперсные армирующие частицы растительного происхождения до получения эльфа-полугидрата сульфата кальция в виде кристаллов игольчатой формы, равномерно распределенных на поверхности и в пустотах дисперсных армирующих частиц. 14. Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала по п. 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что температуру суспензии поддерживают при величине больше той, при которой альфаполугидрат сульфата кальция будет повторно гидрзтироваться и до тех пор, пока излишняя вода не будет удалена обезвоживанием и сушкой. 15. Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала по любому из пп. 13 и 14, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что температура суспензии составляет приблизительно 200oF16. Способ приготовления сырьевой смеси по п 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что обезвоживание горячей суспензии после сброса давления осуществляют для удаления оставшейся свободной воды и получения коисталлов сульфата кальция, физически связанных с дисперсными армирующими частицами растительного происхождения 17. Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала по п 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что охлаждение приготовленной сырьевой смеси осуществляют при температуре ниже той, при которой кристаллы альфз-полугидрата сульфата кальция будут повторно гидратироваться до дигидрата сульфата кальция. 18. Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала по п 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие частицы растительного происхождения представляют собой волокна, кусочки или чешуйки 19. Способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала по п. 13, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие, частицы растительного происхождения имеют проницаемые пустоты. 20. Способ производства гипсоволокнистых плит, включающий формование изделий из водной суспензии сырьевой смеси, содержащей гипс и дисперсные армирующие частицы растительного происхожден и я , в к л ю ч а ю щ и й подачу у к а з а н н о й суспензии на плоскую формующую поверхность для удаления из суспензии избыточной воды с последующим прессованием полученного фильтровального осадка и сушкой готовых плит, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что водную суспензию, содержащую дигидрэт сульфата кальция, дисперсные армирующие частицы растительного происхождения и ^0-95% воды, нагревают при регулируемом давлении и постоянном перемешивании до получения сырьевой смеси в виде водной суспензии, содержащей кристаллы альфа-по-лугидрата сульфата кальция игольчатой формы, равномерно распределенные на поверхности и в пустотах дисперсных армирующих частиц растительного происхождения, при этом прессование осуществляют прежде, чем температура плиты не упадет ниже величины, при которой альфа-полугидрат сульфата кальция будет повторно гидратироваться а дигидрат сульфата кальция, а охлаждение плиты осуществляют при температуре, позволяющей альфа-полугидрату сульфата кальция повторно гидратироваться в дигидрат сульфата кальция, при этом получаемая плита имеет плотность 640-800 кг/м 3 . 21. Способ производства гипсоволокнистыхплитпо п 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что дисперсные армирующие частицы являются лигно-целлгалозным материалом с проницаемыми пустотами. 22. Способ производства гипсоволокнистых плит по п. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 26221 что дисперсные армирующие частицы являются древесными волокнами, выбранными из группы, включающей химически очищенные древесные волокна, механически очищенные древесные волокна, термомеханически очищенные древесные волокна и комбинацию вышеупомянутых волокон. " 23. Способ производства гипсоволокни • стых плит по п. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что суспензия содержит 0,5-30 мае.% древесных волокон в пересчете на сухое вещество. 24 Способ производства гипсоволокнистых плит по п. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что суспензия содержит 10-20 мас.% древесных волокон а пересчете на сухое вещество. 25 Способ производства гипсоволокнистых плит по п 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что суспензию нагревают в аппарате под давлением до температуры 140-150°С. 26. Способ производства гипсоволокнистых плит по любому из пп 20-25', о т л и ч а ю щ и й с я тем, что после дегидрации температуру суспензии поддерживают при величине порядка 92°С до завершения про цесса прессования плиты. 27 Способ производства гипсоволокнистых плит по п 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что после завершения процесса прессования из плиты удалено 90% воды. 28. Способ производства гипсоволокнистых плит по п. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отформованная плита охлаждается до температуры порядка 49°С для завершения процесса гидратации альфа-полугмдрата сульфата кальция перед окончательной сушкой плиты. 29, Способ производства гипсоволокнистых плит по п. