Спосіб виготовлення гіпсових плит та застосування поверхнево-активної речовини у способі

1. Спосіб виготовлення гіпсових плит, які мають щільність серцевини менше 0,77, який включає одержання піни з води і поверхнево-активної речовини, яка складається з щонайменше одного алкілсульфату формули Н(СН 2)nOSO3 – M+, де n число у діапазоні від 6 до 16, Μ - одновалентний катіон, причому середнє число атомів вуглецю n m знаходиться в інтервалі від 9 до 10, та наступне введення одержаної піни у гіпсову масу, який відрізняється тим, що кількість поверхнево-активної речовини, яку вводять, не перевищує 0,32 г на літр гіпсової маси. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що кількість поверхнево-активної речовини, яку вводять, менше 0,24 г на літр гіпсової маси. 3. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняє ться тим, що виготовлена гіпсова плита має міцність на стиснення більше 2 МПа. 4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняє ться тим, що поверхнево-активна речовина містить від 5 до 60 мас. % додецилсульфату. C2 2 (19) 1 3 78697 4 (дигідросульфат кальцію), покритий з кожної з його вини має деякі переваги. Дійсно, у той час як алкіповерхонь картоном, або папером, або мінеральлсульфат може бути одержаний прямою сульфаними волокнами. Утворений таким чином компотацією відповідного жирного спирту, для зиційний виріб має хороші механічні властивості, одержання алкілоксисульфата треба пройти через при цьому листи на його поверхнях служать водстадію етоксилування. Дана стадія є такою, що не ночас арматурою і лицьовою стороною. тільки дорого коштує, але вона може призводити, Гіпсову серцевину одержують виходячи з гіпкрім того, до утворення небажаних побічних просової маси, утвореної, в основному, сумішшю судуктів. льфату кальцію, що гідратується, і води, до якої, у Проблема, на вирішення якої направлений даразі необхідності, додають звичайні домішки. Під ний винахід, полягає у розробці дешевого способу терміном «сульфат кальцію, що гідратується» у виготовлення полегшених гіпсових плит, з викориданому описі треба розуміти безводний сульфат станням поверхнево-активної речовини, яка була б кальцію (ангідрит II або III) або напівгідратований недорогою та легко доступною. Взагалі, якість поверхнево-активної речовини сульфат кальцію (CaSO4 × 1/2 Н2О) в його кристаоцінюють по відношенню до об'єму піни, який вона лічній модифікації a або b. Такі сполуки добре відозволяє одержати. Дійсно, для одержання даного домі фахівцю, і їх одержують, звичайно, випаленоб'єму піни здається логічним, що витрата поверхням гіпсу. нево-активної речовини з низькою піноутворююМаса швидко затвердіває внаслідок гідратації чою здатністю буде вищою. Це погіршує економічгіпсу. Потім плити нагрівають у сушильних печах ні показники, зокрема, збільшує собівартість для того, щоб видалити надлишок води. гіпсової плити. Полегшення гіпсових плит, крім їх механічної Однак, стабільність піни перед її введенням у міцності, являє собою головну мету. Щоб полеггіпсову масу, потім у гіпсовій масі, також являє шити гіпсову плиту, прийнято вводити в масу повісобою фактор, що заслуговує уваги. Так, при рівтря, додаючи до гіпсової маси піну. ному об'ємі, піна з низькою стійкістю призводить Зменшення щільності гіпсових плит є бажаним до менш полегшеної гіпсової плити, ніж стійка піна. через його подвійну економічну вигоду. З одного Згідно з документом US 5643510, алкілсульфати боку, воно дозволяє полегшити продукт і спростиутворюють піни, слабко стійкі у гіпсовій масі. ти, таким чином, його транспортування, і, з іншого З іншого боку, зрозуміло, що гіпсова плита, боку, воно дозволяє вирішити проблему низького навіть полегшена, повинна у той самий час мати темпу виробництва за рахунок зменшення спожихарактеристики, порівнянні з характеристиками