Способ изготовления легкого гипсокартона - RU2305086C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к способу изготовления легкого пеногипсокартона (далее называемого легким гипсокартоном), имеющего высокопрочную гипсовую сердцевину с отличной адгезией к обкладочной бумаге для гипсокартона. Конкретнее, настоящее изобретение относится к способу изготовления легкого гипсокартона, позволяющему за короткое время и при небольших расходах регулировать в желаемых пределах размер пор в гипсовой сердцевине изделия из легкого гипсокартона, даже если изменяются виды гипсовых сырьевых материалов и их соотношение в смеси.

Предпосылки к созданию изобретения

Гипсокартон является типичным строительным материалом на гипсовой основе. Обычно гипсокартон изготавливают с проведением следующих стадий. Вначале предварительно производят вспененную жидкость вдуванием воздуха в пенообразователь для легкого гипсокартона. Затем вспененную жидкость, произведенную из пенообразователя, смешивают в мешалке с замешанной смесью, которая содержит обожженный гипс, связующее, различные добавки и воду, для того чтобы приготовить вспененное жидкое гипсовое тесто, используемое для изготовления гипсовой сердцевины. После этого приготовленное вспененное жидкое гипсовое тесто заливают в пространство между верхним и нижним листами обкладочной бумаги для гипсокартона. Затем жидкое гипсовое тесто, покрытое листами обкладочной бумаги для гипсокартона, пропускают через формовочную машину для придания гипсокартону заданной формы с определенной толщиной и шириной гипсокартона. После формования полотно первоначального гипсокартона подвергают приблизительной резке и пропускают через сушилку. Наконец, первоначальный картон после его сушки разрезают по заданному размеру для получения гипсокартонного изделия. Гипсокартон является картонообразным материалом, в котором гипсовая сердцевина, полученная вышеупомянутым способом заливки и формования, покрыта обкладочной бумагой для гипсокартона, и который обладает отличной огнестойкостью, звукоизоляцией, обрабатываемостью и экономической эффективностью.

В последние годы гипсокартон используется в качестве отделочного материала в высотных или сверхвысотных зданиях, число которых быстро увеличивается, а также в обычных зданиях и зданиях небольшой или средней высоты. Как известно, гипсокартон обладает отличными свойствами в отношении его приспособляемости для строительного процесса, снижения веса здания и податливости при колебании здания. Снижение веса гипсокартона зависит, главным образом, от соотношения гипса, являющегося материалом гипсовой сердцевины, и пор, образованных пенообразователем, причем чем меньше количество гипса и больше количество пор, образованных пенообразователем, тем больше снижение веса. Однако уменьшение количества гипса может вызвать снижение прочности гипсовой сердцевины и нарушение адгезии гипсовой сердцевины к обкладочной бумаге для гипсокартона, что приводит к ухудшению коммерческой ценности изделия из гипсокартона. Таким образом, количество гипса имеет решающее значение, при этом снижение веса гипсокартона ограничено.

Исследовали способы изготовления гипсокартона посредством изменения структуры и распределения пор в гипсовой сердцевине при сохранении прочности гипсокартона. В качестве примера таких исследований вспененную жидкость, полученную вдуванием воздуха в пенообразователь и обладающую отличной стабильностью, обычным образом смешивают с жидким гипсовым тестом для образования многочисленных небольших пор в гипсовой сердцевине, посредством чего достигается снижение веса гипсокартона. Однако недавно был предложен модифицированный способ изготовления гипсовой сердцевины, при котором можно достигнуть снижения веса гипсокартона посредством равномерного образования сравнительно больших изолированных пор в гипсовой сердцевине.

Такой модифицированный способ изготовления гипсовой сердцевины описан в японском патенте №3028123, согласно которому готовят вспененную жидкость с желаемой плотностью, используя водный раствор маточного раствора пенообразователя, который содержит определенный сульфат алкилового эфира, и вспененную жидкость смешивают с жидким гипсовым тестом для равномерного распределения изолированных больших пор в гипсовой сердцевине. Кроме того, в патенте США №5643510 описывается способ, при котором для получения сравнительно больших изолированных пор в гипсовой сердцевине производят вспененную жидкость из смеси, полученной смешиванием определенного сульфата алкилового эфира в качестве первого пенообразователя для образования стабильных пор в жидком гипсовом тесте и определенного алкилсульфата в качестве второго пенообразователя для образования нестабильных пор в жидком гипсовом тесте и имеющей соотношение этих компонентов в смеси в желаемых пределах, и эту смесь из пенообразователей после перемешивания смешивают с жидким гипсовым тестом. Кроме того, в японской выложенной патентной заявке №10-330174 описывается способ, при котором как можно больше подавляют образование мелких пор и, используя пеностабилизатор, равномерно распределяют сравнительно большие изолированные поры в жидком гипсовом тесте для образования гипсовой сердцевины.

В Японии гипсокартон обычно изготавливают с использованием обожженного гипса, получаемого смешиванием различных видов гипса, как например, фосфогипса, гипса, получаемого при обессеривании дымовых газов, нейтрализованного гипса, гипса, получаемого при переработке отходов (гипса, который может быть вторично использован и получен сбором отходов, как, например, гипсовых строительных материалов и гипсовых моделей) и природного гипса, и обжигом гипсового материала, который содержит гипсовый сырьевой материал. Однако, на размеры и распределение пор в гипсовой сердцевине оказывают значительное влияние виды вышеупомянутых гипсовых сырьевых материалов и их соотношение в смеси. На заводе по производству гипсокартона невозможно из различных гипсовых сырьевых материалов свободно выбрать надлежащие гипсовые сырьевые материалы для их использования на заводе, и поэтому приходится использовать гипсовые сырьевые материалы в соответствии с возможностями и балансом спроса и предложения. Следовательно, на качество изделия из гипсокартона непосредственно влияют виды гипсовых сырьевых материалов и их соотношения в смеси, что является особенно серьезной проблемой.

