Швидковисихаючі гіпсові вироби

1. Гіпсова суспензія, що містить воду, гідравлічний матеріал, який містить щонайменше 50% ваг. напівгідрату сульфату кальцію, і полікарбоксилатний диспергатор, що має молекулярну вагу від 20000 до 80000Da, який містить повторювану ланку типу простого ефіру вінілового спирту, повторювану ланку типу акрилової кислоти й повторювану ланка типу малеїнової кислоти. 2. Суспензія за п.1, у якій зазначений гідравлічний матеріал містить щонайменше 80% ваг. напівгідрату сульфату кальцію. 3. Суспензія за п.1, у якій зазначений гідравлічний матеріал складається, по суті, з напівгідрату сульфату кальцію. 4. Суспензія за п.1, де зазначена суспензія додатково містить прискорювач для вологого гіпсу. 5. Суспензія за п.1, у якій зазначені повторювані ланки, що утворюють зазначений полікарбоксилатний диспергатор, з'єднані одна з одною у довільному порядку. 6. Суспензія за п.1, у якій величина щільності заряду зазначеного полікарбоксилатного дисперга 2 (19) 1 3 Дана заявка є спорідненою із заявками США № 11/152317, озаглавленою «Модифікатори гіпсових виробів і спосіб їх використання»; №11/152323, озаглавленою «Спосіб виготовлення гіпсової суспензії з модифікаторами й диспергаторами» і №11/152404, озаглавленою «Ефективне використання диспергаторів у стінових плитах, що містять піну», які одночасно перебувають у стадії розгляду, і включаються в даний опис шляхом посилання. Даний винахід стосується швидковисихаючих гіпсових виробів. Більш конкретно, винахід стосується гіпсової суспензії й стінових плит, що характеризується меншим часом висихання, ніж звичайні вироби. Будівельні вироби на основі гіпсу широко використовуються в будівництві. Виготовлені з гіпсу стінові панелі вогнестійкі й можуть бути використані при спорудженні стін практично будь-якої форми. їх застосовують переважно для внутрішніх стін і стель. Гіпс має звуковбирні властивості. Він легко піддається дрібному ремонту або заміні у випадку ушкодження. Існує багато варіантів декоративної обробки стінових плит, включаючи фарби, морилки, шпалери. І при всіх цих перевагах це все-таки відносно недорогий будівельний матеріал. Однією із причин низької вартості стінових плит є те, що спосіб їхнього виробництва швидкий і ефективний. Для одержання серцевини плити використовують суспензію, що містить напівгідрат сульфату кальцію й воду, її безперервно наносять на паперовий покривний лист, що рухається під мішалкою. Другий покривний лист вміщують зверху, і отриманому блоку надають форму плити. Напівгідрат сульфату кальцію взаємодіє з достатньою кількістю води для перетворення напівгідрату в матрицю зчеплених один з одним кристалів дигідрату сульфату кальцію, у результаті чого він схоплюється й стає твердим. Безперервну стрічку, що утворюється таким чином, переміщають на стрічковому конвеєрі до схоплювання обпаленого гіпсу, потім стрічку ріжуть на плити потрібної довжини й поміщають їх у сушильну піч для видалення надлишку вологи. Оскільки кожна із цих стадій займає тільки кілька хвилин, невеликі зміни на кожній зі стадій можуть зробити виробничий процес у цілому неефективним. Кількість води, що додається для утворення суспензії, є надлишковою відносно тієї, яка потрібна для здійснення реакцій гідратації. Надлишок води дозволяє одержати досить текучу суспензію, що може виливатися з мішалки й покривати лицювальний матеріал шаром потрібної ширини й товщини. Поки виріб вологий, він тендітний, і його важко переміщувати. Надлишок води видаляють із плити шляхом випаровування. Якщо випаровувати надлишок води при кімнатній температурі, буде потрібний великий простір для складування й зберігання стінових плит, що сохнуть на повітрі, або досить довгий конвеєр, який забезпечує потрібний час висихання. Поки плита не затверділа й не стала відносно сухою, вона досить тендітна, так що 91367 4 варто охороняти її від можливого руйнування або ушкодження. Щоб висушити стінові плити за відносно невеликий період часу, ці вироби звичайно піддають сушінню шляхом випарювання надлишку води при підвищених температурах, наприклад, у печі або сушильній печі. Спорудження й експлуатація печі при підвищених температурах вимагає значних витрат, особливо, при рості цін на видобувне паливо. Зниження собівартості може бути досягнуте за рахунок зменшення надлишку води, присутньої в гіпсових плитах, що схопилися яку згодом видаляють шляхом випаровування. Відомо, що в гіпс додають диспергатори, які сприяють підвищенню текучості суміші води й напівгідрату сульфату кальцію, так що для одержання текучої суспензії потрібно менше води. Добре відомим диспергатором є сульфонат нафталіну, однак, його ефективність обмежена. Полікарбоксилатні диспергатори широко використовуються в цементних сумішах і в меншій мірі - у гіпсу. Клас сполук, який позначають терміном «полікарбоксилатні диспергатори», величезний, і дуже важко спрогнозувати, як будуть поводитися в різних середовищах конкретні сполуки. Незважаючи на велику увагу, що приділялася полікарбоксилатним диспергаторам у відомому рівні