вання гіпсу. Дійсно, випалення гіпсу вимагає часу, неполегшених плит, такими як рівень механічної і, можливо, що дана стадія буде елементом, ліміміцності. Якість зчеплення між гіпсовою масою та туючим швидкість виробничої лінії. Зменшення лицьовими поверхнями плити, як в сухому, так і у потреби в гіпсі дозволяє, крім того, зменшити вивологому оточуючому середовищі, також являє робничі витрати, пов'язані з випаленням. Таким собою вимогу до якості, яку потрібно виконувати. чином, зменшення щільності гіпсових плит дозвоВинахід оснований на тому факті, що якщо деляє знизити транспортні витрати, збільшити швидякі композиції на основі алкілсульфатів виявляють, кість лінії і, у той самий час, зменшити виробничі звичайно, невелике надспоживання у порівнянні зі витрати. сумішами з алкілоксисульфатами, вони дозволяВідомі різні композиції поверхнево-активних ють одержувати значно полегшені гіпсові плити. У речовин для полегшення гіпсових плит. Композизв'язку з таким полегшенням, можливе збільшення ції, що часто згадуються, містять алкілоксисульекономічних витрат компенсується. Дійсно, еконофати. Так у документі W09516515 описана компомія, що виникає за рахунок полегшення, може зиція поверхнево-активних речовин на основі майже у 7 разів перевершувати перевитрату, поалкілсульфатів та алкілоксисульфатів. У вказаній в'язану з додатковим споживанням поверхневокомпозиції співвідношення між алкілсульфатами активної речовини. Таким чином, баланс залишата алкілдіоксисульфатами або алкілтриоксисульється загалом дуже позитивним. фатами становить щонайменше 12:1. Переважно, Гіпсові плити, полегшені таким чином, мають, в інтервалі від 30:1 до 60:1. Використання тільки крім того, цілком прийнятні характеристики мехаалкілсульфатів є небажаним. Дійсно, гіпсова плинічної міцності і зчеплення із зовнішніми поверхта, одержана з одним тільки алкілсульфатом, денями. монструє дуже посереднє полегшення. Згаданий цікавий ефект представляється поУ документі US 5643510 описане застосування в'язаним з взаємодією між поверхнево-активною суміші алкілсульфатів та алкілоксисульфатів для речовиною, піною та гіпсовою масою. регулювання розміру пухирців повітря у гіпсових Дійсно, якщо піноутворююча здатність згадаплитах. У документі вказано, що алкілсульфати, них алкілсульфатів є часто менш високою у порівщо утворюють нестабільні піни, не використовунянні із звичайними поверхнево-активними речоються індивідуально, оскільки одержання плити винами, що містять алкілоксисульфати, заданої щільності вимагало б витрати, приблизно виявляється, що деякі з них дають можливість в 3 рази більшої, ніж витрата поверхнево-активної одержання пін, сумісних з гіпсовою масою. Крім речовини, що містить алкілоксисульфат. Таким того, всупереч відомостям з рівня техніки, було чином, Переважною поверхнево-активною речовиявлено, що надспоживання є дуже помірним і у виною є суміш, що містить близько 10% алкілоксидеяких випадках може бути навіть нульовим. сульфату. Здається, що даний ефект щонайменше частОднак, використання алкілсульфатів замість ково виникає внаслідок дуже хорошої сумісності алкілоксисульфата як поверхнево-активної речо 5 78697 6 між гіпсовою масою і піною, яка залежить від їх H(CH2)nOSO3 – M+, в якій n означає число у діапавідповідної в'язкості. Більш конкретно, представзоні від 6 до 16, Μ являє собою одновалентний ляється, що текучість двох фаз може бути відрегукатіон і середнє число атомів вуглецю nm знахольована таким чином, щоб суміш утворювалася б диться в інтервалі від 9 до 10, для полегшення без надмірної втрати об'єму піни. Таким чином, гіпсових плит, причому кількість поверхневоефективність піни, генерованої поверхневоактивної речовини, що використовується, менше активною речовиною, є поліпшеною. 