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сушку плиты осуществляют при 44-52°С 30 Способ производства гипсоволокнистых плит по л. 20, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что суспензия содержит предпочтительно 70-95% воды. Изобретение относится к сырьевой смеси для получения композиционного материала, композиционному материалу, способу его приготовления и к способу производства гипсоволокнистых плит Изобретение мо- 5 жет найти применение при изготовлении строительных и штукатурных изделий, а также огнестойких древесно-волокнистых плит. Специфические свойства гипса (гидрата \Q сульфата кальция} делают его очень распространенным материалом для изготовления промышленной и строительной штукатурки и других строительных изделий, особенно гипсовой сухой штукатурки 15 Он является доступным и, как правило, недорогим исходным материалом, который путем процесса дегидратирования и повторного гидратирования может быть отлит в формы или можно друїілм способом 20 из него получить пригодные фасонные изделия. Он также негорюч и относительно устойчив к изменению линейных размеров при воздействии влаги. Однако, т.к он является хрупким кристаллическим материа- 25 лом, который имеет относительно низкую прочность на растяжение и изгиб, его использование, как правило, ограничивается применением в ненесущих ненагруженных и не подвергающихся удару изделиях. з0 Гипсовая стеновая плита содержит обводненный гипсовый сердечник, заключен ный между слоями бумажной защитной накладки, и используется главным образом для обшивки внутренних стен и потолков. Бумажные защитные накладки значительно увеличивают прочность сухой штукатурки, однако снижают ее огнестойкость. Более того, из-за того, что гипсовый сердечник обладает хрупкостью и низкой способностью удерживать гвоздь и шуруп, обычная сухая штукатурка не может выдерживать тяжелые подвешенные грузы или амортизировать значительную динамическую нагрузку (удар) Таким образом, способы улучшения прочности на растяжение и изгиб, увеличение сопротивления выдиранию гвоздя и шурупа и сопротивления динамическому воздействию (удару) гипсовой сухой штукатурки и строительных изделий были и остаются предметом серьезного рассмотрения. Другим доступным и пригодным материалом, который также широко используется для строительных изделий, является лигно-целлюлозный материал, особенно в виде древесного или бумажного волокна. Например, в дополнение к строительным материалам - фибровому картону, водостойкому картону, многослойному картону и плотному картону (фибровому картону высокой плотности) имеются некоторые виды картонов, получаемых как изделия из яигно 26221 8 сталлы альфа-полугидрата сульфата, дисперцеллюлозных материалов которые испольсные армирующие частицы растительного зуются в строительной промышленности происхождения и воду, является продуктом Известна сырьевая смесь для получедегидратации дигидрата сульфата кальция в ния композиционного материала содержащая кристаллы альфа полугидрата сульфата 5 присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения в нагретой кальция дисперсные армирующие частицы водной суспензии 5-30% концентрации при и воду постоянном перемешивании и регулируемом Известен также композиционный матедавлении, при этом кристаллы альфа-полуриал, состоящий из гидратировзнных кристаллов зльфз-полугидрата сульфата 10 гидрата сульфата кальция имеют игольчакальция и дисперсных армирующих частиц тую форму и равномерно распределены на растительного происхождения приготовповерхности и в пустотах дисперсных армиленный из сырьевой смеси, содержащий рующих частиц Причем указанные частицы кристаллы альфа-полугидрата сульфата предстг п яют собой волокна, кусочки или кальция дисперсных армирующих частиц 15 чешуйки л являются лигноцеллюлозным марастительного происхождения и воду[1] териалом дисперсные частицы могут быть древесными волокнами Известен способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала, Дисперсные армирующие частицы исвключающий дегидратацию дигидрата сульпользуют в количестве 0 5-50 мае % в перефата кальция до получения полугидрата 20 счете на сухое вещество Для древесных сульфата в присутствии дисперсных армиволокон содержание в смеси предпочтирующих частиц растительного происхождетельно 10-20% в пересчете на сухое вещения [2] ство Известен способ производства гипсоПоставленная задача решается и за счет волокнистых плит включающий формова- 25 того, что в способе приготовления сырьевой ние изделий из водной суспензии сырьевой смеси для композиционного материала, смеси содержащей гипс и дисперсные арвключающем дегидратацию дигидрата суль мирующие частицы растительного происфата кальция до получения полугидрата хождения, включающий подачу указанной сульфата в присутствии дисперсных армисуспензии на плоскую формующую поверх- 30 рующих частиц растительного происхожденость для удаления из суспензии избыточния, дегидратацию осуществляют при ной воды с последующим прессованием постоянном перемешивании и регулируеполученного фильтровального осадка и сушмом давлении в 10-30% водной суспензии, кой готовых плит [3] содержащей дигидрат сульфата кальция и Известные композиционные материалы 35 дисперсные армирующие частицы растии изделия из них имеют высокую прочность тельного