Другой проблемой является то, что при последовательных процессах от получения вышеупомянутых различных гипсовых сырьевых материалов до изготовления гипсокартона на заводе по его производству вследствие различных факторов изменяется соотношение гипсовых сырьевых материалов в смеси, что неблагоприятно влияет на размер пор в гипсовой сердцевине.

В процессе приготовления вспененного жидкого гипсового теста и процессе формования гипсовой сердцевины трудно своевременно обнаружить влияние изменений в видах используемых гипсовых сырьевых материалов и их соотношениях в смеси. Кроме того, трудно образовывать надежно и стабильно изолированные поры желаемого размера в гипсовой сердцевине изделия из гипсокартона из-за изменений в видах гипсовых сырьевых материалов и их соотношениях в смеси. Иногда по поперечному сечению гипсовой сердцевины может образоваться множество сообщающихся мелких пор, что снижает прочность гипсовой сердцевины. По поперечному сечению гипсовой сердцевины могут образоваться очень большие изолированные поры, что ухудшает внешний вид гипсокартона, при этом может происходить частичное отслоение обкладочной бумаги гипсокартона от гипсовой сердцевины, называемое сморщиванием или вздутием.

Модифицированные способы изготовления гипсовой сердцевины описаны в патенте США №5643510 и японском патенте №3028123, в которых не обсуждаются неблагоприятные влияния различных гипсовых сырьевых материалов на образование пор, а предполагается образование гипсовой сердцевины из одного (единственного) гипсового сырьевого материала. Соответственно известно, что если эти способы применить в процессе изготовления гипсокартона, при котором изменяется состав смеси из различных гипсовых сырьевых материалов, то это будет значительно влиять на образование пор в гипсовой сердцевине, а размер пор и их распределение будут изменяться в широких пределах. Кроме того, что касается, в частности, способа, описанного в патенте США №5643510, то даже если будет применяться единственный гипсовый сырьевой материал, то будет регулироваться только среднее число молей окиси этилена, добавленной к сульфату алкилового эфира, и, как ясно, пределы контролируемых размеров пор будут узкими.

При модифицированном способе изготовления гипсовой сердцевины, описанном в японской выложенной патентной заявке №10-330174, достаточно равномерно распределенные и сравнительно большие поры могут быть образованы в гипсовой сердцевине на фоне изменения видов гипсовых сырьевых материалов и их соотношения в смеси, но требуется добавление сравнительно большого количества пеностабилизатора, так что увеличиваются расходы на производство гипсокартона.

Описание изобретения

Одной из целей настоящего изобретения является создание способа изготовления легкого гипсокартона, содержащего гипсовую сердцевину, имеющую высокую прочность и отличные адгезионные свойства по отношению к обкладочной бумаге для гипсокартона.

Другой целью настоящего изобретения является создание способа изготовления легкого гипсокартона, позволяющего за короткое время и при небольших расходах регулировать в желаемых пределах размер пор в гипсовой сердцевине изделия из легкого гипсокартона, даже если изменяются виды гипсовых сырьевых материалов и их соотношение в смеси.

Вышеописанные цели настоящего изобретения достигаются посредством способа изготовления легкого гипсокартона, в котором в гипсовой сердцевине распределены поры заданного размера, включающий стадии: вдувание воздуха в пенообразователь для производства вспененной жидкости; смешивание вспененной жидкости с замешанной смесью, которая содержит обожженный гипс и воду, для получения вспененного жидкого гипсового теста; заливки вспененного жидкого гипсового теста в пространство между верхним и нижним листами обкладочной бумаги для гипсокартона; формование обкладочной бумаги и вспененного жидкого гипсового теста в форму картона; приблизительного разрезания и затем высушивания картонообразного материала и разрезания высушенного и сформованного материала по размеру изделия, при этом способ, кроме того, включает стадию предварительного добавления агента для регулирования размера пор, распределенных во вспененном жидком гипсовом тесте, к одному материалу из маточного раствора пенообразователя и смеси маточного раствора пенообразователя и воды с целью получения пенообразователя для производства вспененной жидкости с желаемым размером пор.

При способе изготовления легкого гипсокартона агент для регулирования размера пор предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из агента для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте и агента для уменьшения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте.

В способе изготовления легкого гипсокартона агент для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из водорастворимых кислотных веществ, сильных килот и водорастворимых сильнощелочных веществ.

В способе изготовления легкого гипсокартона агент для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из сульфата алюминия, двойной соли сернокислого калия и сернокислого алюминия, двойной соли сернокислого аммония и сернокислого алюминия, сульфата железа (Ш), полисульфата железа (Ш), серной кислоты, сульфаминовой кислоты, гидроокиси натрия и гидроокиси калия.

В способе изготовления легкого гипсокартона агент для уменьшения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте предпочтительно содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из поверхностно-активного вещества типа сульфосукцината, поверхностно-активного вещества типа саркозината, поверхностно-активного вещества типа алкилбензосульфоната, поверхностно-активного вещества типа алкансульфоната и поверхностно-активного вещества типа алкилбетаина.