техніки, складно прогнозувати вплив будьякої конкретної сполуки на вироби, в яких вона використовується. Широко відомо, що полікарбоксилати підвищують текучість цементу. Це, однак, не означає напевно, що той же ефект полікарбоксилат буде здійснювати на гіпсові вироби. Гіпс і цемент мають різну будову кристалів, які можуть по-різному диспергуватися в розчині полікарбоксилату. Час схоплювання цих гідравлічних матеріалів дуже різний, через що деякі полікарбоксилати мають уповільнюючу дію, що незначна у випадку цементних сумішей і є вирішальною при схоплюванні гіпсових стінових плит. Є розходження навіть між різними гіпсовими виробами, коли деякі полікарбоксилати ефективні для одних гіпсових виробів і неефективні для інших. Недостатня передбачуваність ефективності полікарбоксилатів у гіпсі або цементі ускладнює виготовлення стінових плит з низьким вмістом води, накладаючи обмеження на виробничий процес. Відомо, що крім диспергуючої дії полікарбоксилати мають властивість сповільнювати схоплювання гідравлічних суспензій. Сповільнення схоплювання цементної суспензії на кілька хвилин мало значне. Однак, на високошвидкісній лінії з виготовлення стінових плит сповільнення у кілька хвилин може привести до того, що плита буде занадто м'якою для розрізування, занадто тендітною для переміщення в сушильну піч або навіть до того, що гіпсова суспензія буде просочуватися крізь отвори конвеєра й схоплюватися на підлозі. Переважно, щоб при розрізуванні ножем стінова плита була такою, що вже схопилася, щонайменше, на 50%, так, що вона могла б витримати подальшу обробку. Якщо для одержання текучої суспензії з малим вмістом води відносно кількості штукатурного гіпсу використовуються більші дози 5 полікарбоксилатів, час схоплювання може збільшитися настільки, що потрібно знизити швидкість лінії з виробництва панелей, що негативно позначається на ефективності. Крім того, збільшення часу схоплювання в результаті використання полікарбоксилатних диспергаторів не завжди можна компенсувати шляхом додавання звичайних прискорювачів схоплювання. Введення в змішувач прискорювачів схоплювання знижує час схоплювання, але одночасно викликає утворення кристалів дигідрату, коли суспензія ще знаходиться в змішувачі, що приводить до передчасного загустіння, зниженню текучості суспензії й значного зниження міцності гіпсової плити. Таким чином, використання прискорювачів схоплювання для компенсації сповільнення схоплювання може звести нанівець ефект додавання полікарбоксилатного диспергатора з первісною метою підвищення текучості. Було б бажано створити таку гіпсову суспензію, з якої можна було б виготовляти стінові плити, які не вимагають сушіння в печі або тривалого часу сушіння. Крім того, бажано, щоб така вдосконалена суспензія швидко висихала, при цьому час схоплювання не збільшувався б через використання полікарбоксилатних диспергаторів. Даний винахід дозволяє вирішити ці й інші проблеми, пов'язані з використанням полікарбоксилатних диспергаторів; його об'єктом є суспензія, що містить воду, щонайменше, 50% ваг. напівгідрату сульфату кальцію й особливий полікарбоксилатний диспергатор, що складається, щонайменше, із трьох повторюваних ланок. Перша повторювана ланка являє собою ланку типу простого ефіру вінілового спирту. Друга повторювана ланка включає ланку типу малеїнової кислоти. Третя повторювана ланка включає ланку типу акрилової кислоти. Суспензія може бути отримана з такого складу при зниженому вмісті води, щоб швидко висихати, і дозволяє знизити витрати на сушіння. Молекулярна вага зазначеного полімерного диспергатора становить від приблизно 20000 до приблизно 80000Da. Час схоплювання гіпсової суспензії, яка відповідає даному винаходу, менш підданий сповільненню при постійній концентрації диспергатора в порівнянні з тими суспензіями, які виготовлені з використанням інших полікарбоксилатних диспергаторів відомого рівня техніки. Це сприяє зниженню собівартості гіпсової стінової плити, тому щознижується потреба в прискорювачах схоплювання, зменшується кількість надлишкової води, що втримується в суспензії, і, відповідно, витрати на сушіння. Зазначений диспергатор також є більш ефективним, ніж інші полікарбоксилатні склади. Кількість полікарбоксилату може бути зменшена при збереженні текучості суспензії. Оскільки вартість диспергатора часто становить істотну частину вартості складу в цілому, виробничі витрати значно знижуються. Гіпсова суспензія й стінові плити, які є об'єктом даного винаходу, виготовлені із суміші води, гідравлічного матеріалу, що містить напівгідрат сульфату кальцію, і особливого полікарбоксилатного диспергатора. Даний диспергатор являє собою 91367 6 співполімер, який включає повторювані ланки типу акрилової кислоти, повторювані ланки типу малеїнової кислоти й повторювані ланки, що включають поліоксіалкіловий ефір. Гідравлічний матеріал включає будь-який напівгідрат сульфату кальцію, також відомий як штукатурний гіпс або обпалений гіпс, у кількості, щонайменше, 50%. Кількість напівгідрату сульфату