происхождения до получения альна растяжение и изгиб, однако'они имеют фа-полугидрата сульфата кальция в виде высокую цену недостаточную огнестойкристаллов игольчатой формы, равномерно кость и часто подвергаются значительному распределенных на поверхности и в пустокороблению и набуханию при воздействии 40 тах дисперсных армирующих частиц Привлаги чем температуру суспензии поддерживают Предыдущие попытки сочетать свойстпри величине больше той, при которой альва гипса и целлюлозного волокна, особенно фа-полугидрат сульфата кальция будет гиддревесного волокна, имели ограниченный ратироваться повторно и до тех пор, пока успех Попытки добавить целлюлозное во 45 излишняя вода не будет удалена Оптимальлокно (или другое волокно для дтой цели) к ной температурой суспензии является темпегипсовой массе и/или к гипсовому сердечратура порядка 200°F При этом нику в случае сухой штукатурки с обклейкой приготовленную сырьевую смесь охлаждакартоном приводили в основном к незначиют при температуре ниже той, при которой тельному повышению или вовсе не повыша- 50 кристаллы альфа-полугидрата сульфата ли п р о ч н о с т ь из-за н е с п о с о б н о с т и кальция будут повторно гидратироваться достигнуть сколько-нибудь значительной до дигидрата сульфата кальция Обезвожисвязи между волокном и гипсом вание же горячей суспензии после сброса Настоящее изобретение решает задачу давления осуществляют для удаления оспо созданию дешевых, водостойких, огне- 55 тавшейся свободной воды и получения стойких строительных материалов и издекристаллов сульфата кальция физически лий, лишенных указанных недостатков. связанных с дисперсными армирующими Поставленная задача решается за счет частицами растительного происхождения того что сырьевая смесь для получения комИспользуемые при приготовлении позиционного материала, содержащая крисырьевой смеси дисперсные армирующие 26221 частицы растительного происхождения представляют собой волокна, кусочки или чешуйки, имеющие проницаемые пустоты. Кроме того, способ приготовления сырьевой смеси для композиционного материала может быть осуществлен путем дегидратации дигидрата сульфата кальция в присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения при постоянном перемешивании и регулируемом давлении в 5-30% водной суспензии. Поставленная задача решается также за счет того, что композиционный'материал, состоящий из гидратированных кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция и дисперсных армирующих частиц растительного происхождения, приготовленный из сырьевой смеси, содержащей кристаллы альфаполугидрата сульфата кальция, дисперсные армирующие частицы растительного лромсхождения и воду, отличающийся тем, что указанная сырьевая смесь является продуктом дегидратации дигидрата сульфата в присутствии дисперсных армирующих частиц растительного происхождения в натретой водной суспензии 10-30% концентрации при постоянном перемешивании и регулируемом давлении, при этом кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция имеют игольчатую форму и равномерно распределены на поверхности и в пустотах дисперсных армирующих частиц. Содержащиеся в композиционном материале дисперсные армирующие частицы являются целлюлозным материалом, преимущественно древесным волокном. При этом дисперсные армирующие частицы используют в количестве 0,5-30 мас.% в пересчете на сухое вещество. При использовании древесных волокон их количество в смеси составляет 10-20 мас.% в пересчете на сухое вещество. Поставленная задача, кроме того, решается за счет того, что в способе производства гипсоволокнистых плит, включающем формование изделий из водной суспензии сырьевой смеси, содержащей гипс и дисперсные армирующие частицы растительного п р о и с х о ж д е н и я , путем подачи указанной суспензии на плоскую формующуга поверхность для удаления из суспензии избыточной воды с последующим прессованием полученного фильтровального осадка и сушкой гипсовых готовых плит, водную суспензию, содержащую дигидрат сульфата кальция, дисперсные армирующие частицы растительного происхождения и 40-95 мае. % воды, нагревают при регулируемом давлении и постоянном перемешивании до получения сырьевой смеси в виде 10 водной суспензии, содержащей кристаллы альфа-полугидрата сульфата кальция игольчатой формы, равномерно распределенные на поверхности и в пустотах дисперсных 5 армирующих частиц растительного происхождения, при этом прессование осуществ-. ляют прежде, чем температура плиты упадет ниже величины, при которой альфаполугидрат сульфата кальция будет повтор10 но гидратироваться в дигидрат сульфата кальция, а охлаждение плиты осуществляют при температуре, позволяющей альфа-полугидрату сульфата кальция повторно гидратироваться в дигидрат сульфата кальция, 15 при этом получаемая плита имеет плотность 640-800 к г / м 3 20 25 30 35 40 45 50 55 Используемые дисперсные армирующие частицы являются лигно~целл(олозны^ материалом с проницаемыми пустотами. Используемые древесные волокна выбирают из группы: химически очищенные древесные волокна, механически очищенные древесные волокна, термомеханически очищенные древесные волокна. Причем