В способе изготовления легкого гипсокартона содержание агента для регулирования размера пор в пенообразователе предпочтительно составляет 0,00001 - 0,005 вес.ч. на 100 вес.ч. обожженного гипса.

Краткое описание чертежей

Другие цели, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевиднее из нижеследующего подробного описания изобретения при его прочтении в связи с сопровождающими чертежами, на которых:

Фиг.1 - вид, показывающий поры в эталонном образце 1 легкого гипсокартона,

Фиг.2 - вид, показывающий поры в легком гипсокартоне из примера 1,

Фиг.3 - вид, показывающий поры в легком гипсокартоне из примера 2,

Фиг.4 - вид, показывающий поры в легком гипсокартоне из примера 3,

Фиг.5 - вид, показывающий поры в сравнительном образце 1 легкого гипсокартона,

Фиг.6 - вид, показывающий поры в эталонном образце 2 легкого гипсокартона,

Фиг.7 - вид, показывающий поры в легком гипсокартоне из примера 4, и

Фиг.8 - вид, показывающий поры в сравнительном образце 2 легкого гипсокартона.

Наилучший вариант осуществления изобретения

Подробно описываются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения.

Способ изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению сходен с обычным способом изготовления гипсокартона, за исключением того, что в пенообразователь добавляют агент для регулирования размера пор, а, конкретнее, способ осуществляют с проведением следующих стадий. Вначале производят вспененную жидкость вдуванием (инжекцией) воздуха в пенообразователь. Затем вспененную жидкость, произведенную из пенообразователя, смешивают со смесью, которая содержит обожженный гипс, полученный обжигом гипсового материала, содержащего сырьевой гипсовый материал, и воду в качестве основных компонентов, для того чтобы приготовить вспененное жидкое гипсовое тесто для изготовления гипсовой сердцевины. После этого приготовленное вспененное жидкое гипсовое тесто разливают и распределяют по нижнему листу (переднему листу) обкладочной бумаги для гипсокартона, которая непрерывно подается, и верхним листом (задним листом) обкладочной бумаги для гипсокартона обкладывают распределенное вспененное жидкое гипсовое тесто так, чтобы вспененное жидкое гипсовое тесто было закрыто листами обкладочной бумаги для гипсокартона. Затем вспененное жидкое гипсовое тесто, покрытое листами обкладочной бумаги для гипсокартона, пропускают через формовочную машину для придания гипсокартону заданной формы с определенной толщиной и шириной гипсокартона. После этого полотно первоначального гипсокартона, которому придана форма картона, подвергают приблизительной резке. Приблизительно разрезанный первоначальный гипсокартон пропускают через сушилку для получения высушенной гипсовой сердцевины, покрытой листами обкладочной бумаги для гипсокартона. Наконец, гипсовую сердцевину, покрытую листами обкладочной бумаги для гипсокартона, разрезают по заданному размеру для получения легкого гипсокартонного изделия.

В способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению пенообразователь получают, предварительно добавляя агент для регулирования размера изолированных пор, распределенных во вспененном жидком гипсовом тесте (или гипсовой сердцевине), в маточный раствор пенообразователя или смесь маточного раствора пенообразователя и воды. Добавление агента для регулирования размера пор в маточный раствор пенообразователя или смесь маточного раствора пенообразователя и воды осуществляют непосредственно до производства вспененной жидкости из пенообразователя.

Так как при способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению вспененную жидкость, произведенную из пенообразователя, который содержит агент для регулирования размера пор, смешивают со смесью, которая содержит обожженный гипс и воду, то даже если изменяются виды гипсовых сырьевых материалов и их соотношение в смеси, размеры пор в гипсовой сердцевине изделия из легкого гипсокартона можно регулировать в желаемых пределах за короткое время и при небольших расходах. То есть можно получать гипсовую сердцевину, имеющую структуру сердцевины (структуру пор), в которой равномерно распределены сравнительно большие по размеру и приблизительно сферические поры. Способ согласно настоящему изобретению может обеспечить изготовление легкого гипсокартона, имеющего высокопрочную сердцевину с отличной адгезией к обкладочной бумаге для гипсокартона.

В способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению вспененная жидкость из пенообразователя может быть произведена способом предварительного вспенивания, при котором воздух вдувают в пенообразователь, но этот способ специально не ограничивается. Для осуществления способа предварительного вспенивания смеситель для смешивания вспененной жидкостью со смесью имеет, в качестве основных частей, бак для приема маточного раствора пенообразователя, насос для перекачивания определенного количества маточного раствора пенообразователя из бака для его приема, устройство для вспенивания, в котором вдувают сжатый воздух в маточный раствор пенообразователя, перекаченного из бака для его приема, и перемешивают смесь маточного раствора пенообразователя и воздуха для образования вспененной жидкости из маточного раствора пенообразователя, и, по меньшей мере, один насос для подачи вспененной жидкости, произведенной из маточного раствора пенообразователя, в смесь, которая содержит обожженный гипс и воду.

Смеситель может иметь бак для хранения воды и насос для перекачивания определенного количества воды из бака для ее хранения. В этом случае определенное количество воды предварительно смешивают с маточным раствором пенообразователя непосредственно перед вдуванием сжатого воздуха в пенообразователь, с тем чтобы произвести из него вспененную жидкость.