0,32г на літр гіпсової маси. Таким чином, виявляється, що споживання Переважно, вищезазначену поверхневоповерхнево-активної речовини, а також її здатність активну речовину використовують для одержання здійснювати полегшення не є функцією тільки її гіпсових плит, що мають щільність серцевини мепіноутворюючої здатності, але рівним чином заленше 0,77, зокрема, менше 0,74, і, більш конкретно, жать від складного набору інших параметрів променше 0,72. Однак, звичайно, щільність серцевини цесу. Є підстава думати, що, зокрема, фізикостановить більше 0,48. хімічні характеристики гіпсової маси, і, зокрема, її Інші характеристики і переваги винаходу бутекучість, впливають на ефект полегшення, що дуть детально описані у нижченаведеному виклаодержується. ді. Таким чином, предметом винаходу є спосіб Гіпсова композиція містить гіпс, воду і комповиготовлення гіпсових плит, які мають щільність зицію поверхнево-активних речовин. Крім того, серцевини менше 0,77г і який містить стадії: вона може містити інші домішки, такі як звичайно - одержання піни з води і поверхнево-активної використовуються. речовини, що складається з, щонайменше, одного Крім того, піна, що утворюється композицією алкілсульфата формули H(CH2)nOSO3 – Μ+, в якій n поверхнево-активних речовин, на яку націлений означає число в діапазоні від 6 до 16, Μ являє винахід, дозволяє одержувати порівнянні полегсобою одновалентний катіон і середнє число атошення для гіпсових плит, виготовлени х з викорисмів вуглецю n m знаходиться в інтервалі від 9 до 10, танням різних типів гіпсу. Таким чином, композиція і поверхнево-активних речовин є вигідною, оскільки - введення одержаної піни у гіпсову масу, вона є мало чутливою до якості гіпсу, що викорисякий відрізняється тим, що кількість поверхнетовується. во-активної речовини, що вводиться, не перевиУ той самий час, характеристики піни, що щує 0,32г на літр гіпсової маси. утворюється композицією поверхнево-активних Під терміном «щільність» розуміють відношенречовин, мало чутливі до температури. Таким чиня маси даного об'єму гіпсової маси до маси зганом, коли температура води змінюється, об'єм даного об'єму води. Під «щільністю серцевини» піни, що генерується, залишається практично порозуміють щільність гіпсової плити за винятком стійним. матеріалу, що покриває поверхні. Крім того, виявляється, що якість сполуки між Переважно, витрата поверхнево-активної регіпсом та зовнішнім листовим матеріалом гіпсових човини становить менше 0,24г/л, зокрема, менше плит є чудовою. 0,16г на літр гіпсової маси. Звичайно, витрата стаМе ханічні властивості гіпсових плит оцінюють, новить більше 0,05г на літр гіпсової маси для плит звичайно, за допомогою міцності серцевини на товщиною 12,5мм, і 0,02г/л для плит товщиною вигин, твердості серцевини, твердості за Брінел6мм. лем та міцності гіпсової плити на стиснення. ВелиВиготовлена гіпсова плита має, Переважно, ке практичне значення має також опір, який чинить міцність на стиснення більше 2МПа, зокрема, бігіпсова плита забиттю головки цвяха діаметром льше 3МПа. 1/4 дюйма, те що прийнято називати «nail pull Згідно з переважним варіантом здійснення, test», або опір вдавленню. Умови вищезазначеноповерхнево-активна речовина містить від 5 до 60% го тесту описані у стандарті ASTM C473 - метод В. мас. додецилсульфату. Крім того, виявляється, що одержані гіпсові Згідно з переважним варіантом здійснення, плити виявляють хороше зчеплення між гіпсом і поверхнево-активна речовина містить від 40 до зовнішнім листовим матеріалом. 