суспензия содержит 0,5-30 мае. % или 10-20 мас,% древесных волокон в пересчете на сухое вещество. Способ производства гипсоволокнистых плит предусматривает нагревание суспензии в аппарате под давлением до 140-150°С. В указанном способе после дегидратации температуру суспензии поддерживают при величине порядка 90°С до завершения процесса формования плиты. При этом в отформованной плите остается несвязанной приблизительно 10% воды После завершения процесса формования плиты ее охлаждают до температуры порядка 49°С для завершения процесса гидратации альфа-полу гидрата перед окончательной сушкой плиты, которую осуществляют при 44Ч52°С. Водная суспензия сырьевой смеси, используемая при производстве гипсоволокнистых плит, содержит предпочтительно 70-95% воды. Главным объектом изобретения является композиционный материал, который сочетает в себе гипс с другим веществом, имеющим более высокую прочность, таким как древесное волокно, с целью изготовления более прочных изделий отливки, сухой штукатурки, строительных изделий и для другого применения. Объект изобретения, связанный с предыдущим, представляет собой процесс получения такого композиционного материала. Более конкретным объектом изобретения является получение стеновой плиты, не содержащей бумагу, из композиционного материала, который является гомогенным, 11 26221 12 с кристаллами сульфата кальция. Это сцепимеет однородную хорошую прочность, ление не только обеспечивает хорошую включая сопротивление выдиранию гвоздя связь между сульфатом кальция и более и шурупа, по всему объему, является огнепрочной частицей наполнителя, но и предстойким, и который может быть изготовлен по доступной цене. 5 отвращает миграцию сульфата кальция из частицы, когда полугидрат повторно гидраЕще более конкретным обьектом изотируется до превращения в дигидрат (гипс). бретения является представление экономически выгодного процесса получения Этот материал сразу же может быть вывышеописанной стеновой плиты. сушен до того, как он остынет, чтобы затверСогласно данному изобретению в широ- 10 деть, но для этой цели и с п о л ь з у ю т композицию из повторного гидратированком смысле главный объект состоит в обжиного полугидрата. Чтобы этот материал сраге под давлением измельченного гипса, зу же стал пригодным к употреблению, из находящегося в разбавленной водной сусэтого композита можно в дальнейшем попензии в присутствии дисперсных частиц усиливающего материала. 15 степенно удалить всю жидкость, которая не пошла на повторное гидратирование, смеТермин "гипс" в том смысле, в каком он шать с другими составляющими композииспользуется здесь, означает сульфат кальции в любом желаемом виде и затем ция в устойчивом дигидратном состоянии, повторно гидратировать до схватывания и то есть CaSOs • 2НгО, и включает природный минерал месторождения, искусственно 20 стабилизации гипсовой композиционной массы. полученные аналоги и дигидрат, полученный гидратацией полугидрата сульфата Имеется множество видов таких компокальция или ангидрита: зиционных масс, из которых можно уплотнять, делать с к у л ь п т у р ы , о т л и в к и и Термин "дисперсные частицы" подразумевает любую макроскопическую частицу 25 придавать другие желаемые формы до окончательного схватывания. После того, как вещест ва, отличного от гипса, такую как вокомпозиционный материал затвердеет, его локно, чешуйка или тонкий кусочек. Частица можно резать, обрабатывать резцом, пиимеет заметные пустоты или углубления, лить, сверлить и обрабатывать другими меили трещины, разрывы, пустую середину или другие поверхности, в которых могут 30 ханическими способами. Более того, он проявляет желаемую огнестойкость и стаформироваться кристаллы гипса. Также жебильность линейных размеров, присущую лательно, чтобы эти пустоты занимали знагипсу, плюс определенное увеличение (осочительную часть поверхности частицы; чем бенно прочности и жесткости) за счет расбольше и лучше распределены эти пустоты, по объему частиц тем выше и более геометрически стабиль- 3? пределенных наполнителя. ная будет физическая связь между гипсом и дисперсной армирующей частицей. ВещеСогласно описанию настоящего изобрество частицы наполнителя должно иметь тения частицы наполнителя представляют желаемые свойства, которые отсутствуют у собой древесину в виде волокна или тонких гипса, и предпочтительно более высокую 40 кусочков. Процесс изготовления КОМПОЗИпрочность на растяжение и изгиб. ПримеЦИОННОЕ о материала гипс/древесное волокром частицы является лигно-целлюлозное но, согласно изобретению, начинают со волокно, особенно древесное волокно, космешения от приблизительно 0,5% до приторое наиболее подходит для композиционблизительно 30%, предпочтительней межного материала и процесса д а н н о г о 45 ду 10% и 20% по весу, древесного волокна изобретения. (древесной фибры) с соответствующим коНеобожженный гипс и дисперсные арличеством размолотого необожженного мирующие частицы перемешивают с необгипса Сухую смесь перемешивают с доходимым количеством жидкости для того, статочным количеством жидкости, предчтобы получить суспензию, которую затем 50 п о ч т и т е л ь н е й воды для т о г