Кроме того, смеситель может иметь бак для разбавления пенообразователя водой до заданной степени разбавления для приготовления водного раствора маточного раствора пенообразователя и насос для перекачивания определенного количества водного раствора маточного раствора пенообразователя. В этом случае не вдувают сжатый воздух в маточный раствор пенообразователя, а готовят водный раствор маточного раствора пенообразователя и затем вдувают сжатый воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя для получения вспененной жидкости из водного раствора маточного раствора пенообразователя.

В устройстве для вспенивания сдвигающая сила, создаваемая высокоскоростным перемешиванием, может быть дополнительно приложена к пенообразователю, который находится в состоянии маточного раствора или водного раствора и образует вспененную жидкость при использовании сжатого воздуха. С другой стороны, пенообразователь может быть пропущен через тонкоизмельченные гранулы для образования полностью вспененной жидкости. Для того чтобы получать определенное количество вспененной жидкости посредством улучшения точности количественной подачи пенообразователя, воды и воздуха, трубопровод для подачи каждого вещества может быть снабжен общеизвестным расходомером для автоматического контроля скорости потока каждого вещества.

Отсутствуют специальные ограничения в отношении пенообразователя, используемого при способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению, и могут быть использованы анионогенные, катионогенные, неионогенные и амфотерные поверхностно-активные вещества, которые обычно применяют при производстве гипсокартона и которые общеизвестны как воздухововлекающие добавки для цемента. Пенообразователем предпочтительно является анионогенное поверхностно-активное вещество, а конкретнее алкилы, алкиларилы, простые алкиловые эфиры, простые алкилариловые эфиры, простые полиоксиэтиленалкиловые эфиры, простые полиэтиленоксидалкиловые эфиры, простые полиоксиэтиленполиоксипропиленалкиловые эфиры, простые полипропиленоксидалкиловые эфиры и т.д.

Как описывалось выше, в способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению может быть использован маточный раствор пенообразователя как таковой, но может быть также использован водный раствор маточного раствора пенообразователя, который приготовлен разбавлением водой маточного раствора преобразователя предварительно или непосредственно для того, как его можно будет также использовать. В тех случаях, когда маточный раствор пенообразователя разбавляют водой, степень разбавления маточного раствора пенообразователя может быть установлена произвольно и предпочтительно в пределах соотношения маточный раствор пенообразователя:вода=1:1-1:1000. Если степень разбавления больше, чем в этих пределах, то значительно снижается стабильность вспененной жидкости, так что во время смешивания вспененной жидкости с замешанной смесью происходят уничтожение пены и ее разрушение. В результате этого затрудняется равномерное распределение пор в полученной гипсовой сердцевине. С другой стороны, если степень разбавления меньше, чем в этих пределах, то дозировка маточного раствора пенообразователя оказывается чрезмерной, так что давление для подачи пенообразователя может быть недостаточным, а регулирование скорости потока пенообразователя - затрудненным. Кроме того, во время смешивания вспененной жидкости с замешанной смесью часть жидкости с уничтоженной или разрушенной пеной может вновь вспениваться. В результате этого, даже если в пенообразователь добавлен агент для регулирования размера пор, то невозможно регулировать размер пор в гипсовой сердцевине.

Далее описываются агенты для регулирования размера пор, которые используют в способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению. Такие агенты для регулирования размера пор в первом приближении подразделяются на агенты для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте, когда размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте меньше, чем желаемый размер пор, и агенты для уменьшения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте, когда размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте больше, чем желаемый размер пор.

В данном случае агент для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте содержит, по меньшей мере, одно вещество, выбранное из группы, состоящей из водорастворимых кислых веществ, сильных кислот и водорастворимых сильнощелочных веществ. Агент для увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте предпочтительно содержит сульфат алюминия, двойную соль сернокислого калия и сернокислого алюминия (алюмо-калиевые квасцы), двойную соль сернокислого аммония и сернокислого алюминия (алюмо-аммониевые квасцы), сульфат железа (Ш), сульфаты многовалентных металлов, как, например, полисульфат железа (Ш), сильные кислоты, как, например, серная кислота и сульфаминовая кислота, и сильные щелочи, как, например, гидроокись натрия и гидроокись калия, более предпочтительно, многовалентные сульфаты металлов.

Агент для уменьшения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте содержит, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из поверхностно-активного вещества типа сульфосукцината, поверхностно-активного вещества типа саркозината, поверхностно-активного вещества типа алкилбензосульфоната, поверхностно-активного вещества типа алкансульфоната и поверхностно-активного вещества типа алкилбетаина.

Агент для регулирования размера пор предпочтительно является жидким или водорастворимым твердым веществом. Более предпочтительно агент для регулирования размера пор получают, предварительно смешивая агент с водой и разбавляя ею. В тех случаях, когда концентрация водного раствора агента для регулирования размера пор является слишком высокой, даже если в пенообразователь добавлено небольшое количество водного раствора, изменения в размере пор, получаемых в устройстве для вспенивания, являются слишком большими. В результате этого размер пор в окончательно полученной гипсовой сердцевине становится слишком большим или слишком малым. Кроме того, становится очень трудно контролировать скорость потока водного раствора агента для регулирования размера пор. С другой стороны, в тех случаях, когда концентрация водного раствора агента для регулирования размера пор является слишком низкой, можно в некоторой степени регулировать количество воды, добавляемой к пенообразователю предварительно или непосредственно перед вспениванием. Однако уменьшается количество воды, которую замешивают непосредственно с обожженным гипсом. В тех случаях, когда готовят водный раствор агента для регулирования размера пор, концентрация водного раствора агента для регулирования размера пор составляет 10-80 вес.%, предпочтительно 20-70 вес.%.

В способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению непосредственно до образования вспененной жидкости из пенообразователя агент для регулирования размера пор заливают в трубопровод для подачи маточного раствора пенообразователя или водного раствора маточного раствора пенообразователя. Для заливки агента для регулирования размера пор используют бак для приема этого агента, а при необходимости - бак для разбавления и растворения водой агента для регулирования размера пор, и насос для перекачивания этого агента из бака для его разбавления и растворения. Такое оборудование используют для заливки водного раствора агента для регулирования размера пор в пенообразователь или в водный раствор пенообразователя, подаваемого по трубопроводу. Кроме того, смеситель трубчатого типа, как, например, статический смеситель, может быть помещен на части трубопровода между устройством для вспенивания и местом, в котором агент для регулирования размера пор заливают в маточный раствор пенообразователя или в водный раствор маточного раствора пенообразователя. Для того чтобы поддерживать постоянную дозировку агента для регулирования размера пор, скорость потока этого агента можно автоматически регулировать, используя общеизвестный расходомер, сходный с расходомером для пенообразователя.

В способе изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению можно легко контролировать размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте, регулируя независимо или в сочетании дозировку (дозировки) агента для увеличения размера пор и/или агента для уменьшения размера пор в пенообразователь непосредственно перед образованием вспененной жидкости из пенообразователя. Каждый из агентов для регулирования размера пор можно независимо добавлять в пенообразователь в соответствии с желаемым состоянием пор в полученом вспененном гипсовом тесте, в частности, с желаемыми размерами пор. Кроме того, можно использовать в сочетании множество агентов для регулирования размера пор, при этом можно также регулировать каждую из дозировок агентов для регулирования размера пор. Дозировки агентов для регулирования размера пор специально не ограничены и обычно могут быть установлены в пределах 0, 00001-0,005 вес.%, предпочтительно 0,0005-0,003 вес.% на 100 вес.% обожженного гипса независимо от того, вводится ли отдельно агент для регулирования размера пор или используется множество агентов для регулирования размера пор в сочетании.

Что касается способа введения агентов для регулирования размера пор в пенообразователь, то если агенты для регулирования размера пор являются жидкостями, эти агенты могут быть использованы как они есть или разбавленными водой для использования. Если агенты для регулирования размера пор являются твердым веществом в порошкообразном виде, то желательно растворять эти агенты в воде так, чтобы сразу приготовить водный раствор суспензии агентов для регулирования размера пор и добавлять его в пенообразователь. Затем через впускное отверстие в части трубопровода для подачи пенообразователя, расположенной вблизи устройства для вспенивания, заливают в пенообразователь агенты для регулирования размера пор. После впускного отверстия по направлению потока пенообразователя может быть помещено смесительное устройство трубчатого типа. В тех случаях, когда в пенообразователь, подаваемый по трубопроводу, заливают как агент для увеличения размера пор, так и агент для уменьшения размера пор или множество агентов для регулирования размера пор, то эти агенты заливают в пенообразователь через отдельные впускные отверстия или через одно общее впускное отверстие.

Таким образом, в устройство для вспенивания подают (в качестве пенообразователя) смесь агентов для регулирования размера пор и маточного раствора пенообразователя или водного раствора маточного раствора пенообразователя и вдувают воздух в поток пенообразователя для получения вспененной жидкости из пенообразователя.

Вспененную жидкость и смесь, которая содержит обожженный гипс и воду, перемешивают в смесителе так, чтобы на выходе смесителя можно было получить вспененное жидкое гипсовое тесто, в котором равномерно распределены изолированные поры желаемого размера.

При осуществлении способа изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению непосредственно перед формованием вспененного жидкого гипсового теста, полученного, как описано выше, в формовочной машине для придания ему формы картона желательно регулярно отбирать образцы вспененного жидкого гипсового теста и отверждать их, чтобы получать затвердевший пеногипс и проверять состояние пор, особенно размер пор, по плоскости излома затвердевшего пеногипса. Для проверки состояния пор в затвердевшем пеногипсе плоскость его излома можно осматривать визуально или с использованием увеличительного стекла, чтобы судить о том, образовались ли поры желаемого размера или нет. Кроме того, образовались ли поры желаемого размера или нет, можно судить, используя общеизвестный способ, при котором плоскость излома затвердевшего пеногипса подвергают действию косых лучей, и светлые и темные части изображения на произвольной прямой линии или заданном участке в пределах визуальной области определяют с использованием формирователя сигналов изображения, как, например, камеры ПЗС. Если размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте оказывается слишком малым или меньше желаемого значения, то увеличивают дозировку агента для увеличения размера пор. Если размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте оказывается слишком большим или больше желаемого значения, то подобным же образом увеличивают дозировку агента для уменьшения размера пор. Таким образом, можно своевременно и за короткое время регулировать размер пор во вспененном жидком гипсовом тесте.

Согласно способу изготовления легкого гипсокартона по настоящему изобретению даже если используют несколько гипсовых сырьевых материалов или только природный гипс, можно своевременно и свободно регулировать структуру пор в гипсовой сердцевине, то есть размер пор в ней, смешивая вспененную жидкость, произведенную из пенообразователя, который содержит агент для регулирования размера пор, с жидким гипсовым тестом, которое содержит воду и обожженный гипс, полученный обжигом гипсового материала, который содержит гипсовое сырье.