кальцію, переважно, становить, щонайменше, 80%. У багатьох випадках у складах для виготовлення стінових плит гідравлічний матеріал повністю є напівгідратом сульфату кальцію. Також передбачається використання безводного сульфату кальцію, однак, переважно використовувати його в невеликих кількостях - менше 20%. Іншим ключовим компонентом гіпсової суспензії або стінових плит, відповідно до даного винаходу, є особливий диспергатор. Диспергатори, що представляють інтерес, становлять підклас класу сполук, описуваних, крім того, у патенті США №6777517, що включається в опис даного винаходу шляхом посилання. Вони є співполімерами, які містять повторювані ланки, щонайменше, трьох типів і, переважно, мають молекулярну вагу від приблизно 20000 до приблизно 80000Da. Більш переважно, молекулярна вага зазначеного співполімера становить від приблизно 30000 до приблизно 50000Da. Повторювані ланки можуть розташовуватися в співполімері в будь-якому порядку, включаючи довільний розподіл уздовж основного ланцюга полімеру. Перша повторювана ланка є повторюваною ланкою типу акрилової кислоти або її похідного, що відповідає формулі І. R1 означає атом водню або радикал аліфатичного вуглеводню, який має від 1 до 20 атомів вуглецю. X означає ОаМ, -О(CmH2mO)n-R2, -NH-(CmH2mO)n-R2, де М означає водень, одновалентний або двовалентний катіон металу, іон амонію або радикал органічного аміну, а дорівнює Уг або 1 залежно від того, чи є М одновалентним або двовалентним катіоном, m дорівнює від 2 до 4, n дорівнює від 0 до 200, R2 означає атом водню, радикал аліфатичного вуглеводню, що має від 1 до 20 атомів вуглецю, радикал циклоаліфатичного вуглеводню, що має від 5 до 8 атомів вуглецю, заміщений або незаміщений арильний радикал, що має від 6 до 14 атомів вуглецю. До переважних перших повторюваних ланок відносяться акрилова кислота й метакрилова кислота або їх солі з одновалентними або двовалентними металами. Переважними металами є натрій, калій, кальцій або амоній. I Друга повторювана ланка є повторюваною ланкою типу простого ефіру вінілового спирту, що відповідає формулі II. R аналогічний описаному вище. R3 означає атом водню або радикал аліфатичного вуглеводню, що має від 1 до 5 атомів вуглецю. Р дорівнює від 0 до 3, m дорівнює від 2 до 4 і n дорівнює від 0 до 200. Переважно, R2 є атомом водню або радикалом аліфатичного вуглеводню, що має від 1 до 5 атомів вуглецю, і р дорівнює від 0 до 3. Використання моновінілового ефіру поліе 7 91367 тиленгліколю (р=0 і m=2) особливо сприятливо, і n, переважно, дорівнює від 1 до 50. II Третя повторювана ланка є повторюваною ланкою типу малеїнової кислоти, що відповідає формулі III. У формулі III R4 означає водень або радикал аліфатичного вуглеводню, що має від 1 до 5 атомів вуглецю. S означає атом водню, карбонову кислоту, сіль цієї кислоти й одновалентного або двовалентного металу, іон амонію або радикал органічного аміну або складний ефір кислоти й радикала аліфатичного вуглеводню, що має від 3 до 20 атомів вуглецю, радикал циклоаліфатичного вуглеводню, що має від 5 до 8 атомів вуглецю або арильний радикал, що має від 6 до 14 атомів вуглецю. Т означає складний ефір кислоти й радикала аліфатичного вуглеводню, що має від 3 до 20 атомів вуглецю, радикал циклоаліфатичного вуглеводню, що має від 5 до 8 атомів вуглецю або арильний радикал, що має від 6 до 14 атомів вуглецю. Приклади переважних складних ефірів включають ди-н-бутилмалеат або фумарат або моно-н-бутилмалеат або фумарат. III Полімеризацію зазначених мономерів здійснюють будь-яким відомим способом співполімеризації. Один із переважних способів одержання цього полімеру описаний у патенті США №6777517, раніш включений у даний опис шляхом посилання. У контексті даного винаходу застосовні деякі полікарбоксилатні диспергатори, що випускаються серійно. MELFLUX 264IF -продукція фірми Degussa Construction Polymers, Gmb (Тростберг, Німеччина), що поставляється фірмою Degussa Corp. (Кеннесо, Джорджія) (далі «Degussa») як серія диспергаторів 2641. (MELFLUX є зареєстрованою торговою маркою фірми Degussa Construction Polymers Gmb.) Він являє собою вільнотекучий порошок, одержуваний шляхом розпилювального сушіння модифікованого поліефіркарбоксилату. Інші переважні полікарбоксилатні диспергатори цього ряду включають диспергатори MELFLUX 2651F і MELFLUX 2500L фірми Degussa і інші полікарбоксилатні диспергатори на основі оксіалкіленалкілових простих ефірів, повторюваних ланок малеїнової кислоти й акрилової кислоти. MELFLUX 2500L являє собою рідкий диспергатор, що звичайно містить 43-45% ваг. зважених у воді твердих частинок. При дозуванні рідкого диспергатора в розрахунок приймаються тільки тверді частинки полімеру, а вода, що втримується в диспергаторі, враховується при визначенні загальної кількості використовуваної води. З тих же самих трьох повторюваних ланок може бути отримане багато різних полімерів, що відрізняються розподілом ланок. Відношення числа повторюваних ланок, які містять кислоту, до числа повторюваних ланок, які містять вініловий ефір, безпосередньо