о , чтобы нагревают под давлением, чтобы прокалить образовать водную суспензию, содержагипс до перехода его в полуплдрат сульфата щую около 70-90% воды по весу. Суспенкальция. зию получают в сосуде высокого давления Полугидрат в конечном счете образует при температуре, достаточной для того, центры кристаллизации и формирует кри- 55 чтобы гипс превратился в полугидрат сульсталлы, в основном игольчатые, внутри и фата кальция. Желательно непрерывно вокруг пустот частиц. Можно в эту суспенмедленно перемешивать суспензию, чтобы зию добавлять модификаторы кристаллизаразбивать кусочки волокна и поддержийать ции Готовый композит представляет собой эти частицы во взвешенном состоянии. Почастицу наполнителя, физически связанную сле того, как полугидрат осядет из раствора 13 и рекристаллизуется, жидкую массу еще горячей выгружают из автоклава, постепенно обезвоживая, чтобы получить отжатый осадок, Предпочтительно, чтобы около 70-90% несвязанной воды было удалено на этой ста- 5 дии процесса. Если требуется полугидратное состояние композиционного материала, то в этом случае отжатый осадок выдерживают при высокой температуре, например, при 180°F 10 (82°С} до тех пор, пока вся оставшаяся вода не удалится. Высушенный отжатый осадок можно затем превратить в порошок или гранулы, чтобы легче было нагружать и хранить. С другой стороны, этот отжатый обезво- 15 женный осадок можно сразу же отпрессовать, отлить или придать ему другую форму и дать возможность остыть до температуры, npvj которой полугидрат сульфата кальция переходит в гипс внутри и вокруг древесно- 20 го волокна. После того, как гидратация закончена, твердую массу необходимо высушить, чтобы удалить остаток несвязанной воды. При получении плиты из смеси 25 гипс/древесное волокно процесс смешения и выдерживания в автоклаве суспензии из гипса и древесного волокна по существу тот же самый, что и описанный выше. В готовую суспензию возможно добавление присадок, 30 модифицирующих процесс определенным образом, или улучшающих свойства, такие как ускорители, замедлители, наполнители, снижающие вес. Их введение предпочтительней после выгрузки суспензии до удале- 35 ния воды. Полученную суспензию выгружают на непрерывный ленточный конвейер такого же типа, какие используются в производстве бумаги, обезвоживают, удаляя несвязанной воды столько, сколько воз- 40 можно. Первоначальный лабораторный эксперимент показал, что на этой стадии может быть удалено самое большое 90% воды. Пока полученный в результате отжатый осадок еще горячий, он во влажном со- 45 стоянии прессуется в плиту желаемой толщины и/или плотности. Если необходимо придать поверхности определенную текстуру или ламинированную отделку поверхности, это надо делать во время или 50 следом за стадией процесса, описанной выше. Во время прессования сырого материала, которое проводится с постоянным повышением давления, чтобы сохранить однородность готового продукта, могут слу- 55 читься две вещи. Дополнительную воду, например, около 80-90% оставшейся воды, удаляют. И, как следствие, этот отжатый осадок продолжает охлаждаться. Однако, возможно, необходимо дополнительное ох 14 лаждение, чтобы снизить температуру отпрессованного слоя до температуры повторной гидратации за приемлемое время. После того, как повторная гидратация закончена, плиты можно разрезать, отделывать, если требуется, и затем направлять на сушку Температуру сушки лучше поддерживать достаточно низкой, чтобы избежать перекаливания гипса на поаерхности. Плита из композиционного материала гипс/древесное волокно, сделанная в соответствии с вышеупомянутым процессом, обладает синергйгической комбинацией желаемых особенностей и свойств, которую не имеют плиты, полученные существующими сейчас способами. Они оЬпэдают более высокой прочностью, включая сопротивление выдиранию гвоздя и шурупа, по сравнению с обычной сухой штукатуркой. Она обладает более высокой огнестойкостью и лучше сохраняет линейные размеры при воздействии влаги, чем пиломатериалы, фиброкартон, прессованный бумажный картон и тому подобное. Более того, он может производиться различным по толщине и плотности \Л, как будет показано далее в таблицах, изобретение позволяет производить плиту из композиционного материала, имеющую модуль на разрыв, сравнимый с этим показателем для изделий из гипсового фиброкартона, полученного с использованием процессов, описанных в прототипах; но меньшей плотности, и поэтому легче по весу и возможно более низкой стоимости. Эти и другие свойства и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из более детального изложения изобретения, которое сопровождается чертежами, на которых показано. На фиг. 1 изображена схематическая диаграмма процесса образования композиционного материала согласно первому аспекту настоящего изобретения; на фиг. 2 - схематическая диаграмма другого процесса образования композиционной плиты согласно другому аспекту настоящего изобретения. Основной процесс, как схематически показано на фиг. 1, начинается с перемешивания необожженного гипса: армирующих частиц (древесных волокон) и воды для того, чтобы получить разбавленную водную суспензию. Гипс может быть из природного месторождения или быть продуктом десульфирования или процесса обработки фосфорной кислоты. Гипс должен быть относительно высокой степени чистоты, т.