95% мас. децилсульфата. Згідно з іншим переваКомпозиція поверхнево-активних речовин, жним варіантом здійснення, поверхнево-активна придатна для здійснення способу, являє собою, речовина містить від 5 до 60% мас. октилсульфанаприклад, суміш алкілсульфатів, що містять 8 та ту. Особливо переважна поверхнево-активна ре10 атомів вуглецю, таку як Emal A10 DE, що почовина містить від 5 до 15% мас. октилсульфата ставляється фірмою КАО CORPOR ATION SA. Однатрію і від 85 до 95% мас. децилсульфату натрію. нак, можна також використовувати суміш на основі Особливо переважна поверхнево-активна реінших алкілсульфатів або суміші алкілсульфатів, човина має середнє число атомів вуглецю в інтерякі призводять до композиції, що має середнє чисвалі від 9,5 до 10, Переважно, від 9,7 до 9,9. ло атомів вуглецю від 9 до 10. Переважно, Μ вибраний серед натрію, калію, Алкілсульфати, що відповідають формулі магнію та амонію. H(CH2)nOSO3 M, одержують, звичайно, сульфатуЗгідно з варіантом здійснення, поверхневованням відповідних спиртів. У принципі, n частіше активна речовина містить, крім того, комплексоза все є парним числом внаслідок найкращої доутворювач і/або гідротропну сполуку. ступності даних спиртів. Однак, алкілсульфати з Винахід поширюється також на застосування непарним n також можуть бути використані в обсяповерхнево-активної речовини, що складається з, зі охорони винаходу. щонайменше, одного алкілсульфату формули Переважно, ланцюжок алкілсульфатів, що 7 78697 8 входять до композиції, містить від 8 до 12 атомів 200°С до 90°С за 25 хвилин. вуглецю. Приклад 2 Композиція поверхнево-активних речовин моГіпсові плити виготовлені згідно з прикладом 1, же, крім того, містити гідротропну сполуку. Такими але із заміною композиції поверхнево-активних гідротропними сполуками є, наприклад, метанол, речовин тією ж самою кількістю поверхневоетанол, ізопропанол, етиленгліколь, пропіленгліактивної речовини, що містить 25% мас. C8коль, поліетиленгліколь та поліпропіленгліколь, а алкілсульфату та 75% мас. С10-алкіл сульфату. також прості моноалкілові ефіри етиленгліколю, Середнє число атомів вуглецю nm в композиції алкілполіглікозиди та їх суміші. дорівнює 9,5. Переважно, композиція може містити комплекПриклад 3 соутворювач або хелатуючий агент, який дозволяє Гіпсові плити виготовлені згідно з прикладом 1, зберігати у розчині іони магнію або кальцію, зокале із заміною композиції поверхнево-активних рема, у жорсткій воді. Такими комплексоутворюваречовин тією ж самою кількістю поверхневочами або хелатуючими агентами є, наприклад, активної речовини, що містить 11% мас. С8гідроксикарбонові кислоти та їх солі, альдози та алкілсульфату та 89% мас. С10-алкілсульфату. кетози, неорганічні комплексоутворювачі, більш Середнє число атомів вуглецю nm в композиції конкретно, фосфати, борати та поліфосфати , ордорівнює 9,8. ганічні комплексоутворювачі, вибрані, більш конкПриклад 4 ретно, у групі, що містить ЕДТК (EDTA), НТК (ΝΤΑ) Гіпсові плити виготовлені згідно з прикладом 1, тощо, і похідні фосфорної кислоти полімерної але із заміною композиції поверхнево-активних структури, які містять гідрокси і/або аміно, і/або речовин тією ж самою кількістю поверхневокарбоксилатні групи. активної речовини, що містить 33,3% мас. С8Одержана піна дозволяє вводити у гіпсову алкілсульфату, 58,4% мас. С10-алкілсульфату і плиту від 0,01 до 0,04% мас. поверхнево-активної 8,3% мас. С12-алкілсульфату. Середнє число аторечовини (з розрахунку на суху речовину) по відмів вуглецю n m в композиції дорівнює 9,5. ношенню до маси плити. Вона займає об'єм, що Приклад 5 становить від 20 до 40% від об'єму гіпсової плити. Гіпсові плити виготовлені згідно з прикладом 1, Переважно, спінена гіпсова плита, може містиале із заміною композиції поверхнево-активних ти, крім того, домішки, що звичайно використовуречовин тією ж самою кількістю поверхневоються, такі як розріджувачі, прискорювачі, крохактивної речовини, що містить 75% мас. C8маль, тощо. алкілсульфату і 25% мас. С10-алкілсульфату. СеВинахід буде краще зрозумілий при розгляді реднє число атомів вуглецю nm в композиції дорівнижченаведених прикладів, які