пов'язане із щільністю заряду. Переважно, щільність заряду даного співполімеру 8 лежить у діапазоні від приблизно 300 до приблизно 3000мкекв. зарядів/г співполімеру. Було виявлено, що найбільш ефективний диспергатор цього класу, 2651, випробуваний на зниження кількості води, має найбільш високу щільність заряду. Однак також було виявлено, що збільшення щільності заряду, крім того, приводить до посилення сповільнюваного ефекту диспергатора. Диспергатори з низькою щільністю заряду, такі як MELFLUX 2500L, збільшують час схоплювання в меншій мірі, ніж диспергатор 2651, що володіє високою щільністю заряду. Оскільки ефект збільшення часу схоплювання підсилюється при підвищенні дієвості диспергаторів з високою щільністю заряду, для виготовлення суспензії з низьким вмістом води, що володіє високою плинністю й прийнятним часом схоплювання, потрібне збереження величини щільності заряду в діапазоні середніх значень. Більш переважно, щоб величина щільності заряду співполімеру лежала в діапазоні від приблизно 600 до приблизно 2000мкекв. зарядів/г співполімеру. Також відзначено, що полікарбоксилатні диспергатори, які відповідають даному винаходу, досить ефективні, тому немає необхідності поєднувати їх з іншими диспергаторами. Стінова плита й суспензія, з якої вона виготовлена, можуть, при бажанні, не містити диспергаторів на основі нафталіну. Однак, було виявлено, що ефективність диспергатора ще більше збільшується при додаванні частини диспергатора у воду для зтворення в мішалці й додаванні частини диспергатора у воду й мило, використовуване для одержання піни, що входить до складу гіпсової суспензії. У деяких варіантах здійснення даного винаходу в мішалку й піну додають два різних диспергатори, наприклад, MELFLUX 2500L - у мішалку й сульфонат нафталіну - у піну. Цей спосіб дозволяє керувати розміром пухирців піни й ефективністю диспергатора й заявлений в заявці США №11/152404, озаглавленої «Ефективне використання диспергаторов у стінових плитах, що містять піну», яка одночасно перебуває на розгляді, раніше включеної в даний опис шляхом посилання. Воду вводять у будь-якій кількості, необхідній для виготовлення гіпсових стінових плит. До сухих компонентів додають достатню для одержання текучої суспензії кількість води. Придатна кількість води перевищує 75% кількості, що витрачається на гідратацію всього обпаленого гіпсу й утворення дигідрату сульфату кальцію. Точну кількість води визначають, щонайменше частково, виходячи із призначення виробу й кількості й типу використовуваних добавок. Вміст води визначають частково, виходячи з типу використовуваного обпаленого гіпсу. Для досягнення тієї ж міри текучості для альфа-обпаленого штукатурного гіпсу потрібно менше води, ніж для бета-обпаленого штукатурного гіпсу. Відношення кількостей води/штукатурного гіпсу розраховують на основі ваги води відносно ваги сухого обпаленого гіпсу. Переважні величини цього відношення лежать у діапазоні від приблизно 0,2:1 до приблизно 1:1. Використання меншої кількості води, ніж теоретично необхідна для гідратації гідравлічних компонентів, приблизно 0,19 9 фунта води на фунт штукатурного гіпсу, передбачається в деяких варіантах здійснення даного винаходу. Вода, використовувана для одержання суспензії, повинна бути настільки чистою, наскільки це доцільно з погляду максимального поліпшення властивостей як суспензії, так і гіпсу, що схопився. Добре відома здатність солей і органічних сполук різним чином змінювати час схоплювання суспензії - від прискорення до затримання. Деякі домішки можуть бути причиною виникнення неоднорідностей у структурі матриці зчеплених один з одним кристалів дигідрату, через що знижується міцність виробу, що схопився. Таким чином, міцність і щільність виробу збільшуються при використанні води, настільки чистої, настільки це доцільно. Ефективність полімерів, що є об'єктом даного винаходу, підвищується в присутності необов'язково використовуваних модифікаторів. Використання модифікаторів у гіпсових виробах розкривається в заявці США №11/152317, озаглавленої «Модифікатори гіпсових виробів і спосіб їхнього використання», що одночасно перебуває в стадії розгляду, раніше включеної в даний опис шляхом посилання. Точна дія модифікаторів невідома, однак їхнє використання дозволяє при тій же потребі у воді зменшити кількість полікарбоксилату й знизити, таким чином, собівартість і затримання схоплювання. Одним з необов'язкових модифікаторів є вапно, що використають у кількостях від приблизно 0,05% до приблизно 0,5% ваг. Іншими прикладами кращих модифікаторів є карбонат натрію або кальцинована сода, карбонат калію й інші модифікатори, які добре поєднуються з полікарбоксилатом, не збільшуючи значно рН. Також як модифікатори застосовні інші карбонати, гідроксиди, силікати, фосфонати, фосфати й цемент. На сьогоднішній день точно невідомо, який механізм дії модифікатора, що приводить до підвищення ефективності полікарбоксилату. Модифікатори й диспергатори, переважно, додають у мішалці у воду до введення напівгідрату. Якщо й