е. предпочтительно по меньшей мере 92-96%, и тонкого помола, например, до 92-96% минус 100 меш или меньше. Частицы большего 15 26221 размера, возможно, будут увеличивать время превращения. Гипс может вводиться либо а сухом виде, либо в виде водной суспензии. В качестве целлюлозного волокна (целлюлозной фибры) можно использовать макулатуру, д р е в е с н у ю массу; к у с о ч к и древесины и/или другое растительное волокно. Желательно, чтобы это волокно имело поры, отверстия, трещины и/или грубую поверхность такую, чтобы имелись доступные щели или поры, позволяющие проникать растворенному сульфату кальция. В зависимости от того, из чего получают целлюлозное волокно, например, может потребовзться разбить предварительно комки древесной массы, отделить куски, не проходящие по размеру, и в некоторых случаях предварительно путем экстрагирования удалить материалы, служзщие замедлителями, и/или загрязняющие вещества, которые могут вредно влиять на процесс обжига гипсэ; такие как гемицеллюлоза, уксусная кислота и т.п. 16 времени, например, примерно 15 минут, из молекулы дигидрата сульфата кальция будет удалено достаточное количество воды, чтобы превратить ее в молекулу полугидрата. 5 Раствор, в котором частицы путем непрерывного перемешивания поддерживаются во взвешенном состоянии, будет смачивать и проникать в открытые пустоты волокна. Когда будет достигнуто насыщение раство10 ра, полугидрат образует зародыш кристаллизации и начнут образовываться кристаллы в. на и вокруг пустот и вдоль волокон. После того, как закончится превраще-. 15 ниє дигидрата в полугидрат, могут быть введены необязательные добзвки, и суспензию загружают в оборудование для обезвоживания. Поскольку 90% воды из суспензии удаляется в оборудовании для обезвоживания, 20 оставшийся осадок содержит приблизительно 35% воды по весу. На этой стадии этот осадок состоит из древесных волокон, сцепленных с кристаллами вторично гидратированного полугидрата сульфата кальция, Молотый гипс и древесные волокна пе- 25 и может быть разложен на отдельные сложные волокна или узлы, отформован, отлит ремешиваются в соотношении около 0.5 до или спрессован для получения более высо30% по весу древесных волокон. Добавляеткой плотности. Если надо сохранить этот ся требуемая вода, чтобы получить суспенкомпозиционный материал для последуюзию, содержащую около 5-30% сухого, для эффективного проведения процесса на ла- 30 щего использования в повторно гидратированном состоянии, необходимо быстро его бораторном оборудовании предпочтительвысушить, предпочтительно при приблизино содержание сухого 5-10%. тельно 200°С (93°С) для того, чтобы удалить Приготовленная суспензия загружается оставшуюся свободную воду перед тем, как в сосуд под давлением, оборудованный приспособлением для непрерывного лереме- 35 начнется гидратация. шивания. На этой стадии процесса могут С другой стороны, обезвоженному отбыть добавлены кристаллы модификатора, жатому осадку может быть непосредствентакого, например, как органические кислоно придана желаемая форма изделия и ты для того, чтобы ускорять или замедлять затем проведена повторная гидратация до кристаллизацию или для снижения темпе- 40 затвердения массы композиции из дигидраратуры обжига. После того, как автоклав зата сульфата кальция и древесных волокон. кроют, подается в сосуд пар, чтобы Для этого, чтобы завершить это. температутемпература внутри его была между 212°F ра сформованного отжатого осадка опуска(100°С) и около 350°F (177°C), и autogeneous ется ниже приблизительно 120°F (49°C), давление; нижний температурный предел 45 Хотя удаление основного количества воды определяется практически минимальной на стадии обезвоживания значительно влитемпературой, при которой дигмдрат сульяет на снижение температуры отжатого фата кальция перейдет в результате обжига осадка, может потребоваться дополнительв полугидрат за приемлемое время, а верхное охлаждение для того, чтобы достичь жений температурный предел лежит около 50 лаемого уровня в течение приемлемого максимальной температуры, при которой времени. для обожженного полугидрата отсутствует В зависимости от ускорителей, замедриск перехода некоторого количества полулителей, модификаторов кристаллизации гидрата сульфата кальция в ангидрит. Осноили других добавок, введенных в суспенвываясь на результатах работы, 55 зию, гидратация может продолжаться от непроведенной к настоящему времени, темпескольких минут до часа и более. Так как ратура в автоклаве - примерно от приблизиигольчатые кристаллы полугидрата сцеплетельно 285°F (140°C) и около 3059F (152°C). ны с древесными волокнами, а большая Когда суспензия подвергается обработчасть жидкости удалена из отжатого осадка, ке при этих условиях в течение достаточного миграция сульфата кальция предотвращает 17 26221 ся, оставляя композицию гомогенной. При повторной гидратации производится рекристаллизация полугидрата при переходе его в дигидрат внутри или около пустот и на и