При использовании сульфата алюминия в качестве агента для регулирования размера пор, добавляемого в пенообразователь и смешиваемого с ним непосредственно перед образованием вспененной жидкости из пенообразователя, можно значительно уменьшить его дозировку по сравнению с его дозировкой в качестве пеностабилизатора, используемой в обычных способах его непосредственного добавления в жидкое гипсовое тесто и смешивания с ним, и, следовательно, можно также уменьшить расходы на производство изделия из легкого гипсокартона.

Далее настоящее изобретение дополнительно поясняется с использованием конкретных примеров и сравнений.

Гипсовые материалы

В нижеописанных эталонном образце 1, образцах в примерах 1-3 и сравнительном образце 1 использовали гипсовый материал, в котором было равномерно смешано множество материалов гипсового сырья нижеуказанных видов при их нижеуказанных соотношениях в смеси. Кроме того, в эталонном образце 2, образце в примере 4 и сравнительном образце 2 в качестве гипсового материала использовали только нижеуказанный природный гипс.

Природный гипс: 50 вес.ч.

Фосфогипс: 15 вес.ч.

Фторогипс: 10 вес.ч.

Гипс, полученный при обессеривании дымовых газов: 20 вес.ч.

Гипс из переработанных отходов: 5 вес.ч.

Кроме того, типичными величинами, измеренными посредством химического анализа гипсовых сырьевых материалов, были следующие величины:

Природный гипс: двуводный гипс - 93%, СаСО₃-3,5%, SiO₂-3%, R₂O₃ и остальное - 0,5%, рН 6,2 (где R означает Al и Fe, что также применяется в дальнейшем).

Фосфогипс: двуводный гипс - 98%, общий Р₂О₃-0,3%, фтор-0,4%, SiO₂-0,5%, R₂O₃ и остальное - 0,4%, рН 4,1.

Фторогипс: двуводный гипс - 91%, SiO₂-1%, R₂O₃ и остальное (главным образом, безводный гипс) - 8%, рН 6,0.

Гипс, полученный при обессеривании дымовых газов: двуводный гипс - 98%, SiO₂-0,6%, R₂O₃ и остальное - 1,4%, рН 6,1.

Гипс из переработанных отходов: двуводный гипс - 90%, бумажные компоненты - 6%, R₂O₃ и остальное - 4%, рН 6, 3.

Пенообразователь

Сульфат алкилового эфира (производитель Toho Chemical Industry Co., Ltd.).

Ускоритель отверждения

2,8 вес.ч. двуводного гипса и 0,2 вес.ч. сульфата калия.

Агенты для регулирования размера пор

Агент для увеличения размера пор: сульфат алюминия (сверхчистый реагент, производитель Daimei Chemical).

Агент для уменьшения размера пор: поверхностно-активное вещество типа сульфосукцината (KOHACOOL L-300, производитель Toho Chemical Co., Ltd.).

Эталонный образец 1

Для получения жидкого гипсового теста в обычном смесителе смешивали 100 вес.ч. обожженного гипса, полученного обжигом гипсового материала, который содержит вышеописанное гипсовое сырье, 85 вес.ч. воды и 3,0 вес.ч. ускорителя твердения. Для получения вспененной жидкости вдували воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя, который описан выше, используя при этом спиральный насос в качестве устройства для вспенивания. В части смесителя, предназначенной для выпуска жидкого теста, было расположено отверстие для введения вспененной жидкости, и вспененную жидкость добавляли к жидкому гипсовому тесту и перемешивали с этим тестом, которое вытекало из части для выпуска теста с получением вспененного жидкого гипсового теста. С другой стороны, часть полученного вышеописанного жидкого гипсового теста предварительно наносили на поверхность переднего листа обкладочной бумаги для гипсокартона, используя валковое устройство для нанесения покрытия, после чего вспененное жидкое гипсовое тесто заливали в пространство между передним и задним листами обкладочной бумаги для изготовления легкого гипсокартона толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 65 г/см³). Количество жидкого теста, сохраняющегося в машине для формования гипсокартона, регулировали таким образом, чтобы оно поддерживалось по существу при постоянном объеме.

Затем случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и делали из него опытные образцы для испытаний на адгезию, изгиб и прочность сердцевины. Опытный образец для исследования методом сканирующей электронной микроскопии отбирали из центральной части оставшегося куска легкого гипсокартона по направлению ширины. При этих испытаниях испытание на адгезию и исследование методом сканирующей электронной микроскопии проводили непосредственно после взятия каждого опытного образца, а остальные испытания - после сушки опытного образца в сушилке в течение 24 часов при температуре 40°С. Ниже описываются методы проведения соответствующих испытаний.

Испытание на адгезию

Опытный образец общей шириной 910 мм и длиной 300 мм брали с одной поверхности случайно отобранного листа легкого гипсокартона. Затем на заднем поверхностном бумажном листе опытного образца в направлении ширины ножом делали разрез на всю ширину опытного образца. Далее сгибали опытный образец в направлении, противоположном поверхности, имеющей разрез, и растягивали опытный образец в этом направлении так, чтобы сила равномерно прилагалась по направлению ширины для обеспечения полного отделения от переднего поверхностного бумажного листа. После этого измеряли площадь поверхности части обкладочной бумаги для гипсокартона (переднего поверхностного бумажного листа), прилипшей к гипсовой сердцевине опытного образца, и вычисляли отношение (в %) площадей поверхности. Подобным же образом проводили испытание на адгезию в отношении задней поверхности того же самого образца и также вычисляли отношение (в %) площади поверхности прилипшей части к площади опытного образца. Эти представленные в процентах отношения площади поверхности части обкладочной бумаги для гипсокартона, прилипшей к гипсовой сердцевине, к площади поверхности опытного образца на одной его стороне рассматриваются как результаты испытания на адгезию.