модифікатор, і диспергатор перебувають у сухій формі, їх можна попередньо змішати один з одним і потім додати в штукатурний гіпс. Модифікатори менш ефективні, якщо їх додають у суспензію після того, як диспергатор вступив у контакт із обпаленим гіпсом. Переважно, модифікатор добре перемішують, із/водою й диспергатором до введення обпаленого гіпсу, як описано в заявці США №11/152323, озаглавленої «Спосіб виготовлення гіпсової суспензії з модифікаторами й диспергаторами», що одночасно перебуває в стадії розгляду, раніше включеної в даний опис шляхом посилання. Іншим переважним способом є одержання модифікатора й диспергатора в сухій формі і їхнє попереднє змішування із сухим штукатурним гіпсом. Крім основної гіпсової суспензії, гіпсовий склад, необов'язково, включає добавки, що надають гіпсу особливих властивостей. Сповільнювачі схоплювання (до приблизно 2 фунтів/1000кв. футів (9,8г/м2)) або прискорювачі висихання (до приблизно 35 фунтів/1000кв. футів (170г/м2)) додають до 91367 10 модифікатора зі швидкістю, з якою відбуваються реакції гідратації. «CSA» являє собою прискорювач схоплювання, що містить 95% дигідрату сульфату кальцію, спільно здрібненого з 5% цукру й нагрітого до 250°F (121°C) для карамелізації цукру. CSA поставляється американською фірмою Gypsum Company, Саутард, Оклахома, і виготовляється відповідно до патенту СІЛА №3573947, включеному в даний опис шляхом посилання. Іншим переважним прискорювачем є сульфат калію. HRA - це дигідрат сульфату кальцію, свіжомолотий із цукром у співвідношенні приблизно від 5 до 25 фунтів цукру на 100 фунтів дигідрату сульфату кальцію. Більш докладно він описаний у патенті США №2078199, включеному в даний опис шляхом посилання. Обидва ці прискорювачі є переважними. Інший прискорювач, відомий прискорювач для вологого гіпсу, також є переважним. Опис використання й способу одержання прискорювача для вологого гіпсу описані в патенті США №6409825, включеному в даний опис шляхом посилання. Цей прискорювач містить, щонайменше, одну добавку, що підбирається із групи, що складається з органічних фосфонових сполук, фосфатвмісних сполук або їхніх сумішей. Цей конкретний прискорювач має значну довговічність і залишається ефективним по закінченні тривалого часу, таким чином, прискорювач для вологого гіпсу після виготовлення можна зберігати й навіть перевозити на більші відстані перед використанням. Прискорювач для вологого гіпсу використовують у кількостях від приблизно 5 до приблизно 80 фунтів на тисячу кв. футів (від 24,3 до 390г/м2) готових плит. У деяких варіантах здійснення даного винаходу в гіпсову суспензію вводять добавки, що коректують одну або більше властивостей готового виробу. Спосіб застосування й кількість добавок відповідають відомому рівню техніки. Концентрації приводяться в кількості на 1000кв. футів готових стінових плит. Крохмалі використають у кількості від приблизно 3 до приблизно 200 фунтів/1000кв. футів (від 14,6 до 97,6г/м2) з метою підвищення щільності й міцності виробу. Скловолокно, за необхідності, додають у суспензію в кількості, щонайменше, 11 фунтів/1000кв. футів (54г/м2). У суспензію також додають до 15 фунтів/1000кв. футів (73,2 г/м ) паперових волокон. Воскові емульсії додають у гіпсову суспензію в кількості до 90 фунтів/1000 кв. футів (0,4 кг/м2) для підвищення водостійкості готових гіпсових стінових плит. У тих варіантах здійснення даного винаходу, у яких для створення порожнеч у виробі, що схопився, які сприяють зниженню ваги виробу, використовують піноутворювач, може бути застосований будь-який з відомих піноутворювачів, придатний для виготовлення виробів зі спіненого гіпсового продукту, що схопився. Добре відома велика кількість таких піноутворювачів, що випускають серійно, наприклад, лінія мила HYONIC, що виробляється фірмою GEO Specialty Chemicals, Амблер, Пенсильванія. Піни й переважний спосіб виготовлення виробів зі спінених гіпсових продуктів описані в патенті США №5683635, включеному в да 11 ний опис шляхом посилання. Якщо у виріб додають піну, додатково до частини диспергатора, що вводиться у мішалку, необов'язково, додають другий диспергатор для спінювання води, як описано в заявці США №11/152404, озаглавленої «Ефективне використання диспергаторів у стінових плитах, що містять піну», раніше включеної в даний опис шляхом посилання. У деяких варіантах здійснення винаходу в гіпсову суспензію додають триметафосфати з метою підвищення міцності виробу й зниження стійкості гіпсу, що схопився, до утворення патьоків. Концентрація триметафосфатів, переважно, становить від приблизно 0,07% до приблизно 2,0% відносно ваги обпаленого гіпсу. Гіпсові склади, що містять триметафосфати, описані в патентах США №№6342284 і 6632550, включених у даний опис шляхом посилання. Приклади триметафосфатів включають триметафосфати натрію, калію або літію, наприклад, що поставляються фірмою Astaris, LLC, Сен-Луїс, МО. Треба з обережністю використовувати триметафосфати з вапном або іншими модифікаторами, що підвищують рН суспензії. При рН більше приблизно 9,5 триметафосфат втрачає здатність підвищувати міцність виробу, а час схоплювання суспензії збільшується. Іншими потенційними добавками, що входять до складу стінових плит, є біоциди, що затримують ріст цвілі, псевдомучнистої роси, грибків. Залежно від вибраного біоциду й призначення стінової плити біоцид може бути введений у покривний шар, у гіпсову серцевину або й туди, і туди. Прикладами біоцидів є борна кислота, піритіони або солі міді. Біоциди можуть входити або в покривний шар, або в гіпсову серцевину. Якщо біоциди використовуються, їх вводять у покривний шар у кількості менше 500млн.