наведені як ілюстнює 8,5. руючі і, які не обмежують обсяг винаходу. Приклад 6 Приклади Гіпсові плити виготовлені згідно з прикладом 1, Приклад 1 але із заміною композиції поверхнево-активних Готують мініплити площею 0,1м 2, що мають речовин тією ж самою кількістю поверхневотовщин у 12,5мм, на основі гіпсу з St. Loubes, який активної речовини, що містить алкілсульфат (AC) являє собою гіпс, одержаний імпульсним випален(AS) та алкілоксисульфат (АОС) (AES). Дана повеням природного гіпсу, що має такі характеристики: рхнево-активна речовина випускається фірмою - вміст гіпсу: 68,8% STEPAN під назвою Alphafoamer. - ангідрит: 0,90% Плити, виготовлені згідно з прикладами і ви- магнезія: 3,70% сушені до постійної маси відповідно до французь- доломіт: 8,80% кого стандарту NF Ρ 72-302, зважують і визнача- тальк: 0,80% ють щільність їх серцевини. Результати - флогопіт: 1,10% представлені наведені в таблиці 1 нижче. - мікролін: 3,80% - кварц: 9,50% Таблиця 1 - целестин: 0,60% - клінохлор: 2,00%. Дані плити готують таким чином. Перемішуванням протягом 1 хвилини у генераторі піни типу Hamilton Beach, який настроєний на напругу 55 вольт, суміші 5,25мл розчину з концентрацією 50г/л композиції, утвореною алкілсульфатами натрію, що містить 47% мас. сполук С8 та 53% мас. сполук С 10, при цьому середнє число атомів вуглецю nm, враховуючи молярну масу компонентів, дорівнює 9, з 170мл води при 22°С, готують піну. Композиції згідно з винаходом дозволяють без Потім вводять піну в суміш 700г води з температунадмірного надспоживання, порівняно зі сумішами рою 50°С і 1130г гіпсу з температурою 22°С. Гіпсоалкілсульфатів та алкілоксисульфатів, одержувати ву масу вміщують між двома листами картону. порівнянні полегшення. Приклад 3 ілюструє комНадлишок після заповнення видаляють. Потім позицію поверхнево-активних речовин, що викоримініплиту сушать у сушильній печі при температустовується як переважна. рі, що поступово збільшується від 100°С до 200°С Щоб оцінити механічні властивості плит, виміза 15 хвилин, потім поступово зменшується від рюють міцність на стиснення зразка розміром 9 78697 10 5x5см 2, вилученого з плити. Твердість за Брінеллем і руйнівне навантаження для серцевини (випробування на вигин з трьома точками) вимірюють згідно із стандартом NF P 72-302. Крім того, виготовлені гіпсові плити були охаТвердість серцевини і опір вдавленню (nail pull рактеризовані за допомогою вимірювання зчепtest) вимірюють згідно із стандартом ASTM C473 лення між картоном та серцевиною. Вимірювання метод В. полягає у відриванні картону і оцінці відсотка відОдержані результати доводять, що з композиклеювання картону від серцевина. Випробування цією поверхнево-активних речовин згідно з відозчеплення у сухому стані здійснюють на сухій плимим рівнем техніки (приклад 6), коли мають еквіті. Випробування зчеплення у вологому стані чевалентну щільність серцевини, одержані механічні рез 2 години здійснюють після повторного зволохарактеристики нижче, ніж характеристики, які ження протягом 2 годин при 30°С в регульованій одержують завдяки способу згідно з винаходом. атмосфері з вологістю 90%. Результати представХарактеристики, одержані з композицією згідлені в таблиці 3 нижче. но з прикладом 5, відповідають плитам, що мають більш високу щільність серцевини. Таблиця 3 Таким чином, при достатній механічній характеристиці, переважне здійснення відповідає здійсненню, яке призводить до максимального полегшення. Результати цих вимірювань наведені в таблиці 2 нижче. Таблиця 2 Результати доводять перевагу композицій згідно з винаходом на рівні зчеплення як у сухому стані, так і у вологому стані через 2 години, зокрема, у порівнянні з поверхнево-активними речовинами, що містять алкілоксисульфати. Комп’ютерна в ерстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601