Способ получения влагостойких изделий на основе гипса
Изобретение относится к способу получения влагостойкого изделия на основе гипса, включающему смешивание силоксановой эмульсии с водой для затворения, используемой для получения указанного изделия на основе гипса, смешивание небольшого количества намертво обожженного оксида магния с обожженным гипсом, смешивание указанной смеси силоксановая эмульсия/вода для затворения с указанной смесью обожженный гипс/оксид магния для образования водной суспензии и формование указанной суспензии и предоставление возможности отформованной суспензии затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе отвердевшего гипса. Изобретение также относится к способу введения силоксана при образовании влагостойкого изделия на основе гипса, к гипсовой влагостойкой плите. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение водоотталкивающих свойств изделий на основе гипса. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу получения влагостойких изделий на основе гипса, например гипсовых плит, армированных гипсовых композитных плит, штукатурок, технологичных материалов, материалов для обработки мест соединения и звукоизолирующих плиток посредством добавления небольшого количества силоксана в водную суспензию, используемую для получения изделия на основе гипса. Более конкретно, настоящее изобретение относится к добавлению небольшого количества катализатора, представляющего собой обожженный при высоком нагреве оксид магния, в водную суспензию для улучшения отверждения силоксана.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Гипс представляет собой встречающийся в природе минерал, который обычно находят в старых котловинах солевых озер, вулканических отложениях и пластах глины. С химической точки зрения гипс является двуводным кристаллогидратом сульфата кальция (CaSO4·2H2O). Это вещество также получают как побочный продукт в различных промышленных способах.
Гидратную воду удаляют умеренным нагреванием двуводного кристаллогидрата сульфата кальция, в ходе способа, называемого кальцинирующим обжигом, и в зависимости от температуры и времени воздействия может образовываться либо полуводный кристаллогидрат сульфата кальция (CaSO4 SH2O), либо безводный сульфат кальция (CaSO4). Термин «обожженный гипс» в том виде, как используется в данном документе, относится как к полуводной, так и безводной формам сульфата кальция.
Обожженный гипс способен реагировать с водой с образованием двуводного кристаллогидрата сульфата кальция, который представляет собой весьма твердый и жесткий продукт и в данном документе назван «отвердевшим гипсом».
Примером обычного продукта из гипса является гипсовая плита, которую широко используют в качестве конструкционной стеновой плиты. Вообще говоря, гипсовая плита включает в себя внутреннюю часть, полученную из водной суспензии обожженного гипса, который гидратируется с образованием отвердевшего гипса. Обычно плита имеет футеровку из бумажных листов, приклеенных к ее обеим поверхностям.
Характерной чертой отвердевшего гипса является то, что он имеет тенденцию поглощать воду. В качестве иллюстрации гипсовая внутренняя часть, не содержащая влагостойких добавок, может поглощать вплоть до 40-50 вес.% воды при погружении в нее примерно на 2 часа при температуре 70°F. В применениях, когда изделие из гипса подвергают воздействию воды или влажности, эта особенность является нежелательной. Поглощение воды гипсом ведет к снижению прочности изделия, делает изделие уязвимым по отношению к росту микроорганизмов и приводит к деламинированию поверхностей.
Гипсовую плиту можно также использовать в ванных комнатах в качестве подложки, которую покрывают пластиковой или керамической плиткой, и по этой причине ее часто называют «подкладным листом для плитки». В применениях таких, как эти, важным является то, что гипсовая плита проявляет хорошую влагостойкость.