ч. Крім того, необов'язково, гіпсовий склад може містити крохмаль, такий як пептизований крохмаль і/або кислотно-модифікований крохмаль. Введення пептизованого крохмалю підвищує міцність гіпсового литого виробу, що схопився і висушений, й значно зменшує або виключає ризик відшарування паперу в умовах підвищеної вологості (наприклад, у випадку підвищеного співвідношення вода/обпалений гіпс). Фахівцям у даній галузі відомі способи пептизування крохмалю, як, наприклад, варіння сировинного крохмалю у воді при температурі, щонайменше, близько 185°F (85°C), або інші. Приклади придатного пептизованого крохмалю включають, крім іншого, крохмаль 1000 PCF, що серійно випускається фірмою Lauhoff Grain Company, крохмалі AMERIKOR 818 і HQM PREGEL, що поставляються фірмою Archer Daniels Midland Company. Якщо пептизований крохмаль використовується, він може бути присутнім у будь-якій доцільній кількості. Наприклад, якщо пептизований крохмаль використовується, він може бути доданий до суміші, яка утворює гіпсовий склад, що схопився, таким чином, щоб його кількість у зазначеному складі становила від приблизно 0,5% до приблизно 10% ваги складу. Такі крохмалі, як USG95 (United States Gypsum Company, Чикаго, Ілінойс), також необов'язково додають для підвищення міцності серцевини. 91367 12 За необхідності коректування конкретних властивостей вироби можуть бути використані інші відомі добавки. Цукри, такі як декстроза, використовують для зміцнення з'єднання з папером на краях плит. Воскові емульсії або полісилоксани використовують для підвищення водостійкості. Якщо потрібна твердість, звичайно додають борну кислоту. Вогнестійкість можна підвищити шляхом введення вермікуліту. Ці й інші відомі добавки можуть бути використані в складах суспензії й стінових плит, що є об'єктом даного винаходу. Хоча окремі стінові плити можуть бути виготовлені за допомогою періодичних технологічних процесів, відомих у даній галузі, звичайно гіпсові плити виготовляють на технологічних лініях безперервного виробництва, де довгу панель, що формується, розрізають на плити необхідної довжини. Облицювальний матеріал потрібної форми підготовляють до прийому гіпсової суспензії. Переважно, облицювальний матеріал має ширину, що дозволяє одержати таку безперервну стрічку, що для виробництва з неї готових плит потрібного розміру потрібно зробити тільки два різи. Для виготовлення зазначених стінових панелей придатний будь-який відомий облицювальний матеріал, включаючи папір, скляні мати або листи пластику. Переважним облицювальним матеріалом є багатошаровий папір. Облицювальний матеріал безупинно подають на лінію з виробництва плит. Суспензію складають шляхом перемішування сухих компонентів і вологих компонентів. Сухі компоненти суспензии, обпалений гіпс і будь-які сухі добавки, змішують один з іншим до подачі в мішалку. Воду дозують безпосередньо в мішалку. Рідки добавки вводять в воду і запускають на короткий час мішалку, шою їх змішати. Якщо до складу входить один або більше модифікаторів, їх переважно вводять в мішалку разом з диспергатором до додавання штукатурного гіпсу. Сухі компоненти додають до рідини в мішалці і перемішують до тих пір, поки вони не зволожуються. Коли знижується відношення вода/штукатурний гіпс, необхідно приділяти увагу навантаженню на мішалку. Зменшення кількості води в суспензії підвищує в'язкість складу в процесі перемішування. Навіть якщо додана достатня для одержання текучої суміші кількість диспергатору, найбільше навантаження на мішалку виникають на початку перемішування, коли диспергатор ще не встиг вплинути на частинки гіпсу. Збільшення часу перемішування не надає негативного впливу на кінцевий продукт. Зазначену суспензію потім перемішують до одержання гомогенної суміші. Звичайно в суспензію вводять піну на водній основі для коректування щільності кінцевого матеріалу серцевини плити. Таку піну на водній основі звичайно одержують шляхом інтенсивного змішування за допомогою зсувної головки придатного піноутворювача, води й повітря безпосередньо перед введенням утворюваної піни у суспензію. Піну вносять у суспензію, що знаходиться в мішалці, або, переважно, у суспензію, що виходить із мішалки по нагнітальному трубопроводу. Це описано, наприклад, у патенті США №5683635, включеному в даний опис 13 шляхом посилання. Часто на установках з виробництва гіпсових плит тверді й рідкі компоненти безупинно подають у мішалку й одночасно безупинно