около древесных волокон, сохраняя гомо- 5 генность композита Рост кристалла также связывает кристаллы сульфата кальция на примыкающих волокнах, формируя кристаллические образования, имеющие увеличенную прочность за счет армирования 10 древесными волокнами. Перед тем, как гидратация закончится, желательно быстро высушить композиционную массу длятого, чтобы удалить оставшуюся свободную воду. Иначе древесные 15 волокна, обладая гигроскопичностью, имеют тенденцию удерживать или даже абсорбировать несвязанную воду, которая позднее будет испаряться Если сульфат кальция затвердевает на поверхности до то- 20 го, как излишек воды будет удален, волокна могут сжаться и вытолкнуть гипс, когда несвязанная вода испарится Поэтому для получения оптимальных результатов предпочтительно как можно больше свободной 25 воды удалить из композиционной массы до того, как температура упадет ниже уровня, при котором начинается гидратация. После окончательного отверждения этот единственный в своем роде компози- 30 ционный материал проявляет свойства, привнесенные в него обоими компонентами. Древесные волокна повышают прочность, особенно прочность на изгиб, гипсовой матрицы, в то время как гипс действует как 35 покрытие и связующее, защищающее древесное волокна, придает огнестойкость и снижает расширение при воздействии влаги, Одной из наиболее подходящих обла- 40 стей применения гипс/древесное волокно материала, обсужденного выше, является производство композиционной сухой штукатурки. Процесс изготовления такой композиционной сухой штукатурки проил- 45 люстрирован схематически на фиг. 2. Как показано в базовом процессе фиг. 1 входящие материалы состоят из частиц необожженного гипса, очищенного целлюлозного волокна, предпочтительней 50 древесного волокна и воды Гипс и древесные волокна перемешивают в относительных пропорциях приблизительно 5 к 1, и добавляют воду в достаточном количестве для того, чтобы получить суспензию, пред- 55 почтительно содержащую приблизительно 5-10% сухих веществ. Суспензия подвергается обработке паром в автоклаве при температуре предпочтительно между 285°F и 305°F и давлении, в течение времени, доста 18 точного для того, чтобы превратить весь гипс в волокнистый полугидрат сульфата кальция Суспензиюпостоянно перемешивают для того, чтобы разбивать комки волокон и поддерживать материалы во взвешенном состоянии, пока происходит превращение. Снова оо время процесса, протекающего в автоклаве, полагают, что растворенный сульфат кальция проникает в пустоты древесных волокон и потом осаждается в виде игольчатых кристаллов полугидрата на и вокруг пустот и поверхности древесных волокон Когда превращение закончено, вводятся желаемые добавки, и суспензия выгружается на конвейер, где обезвоживается. Как можно больше воды удаляют, пока температура суспензии остается еще высокой. После обезвоживания и до того, как температура упадет ниже температуры повторной гидратации, отжатый осадок во влажном состоянии прессуется в течение нескольких минут, чтобы снизить содержание воды и получить конечный продукт желаемой толщины и/или плотности. Опять, если необходимо быстрое охлаждение, температура отжатого осадка понижается до приблизительно 120°F, когда может иметь место повторная гидратация. Гидратация приводит к рекристаллизации гипса по месту, физически связывает его с древесными волокнами. Отпрессованная плита затем быстро сушится при температуре между приблизительно 110°F(43°C) и 125°F(52°C); предпочтительно приблизительно 120°F (49°С). Отвержденная плита может быть разрезана и отделена в соответствии с требованием В случае необходимости придать специальную отделку поверхности плиты, упомянутый выше процесс можно модифицировать, чтобы произвести дополнительную операцию Например, легко видеть, что дополнительное количество сухого размолотого дигидрата можно добавить к готовой суспензии, выгруженной из автоклава, путем распыления на поверхности горячей суспензии, когда она распределена на конвейере для обезвоживания, или разбросать на поверхности отформованного отжатого осадка перед тем, как он был полностью обезвожен, для того, чтобы получить более гладкую, светлую и/или с более богатым содержанием гипса поверхность нз готовой плите. Особенная текстура поверхности может быть придана отжатому осадку при выполнении операции прессования его во влажном состоянии для того, чтобы плита имела текстурированную отделку. Ламини 26221 рование поверхности и покрытие можно на носить после выполнения операции прессования во влажном состоянии и после окончательной сушки Во всяком случае много различных дополнительных вариан- 5 тов в этом аспекте данного процесса легко могут быть найдены специалистами в этой области. Дополнительная предполагаемая особенность этого процесса в том, что продукт, 10 из которого постепенно удаляется вода, представляет собой плиту, не содержащую бумаги поэтому для сушки потребуется значительно меньше энергии по сравнению с той, которая требуется при производстве 15 обычной сухой штукатурки. П р и м е р 1. В табл. 1 представлены четыре вида композиционного материала одного состава и изготовленного по 4 различным режимам процесса, описанного вы- 20 ше В каждом случае был взят природный необожженный гипс, имеющий размеры частиц 92-96% минус 100 меш, ІЛ в качестве армирующих частиц была взята сосновая древесная масса, очищенная термомехани- 25 ческим способом. Образцы всех четырех видов А, В, С и D были потом отпрессованы, чтобы получить плиту. Прессование обезвоженной суспензии, которое выполняли для получения об- 30 разцов, производили при постепенном повышении давления до 48. 