Испытание на изгиб

Испытание на изгиб опытного образца легкого гипсокартона проводили на основании японского промышленного стандарта JIS А6901.

Испытание на прочность сердцевины

Испытание на прочность сердцевины опытного образца легкого гипсокартона проводили по стандарту Американского общества по испытанию материалов ASTM С473-00 «Испытание на сопротивление прочерчиванию гвоздем».

Исследование методом сканирующей электронной микроскопии

После испытания на изгиб осматривали плоскость излома гипсовой сердцевины опытного образца, используя для этого увеличительное стекло. Кроме того, в соответствии с обычным методом из паров наносили золотое покрытие на часть с характерной пористой структурой и исследовали эту часть, используя метод сканирующей электронной микроскопии.

Результаты испытания показаны на фиг.1 и в таблице.

Пример 1

Легкий гипсокартон толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,65 г/см³) изготавливали способом, сходным со способом изготовления эталонного образца 1, за исключением того, что в водный раствор маточного раствора пенообразователя в расчете на 100 вес.ч. обожженного гипса добавляли 0,0005 вес.ч. сульфата алюминия в качестве агента для регулирования размера пор с целью увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте и вдували воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя, содержащий сульфат алюминия, так чтобы образовалась вспененная жидкость. Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.2 и в таблице.

Как понятно из результата исследования методом сканирующей электронной микроскопии, показанного на фиг.2, легкий гипсокартон в примере 1 имеет поры больше, чем поры в эталонном образце 1 легкого гипсокартона.

Пример 2

Легкий гипсокартон толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,65 г/см³) изготавливали способом, сходным со способом изготовления эталонного образца 1, за исключением того, что в водный раствор маточного раствора пенообразователя в расчете на 100 вес.ч. обожженного гипса добавляли 0,005 вес.ч. сульфата алюминия в качестве агента для регулирования размера пор с целью увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте и вдували воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя, содержащий сульфат алюминия, так чтобы образовалась вспененная жидкость. Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.3 и в таблице.

Как понятно из результата исследования методом сканирующей электронной микроскопии, показанного на фиг.3, легкий гипсокартон в примере 2 имеет более крупные и более стабильные поры, чем поры в эталонном образце 1 легкого гипсокартона.

Пример 3

Легкий гипсокартон толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,65 г/см³) изготавливали способом, сходным со способом изготовления эталонного образца 1, за исключением того, что в водный раствор маточного раствора пенообразователя в расчете на 100 вес.ч. обожженного гипса добавляли 0,003 вес.ч. поверхностно-активного вещества типа сульфосукцината в качестве агента для регулирования размера пор с целью уменьшения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте и вдували воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя, содержащего поверхностно-активное вещество типа сульфосукцината, так чтобы образовалась вспененная жидкость. Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.4 и в таблице.

Как понятно из результата исследования методом сканирующей электронной микроскопии, показанного на фиг.4, легкий гипсокартон в примере 3 имеет поры меньше и более стабильными, чем поры в эталонном образце 1 легкого гипсокартона.

Сравнительный образец 1

Согласно способу изготовления легкого гипсокартона, описанному в японской выложенной патентной заявке №10-330174, для получения жидкого гипсового теста в обычном смесителе смешивали 85 вес.ч. воды, 3,0 вес.ч. ускорителя отверждения и 0,3 вес.ч. сульфата алюминия в качестве пеностабилизатора в расчете на 100 вес.ч. обожженного гипса. Часть полученного жидкого гипсового теста наносили на поверхность переднего листа обкладочной бумаги для гипсокартона, используя способ, сходный со способом в примере 1. В части смесителя, предназначенной для выпуска жидкого теста, было расположено отверстие для введения впененной жидкости, и вспененную жидкость, приготовленную из водного раствора маточного раствора пенообразователя, добавляли к жидкому гипсовому тесту и смешивали с ним, так что получалось вспененное жидкое гипсовое тесто. Вспененное жидкое гипсовое тесто заливали в пространство между передним и задним листами обкладочной бумаги для гипсокартона с целью изготовления легкого гипсокартона толщиной 12,55 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,5 г/см³).

Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.5 и в таблице.

Сравнительный образец 1 легкого гипсокартона можно сравнить с образцом легкого гипсокартона в примере 1 в отношении адгезионных свойств, прочности на изгиб и размера пор. Однако дозировка сульфата алюминия, использовавшегося в качестве агента для регулирования размера пор, в примере 1 была 0,0005 вес.ч. и в примере 2 - 0,005 вес.ч., в то время как дозировка сульфата алюминия, использовавшегося в качестве пеностабилизатора при изготовлении сравнительного образца 1, была 0,3 вес.ч. Таким образом, как понятно, дозировки агентов для регулирования размера пор, использовавшихся в примере 1 и примере 2, были очень небольшими по сравнению с дозировкой пеностабилизатора, использовавшегося при изготовлении сравнительного образца 1. В соответствии со способом изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению дозировка агента для регулирования размера пор может быть значительно уменьшена по сравнению с дозировкой пеностабилизатора при обычном способе, так что могут быть также уменьшены затраты на производство легкого гипсокартона. Кроме того, сходные результаты могут быть получены при использовании других агентов для регулирования размера пор.