виводять із мішалки утворювану суспензію, при цьому середній час перебування складу в мішалці становить менше 30сек. Зазначену суспензію безупинно викачують з мішалки через один або більше випускних отворів по нагнітальному трубопроводу й викладають на конвеєр, що рухається, з облицювальним матеріалом, створюючи форму плити. Інший паперовий покривний лист, необов'язково, розміщають поверх суспензії так, що суспензія утворює шар між двома покривними листами, що рухаються, які є облицюванням готової гіпсової плити. Товщина готової плити коректується при її формуванні, краї обробляють за допомогою відповідного механічного пристрою, що безупинно підрізає, складає й склеює краї паперу, які перекриваються. Додаткові напрямні пристрої контролюють товщину й ширину під час переміщення суспензії, що схоплюється, на стрічці конвеєра, що рухається. Одночасно зі збереженням форми підтримуються умови (тобто, температура менша, ніж приблизно 120°F), необхідні для здійснення реакції обпаленого гіпсу із частиною води, що приводить до схоплювання й утворення матриці зчеплених один з одним кристалів гіпсу. Потім панелі ріжуть, підрівнюють і вміщають у сушарки для сушіння схоплених, але усе ще вологих плит. Переважно, використовують двостадійне сушіння. Спочатку плити вміщують у сушильну піч із високою температурою для швидкого нагрівання й початку видалення надлишку води. Температура в сушильній печі й час перебування в ній панелі можуть бути різними й залежать від товщини плити. Наприклад, плиту товщиною ½ дюйма (12,7мм) сушать, переважно, при температурі вище 300°F (149°С) протягом приблизно від 20 до 50хв. У міру випаровування води з поверхні наїї місце в результаті капілярного ефекту надходить вода зсередини плити. Відносно швидке переміщення води сприяє перенесенню крохмалю й піритіонів у папір. Температура в печі другої стадії сушіння не перевищує 300°F (149°C) з метою обмеження випалу плити. В описуваних нижче прикладах для вимірювання текучості проби були використані випробування осіданням конуса, а для порівняння часу схоплювання різних складів - визначення початкового й кінцевого моменту схоплювання голкою Віка. Всі сухі компоненти зважували й змішували один з одним у сухій формі. З міркувань точності сухі компоненти були подані в мішалку через дозатор, що враховує усушку. Рідкі компоненти для дотримання точності рецептури зважували й подавали в мішалку безперервної дії за допомогою перистальтичного насосу. Пробу суспензії заливали в циліндр 2" 4" (5см 10см), розміщений на пластиковому листі, з невеликим переповненням. Надлишок матеріалу зверху вирівнювали, потім циліндр плавно піднімали, дозволяючи суспензії витікати з нижньої частини, утворюючи пиріжок. Пиріжок вимірювали 91367 14 (±1/8") у двох перпендикулярних напрямках, середня величина яких приймалася за діаметр пиріжка. Розташовану вертикально голку Віка вагою 300г простягали через виготовлений із суспензії пиріжок. Цю операцію продовжували доти, поки суспензія не переставала закривати канавку, що залишається після проходження голки через матеріал. Часом схоплювання вважали час, що пройшов з моменту відбору суспензії з випускного отвору мішалки. Час схоплювання за Віка відповідає часу схоплювання, виміряному відповідно до ASTM С-472, що включається в даний опис шляхом посилання. Відлік часу схоплювання за Віка починали з моменту відбору суспензії з випускного отвору мішалки. Приклад 1 (Порівняльний приклад) Для кожної проби було відміряно 400г штукатурного гіпсу PST із Саутарда. Були проведені випробування диспергатора, що не входить у клас сполук, визначений у даному винаході, з погляду його впливу на текучість і затримання часу схоплювання. Диспергатор MELFLUX 1641F і прискорювач CSA були додані до штукатурного гіпсу в кількостях, наведених у таблиці 1, і змішані до додавання води. У гіпсову суміш додали воду в кількості, зазначеній у таблиці 1 (WSR - відношення кількостей води/штукатурного гіпсу). Отримані склади перемішали відповідно до описаної вище процедури. Для кожного складу були визначені розмір пиріжка й час схоплювання за Віка. Результати випробувань представлені в таблиці 1. Таблиця 1 № проби 1 2 3 4 Диспергатор, % 0 0,10 0,20 0,30 CSA, WSR r 0,3 0,6 1,5 3,75 0,65 0,54 0,46 0,43 Розмір Час схоплюпиріжка, вання за см Віка 15,1 5:05 13,6 5:10 7,9 4:00 Не текуча 3:15 Як вказувалося вище, і текучість, і час схоплювання з підвищенням концентрації диспергатора знижуються. Приклад 2 Той же порядок дій, що в прикладі 1, був застосований при випробуванні трьох диспергаторів, які є об'єктом даного винаходу. Результати, включаючи результати для диспергатора MELFLUX 2500L, представлені в таблиці 2. Таблиця 2 № проби Диспергатор, % 5 6 7 0,10 0,20 0,30 8 9 10 0,1 0,2 0,3 11 0,10 Розмір Час схоплюCSA, r WSR пиріжка, вання за см Віка MELFLUX 2641F 0,6 0,54 17,7 5:05 1,5 0,46 16,51 4:45 3,75 0,43 14,6 4:40 MELFLUX 2651F 0,6 0,54 16,43 5:30 1,5 0,46 20,34 4:50 3,75 0,43 21,3 5:40 MELFLUX 2500L 0,6 0,54 19,2 4:50 15 12 13 0,20 0,30 1,5 3,75 91367 0,46 