103, 173, 242, 311 и 380 фунтов на кв. дюйм через каждые 30 секунд. Образцы опыта, однако, прессовали только 1-1/2 мин до максимального 35 давления 173 фунта на кв. дюйм. В результате температура в опыте А осталась достаточно высокой, сушка произошла перед повторной гидратацией, w образец опыта А, как показало испытание, содержал преобла- 40 дающее количество полугидрата. С другой стороны, образцы опытов В, С и D прессовались во влажном состоянии в течение полных 3 мин, и затем проводилась повторная гидратация до полного отверж- 45 дения и перехода в дигидрат. Для 2 образцов каждого опыта была определена плотность и проведены измерения, и среднее из 2 измерений приведено в табл 1. Плотность определялась путем де- 50 ления измеренного веса на измеренный объем, тогда как MOR определялась в соответствии с методом испытания ASTMD 1037 Результаты, приведенные в табл, 1, по- 55 казывают, что плита из композиционного материала гипс/древесное волокно может быть изготовлена различной плотности. В действительности, образцы плотностью от приблизительно 26 фунтов на куб. фут до 20 приблизительно 60 фунтов на куб фут были изготовлены в лаборатории Сравнение показателей плотности, приведенных в табл 1, с MOR также подтверждают выводы другой лабораторной работы о том, что прочность композиционных плит изменяется до некоторой степени в зависимости от плотности. Вероятно, что более низкую прочность образцов опыта С можно отнести за счет трудностей в работе с более разбавленной суспензией на несовершенном лабораторном оборудовании. Для того, чтобы показать перспектив-' ность свойств плиты из композиционного материала изготовленного в соответствии с настоящим изобретением, образцы опыта В сравниваются с образцами обычной сухой штукатурки, древесного фиброкартона и коммерчески доступных плит из сочетания гипс/волокно, которые были изготовлены, как указывалось, в соответствии с процессами, взятыми за прототип, и обсуждались в начале спецификации Единственная цель этого сравнения - поставить эту новую композиционную плиту в ряд с основными конкурирующими строительными изделиями. Поскольку даже для данного образца или типа плиты характерные свойства можно изменить, окончательные выводы делать еще рано И последнее примечание1 все данные, приведенные далее втабл 2, были получены в результате измерений, выполненных в лаборатории, за исключением тех, которые имеют пометку звездочкой* Данные, отмеченные звездочкой, взяты из имеющейся литературы. Данные табл 2 дают возможность сделать некоторые общие замечания. В частности, при сравнении плотности и MOR плита из нового композиционного гипс/волокно материала может выдерживать такое давление, какое удовлетворяет строительную промышленность, при плотности ниже, чем у конкурирующих гипсовых фибровых плит. Также очевидно, что плита из нового композиционного материала будет проявлять хорошую характеристику огнестойкости (весьма вероятно относиться к 1 классу), чего нет у плит из древесного волокна, и в то же время обладать более высокой прочностью по всему объему и значительно более высоким сопротивлением выдиранию гвоздя, чем у обычной сухой штукатурки-, относящейся к 1 классу. Можно ожидать, хотя это и не отражено в данных табл 2, что плита из нового композиционного материала будет обладать более ценными преимуществами по сравнению с наиболее конкурирующими изделиями. Ожидается, что этот материал бу 21 22 26221 дет стоить дороже, чем относительно недорогая сухая штукатурка, и меньше, чем плиты из древесного волокна, также ожидается, что изготовление будет стоить меньше, чем у других плит, представляющих собой сочетание гипса и волокна Те 6л м j a 1 Обраэец Тиордор вещество Температу ра обжип оолокно % по весу от общего 167 гипс % по весу от общего Вода % по весу от общего кол вэ суспензии 89 3 377 (136) ДРЄЯРСНОЄ 0 Г(°С.) Время Время гид ратании прессования после прес мин (ооания мин Толщина дюймы метры Плотность Нагрузка ф>нты/фуг3 PSI кг/м 83 3 1 1/2 0 680 0 396 3R8 0 0175 А 62152 В 833 167 89 3 284 (140) 3 60 0 826 021 45 -•20 83 96? С 83 3 167 94 3 295(146) 3 60 1 12 0 0281 47 6 Й11 762 48 0 55В 00142 909 85 D 89 9 10 1 92 2 29^ (116) 3 60 56 в • 984 Таблица 2 Образец Толщина дюймы метры Плотносп Вес Нагрузка Сопротивление фунты/фут кг/м фукт/ІО^фут 1 PS1 выдиранию гвоздя фунт/фут 3 Описание опыта А 5 6 7 8 0 826 0 021 45 0 720 832 3102 15148 85 967 25 3 Класс 1 37 65 (ожидаемый) ПрН 932 ПрН 307 30 Класс 1 кг/м Огнестойкость (степень распро стрэнения пла иен и) кг/м і в 2 ИчоВретрние {17% дрепрсное 80ЛОКНО,ВЗ% ГИПС) D Е Сухая штукатурка 0 507 414 172-1 00129 663 166 8416 57 0 625* 40 6* 2535* 0Q1W 78S 4