В вышеописанных примерах способ изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению применялся для производства легкого гипсокартона из гипсового материала, содержащего несколько видов гипсовых сырьевых материалов. Способ изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению может быть также применен для изготовления легкого гипсокартона из гипсового материала, который содержит только один вид гипсового сырьевого материала, как это описано ниже.

Эталонный образец 2

Вспененную жидкость получали вдуванием воздуха в водный раствор маточного раствора пенообразователя, используя спиральный насос в качестве устройства для вспенивания. Затем для приготовления вспененного жидкого гипсового теста вспененную жидкость в обычном смесителе смешивали со 100 вес.ч. обожженного гипса, полученного обжигом только вышеописанного природного гипса, 85 вес.ч. воды и 3,0 вес.ч. ускорителя твердения. После этого из вспененного жидкого гипсового теста общепринятым способом изготавливали легкий гипсокартон толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,65 г/см³). Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.6 и в таблице.

Пример 4

Легкий гипсокартон толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность - 0,65 г/см³) изготавливали способом, сходным со способом изготовления эталонного образца 2, за исключением того, что в водный раствор маточного раствора пенообразователя в расчете на 100 вес.ч. обожженного гипса добавляли 0,0005 вес.ч. сульфата алюминия в качестве агента для регулирования размера пор с целью увеличения размера пор во вспененном жидком гипсовом тесте и вдували воздух в водный раствор маточного раствора пенообразователя, содержащего сульфат алюминия, так чтобы образовалась вспененная жидкость. Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.7 и в таблице.

Сравнительный образец 2

Согласно обычному способу, заявленному в пункте 12 формулы изобретения в японском патенте №3028123, алкилсульфат с химической формулой, указанной в этом пункте формулы изобретения, разбавляли водой, так чтобы приготовить водный раствор. Затем в приготовленный водный раствор вдували воздух для образования вспененной жидкости с кажущейся плотностью 0,205 г/см³. Для получения вспененного жидкого гипсового теста вспененную жидкость добавляли к жидкому гипсовому тесту и смешивали с ним с использованием способа, сходного со способом в примере 1. Вспененное жидкое гипсовое тесто заливали в пространство между передним и задним листами обкладочной бумаги для гипсокартона с целью изготовления легкого гипсокартона толщиной 12,5 мм (ширина - 910 мм, длина - 1820 мм и плотность 0,65 г/см³). Кроме того, случайной выборкой брали один из листов изготовленного легкого гипсокартона и проводили испытания, сходные с испытаниями эталонного образца 1. Результаты показаны на фиг.8 и в таблице.

Легкий гипсокартон, полученный в примере 4 с применением способа изготовления легкого гипсокартона согласно настоящему изобретению, для производства легкого гипсокартона из гипсового материала, который содержит единственный материал гипсового сырья, имеет поры большего размера и обладает значительно улучшенными адгезионными свойствами по сравнению с эталонным образцом 2 и сравнительным образцом 2 гипсокартона.

Как видно из вышеуказанных результатов, в тех случаях, когда гипсовый материал содержит только один вид природного гипса, а также когда гипсовый материал получен смешиванием нескольких видов материалов гипсового сырья, структуру пор в гипсовой сердцевине, то есть размер пор в гипсовой сердцевине, можно своевременно и свободно регулировать смешиванием вспененной жидкости, произведенной из пенообразователя, содержащего агент для регулирования пор, с жидким гипсовым тестом, которое содержит воду и обожженный гипс, полученный обжигом гипсового материала, содержащего гипсовый сырьевой материал (материалы).

Кроме того, настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными примерами, и вышеописанные примеры могут быть улучшены и модифицированы в пределах настоящего изобретения.

Реферат

Способ изготовления легкого гипсокартона, в котором в гипсовой сердцевине распределены поры заданного размера, включает стадии: вдувание воздуха в пенообразователь с получением вспененной жидкости, смешивание вспененной жидкости с замешанной смесью, которая содержит обожженный гипс и воду, с получением вспененного жидкого гипсового теста, заливка вспененного жидкого гипсового теста в пространство между верхним и нижним листами обкладочной бумаги для гипсокартона, формование обкладочной бумаги и вспененного жидкого гипсового теста в форму картона, приблизительная нарезка и последующее высушивание картонообразного материала, нарезка высушенного и сформованного материала по размеру изделия, причем способ включает стадию предварительного добавления агента для уменьшения размера пор, распределенных во вспененном жидком гипсовом тесте, к одному из следующих материалов: маточному раствору пенообразователя и смеси маточного раствора пенообразователя и воды с получением пенообразователя для производства вспененной жидкости с желаемым размером пор, а содержание указанного агента в пенообразователе составляет 0,00001-0,005 вес.ч. на 100 вес.ч. обожженного гипса. Охарактеризован также способ изготовления легкого гипсокартона с использованием агента для увеличения размера пор. Технический результат: обеспечение возможности за короткое время и при небольших расходах регулировать в желаемых пределах размер пор в гипсовой сердцевине изделия при получении изделий, имеющих высокопрочную гипсовую сердцевину с отличной адгезией к обкладочной бумаге для гипсокартона. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 8 ил.

Формула