0,43 19,6 19, 4:50 4:20 Як показано вище, здатність надавати суміші високу текучість без істотного збільшення часу схоплювання в диспергаторів 2641 і 2651 така ж або краща, ніж в основного диспергатора MELFLUX 2500L, і краще, ніж у диспергатора MELFLUX 1641F, випробуваного в порівняльному прикладі. Приклад 3 У таблиці 3 наведені склади гіпсових стінових плит, у яких є присутнім або не є присутнім: диспергатор, що є об'єктом даного винаходу, утворений трьома типами повторюваних ланок. Представлено склади плит товщиною ½ дюйма, що містять і не містять зазначений диспергатор. Якщо не зазначене інше, кількості компонентів дані у фунтах на 1000кв. футів плити. Метричні еквіваленти в г/м дані в дужках. Таблиця 3 Компонент Плита ½ Плита ½ дюйма дюйма 1180 (5761) 1144 (5586) 848 (4140) 738(3603) Штукатурний гіпс Вода для затворення Відношення кількостей води/штукатурного гіпсу (WSR) 0,81 3агальна кількість води 952 (4648) Мило 0,28 (1,37) Розмелений прискорювач схоплювання гіпсу 16 (78) Крохмаль 5 (24,4) USG95 1 (4,9) Сульфонат нафталіну 0 (0) MELFLUX 2500L, полікарбоксилат 0 Паперові волокна 5 (24,4) Скляні волокна 0 Триметафосфат 0,6 (2,9) 0,75 853 (4165) 0,29 (1,42) 17(83) 5 (24,4) 1 (4,9) 0 1,1 (5,4) 5 (24,4) 0 0,6 (2,9) Як видно з наведених рецептур, використання диспергатора, що містить повторювані ланки трьох типів, дозволяє уводити до складу стінових плит менше води, таким чином, знижуючи витрати на їх сушіння. 16 Приклад 4 Вплив полікарбоксилатів міняється залежно від того, з яким конкретно штукатурним гіпсом вони використовуються. Таблиця 4 ілюструє реакцію гіпсових суспензій, утворених гіпсом з різних джерел, на полікарбоксилат, що є об'єктом даного винаходу. Для визначення WSR, необхідного для виготовлення суспензії з даною текучістю, вимірюваною описаним вище способом по утворенню пиріжка, використали MELFLUX 2500L і гіпс різного походження. Для кожної проби 400г штукатурного гіпсу змішували з CSA і диспергатором MELFLUX 2500L. До них додавали воду в кількості, достатній для одержання пиріжка діаметром 20см. Після цього включали таймер, і протягом 15сек давали можливість воді просочити сухі компоненти, що знаходяться у лабораторному змішувачі, потім змішувач включали на 15сек. Циліндр розміром 2 4" автоматичні прилади для випробування текучості суміші осіданням конуса й покриту воском чашу для визначення часу схоплювання за Віка заповнювали суспензією. Надлишок суспензії на верху циліндра порівнювали із краями, циліндр піднімали так, щоб суспензія вільно витікала з нього на гладку поверхню. Коли пиріжок переставав розтікатися, його діаметр вимірювали у двох напрямках, і середнє цих вимірювань, округлене до найближчої 0,1см, приймали за результат. Тим часом, голку Віка простягали через суспензію доти, поки суспензія не переставала закривати канавку, що залишається голкою при її проходженні крізь матеріал. Як час схоплювання фіксувався час, що пройшов з моменту вступу в контакт гіпсу й води до моменту, коли суспензія переставала закривати канавку. Спостереження за суспензією продовжували до настання часу схоплювання за Віка, як описано вище. Для кожної партії штукатурного гіпсу, отриманої з одного джерела, випробування проводили при 0%, 0,1%, 0,3% і 0,5% диспергатора розраховуючи на суху вагу. Для кожної кількості диспергатора кількість води й CSA підбирали так, щоб розмір пиріжка (±1/8 дюйма) був постійним, а час схоплювання становив 2хв.±15сек. Результати випробувань наведені в таблиці 4. Таблиця 4 Походження штукатурного гіпсу Саутард Галина Парк Шоалс Східний Чикаго Раньєр Детройт WSR при 0,0% диспер- WSRnpn0,l% дисперга- WSR при 0,3% диспергатора тора гатора 0,65 0,48 0,38 0,65 0,50 0,36 0,70 0,62 0,46 0,70 0,63 0,52 0,78 0,78 0,65 0,80 0,78 0,54 Як видно з наведених вище даних, реакція штукатурного гіпсу з різних джерел на той самий диспергатор у значній мірі непередбачена. Із шести підданих випробуванню варіантів у двох випадках при додаванні 0,1% диспергатора, що є об'єктом даного винаходу, було потрібно зниження WSR на приблизно 25%. Гіпс, отриманий з Дет WSR при 0,5% диспергатора 0,36 0,33 0,40 0,46 0,59 0,46 ройта й Раньєра, практично не реагував на додавання 0,1% диспергатора MELFLUX 2500L. Для штукатурного гіпсу з Детройта зафіксована найбільша зміна величини WSR між випробуваннями з 0,1% і 0,3% диспергатора, а також найбільша сумарна зміна цієї величини (між випробуваннями з 0% і 0,3% диспергатора). Додавання 0,3% диспер 17 91367 гатора MELFLUX 2500L у гіпс із Детройта дозволяє знизити WSR на 0,34, а в гіпс із Східного Чикаго тільки на 0,24. Незважаючи на те, що в даному описі представлені конкретні варіанти складів гіпсової суспензії й стінових плит, що виготовляють з неї, Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 18 фахівцям у даній галузі зрозуміло, що можуть бути зроблені різні зміни й модифікації, які не виходять за межі суті й об'єму даного винаходу в цілому, що викладаються у формулі винаходу, наведеній више. 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