Эти изделия предшествующего уровня техники, подобно обычной гипсовой стеновой плите, гипсовой плитке, гипсовому блоку, гипсовым слепкам и им подобным, обладают относительно невысокой устойчивостью по отношению к воздействию воды. Когда, например, обычную гипсовую стеновую плиту погружают в воду, плита быстро поглощает значительное количество воды и намного теряет свою прочность. Эксплуатационные испытания показали, что при погружении согласно тесту ASTM Test 1396 вещества внутренней части гипсовой плиты в воду на 2 часа примерно при 70°F поглощение воды сверх 40% является обычным. В прошлом делались многочисленные попытки улучшить влагостойкость изделий из гипса. Эти попытки включали введение водонепроницаемых материалов, таких как металлсодержащие мыла, асфальты, силоксаны, смолы и т.д., в дисперсию полуводного кристаллогидрата сульфата кальция. Они также включали попытки покрыть готовое изделие из гипса водонепроницаемыми пленками или покрытиями. В патенте Patent №2198776 авторами King и Camp раскрыт один конкретный пример прошлых попыток сделать гипс полностью водонепроницаемым посредством добавления водоотталкивающих веществ. Он иллюстрирует добавление парафина, силоксана, асфальта и т.п. в водную суспензию посредством распыления расплавленного материала в суспензию.
Настоящее изобретение относится к улучшенному способу получения влагостойких гипсовых композиций, которые включают силоксан для придания изделию из отвердевшего гипса влагостойкости.
Выражение «влагостойкий» следует понимать как означающее способность заранее изготовленного строительного элемента, как определено выше, ограничивать поглощение воды гипсовой основой при все еще сохраняющейся неизменности размеров и механической целостности строительного элемента, о котором идет речь.
В зависимости от страны эту влагостойкость классифицируют или регулируют специальными стандартами. Стандарты ASTM 630/630М-96а и ASTM 1398 требуют, в частности, чтобы при погружении такого изделия на основе гипса в воду на два часа поглощение воды гипсовой основой составляло менее 5% и абсорбция на поверхности (называемая эквивалентом Кобба) была менее 1,60 г/м2.
Эту водоотталкивающую способность достигают посредством использования любого способа, включающего, в основном, по меньшей мере, следующие стадии:
(а) гомогенное смешивание сухого материала, включающего, в основном, по меньшей мере, один способный к гидратации сульфат кальция, указанный водоотталкивающий реагент, а также воду и сформированную заранее указанную основу во влажном состоянии;
(б) высушивание заранее сформированной основы для получения вышеуказанной основы в твердом и сухом состоянии.
В подобном способе трудно контролировать количество водоотталкивающего реагента, включенного в гипсовую основу, например, в форме силиконового масла, и поэтому не используется потенциал водоотталкивающего реагента.
Использование силоксанов для получения влагостойких изделий на основе гипса, таких как гипсовая стеновая плита, хорошо известно. Как правило, небольшое количество силоксана добавляют в водную суспензию, используемую для получения изделия на основе гипса, изделие формируют и высушивают. Получение таких влагоустойчивых изделий на основе гипса описано среди прочих в патентах США US Patents 3455710; 4643771; 5135805; 5330762; 5366810; 5626605; 5626668; 6100607 и 6569541. Было обнаружено, однако, что в некоторых случаях силоксан, используемый для придания изделию на основе гипса водоотталкивающих свойств, отверждается за приемлемый период времени не полностью или вообще полностью не отверждается. В любом случае влагостойкость не проявляется в достаточной степени.
Целью настоящего изобретения является способ введения силоксана в суспензию вместе с катализатором для улучшения отверждения силоксана, чтобы развить и улучшить проявление водоотталкивающих свойств изделиями на основе гипса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к способу получения влагостойких изделий на основе гипса, например гипсовых плит, армированных композитных гипсовых плит, штукатурок, технологичных материалов, материалов для обработки мест соединения и звукоизолирующих плиток посредством добавления в водную суспензию, используемую для получения изделия на основе гипса, небольшого количества силоксана и катализатора для улучшения отверждения силоксана. Способ заключается в смешивании силоксановой эмульсии с водой для затворения, используемой для приготовления вышеуказанного изделия на основе гипса, смешивании катализатора, представляющего собой намертво обожженный оксид магния, с обожженным гипсом, смешивании смеси силикон/вода со смесью гипс/оксид магния для образования водной суспензии и придании суспензии желаемой формы и предоставлении вышеуказанной сформованной суспензии возможности затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе отвердевшего гипса.
Настоящее изобретение рассматривает использование примерно от 0,4 до 1% силоксана, исходя из массы обожженного гипса и других сухих ингредиентов. В предпочтительном способе эмульсию силоксан/вода получают на месте посредством смешивания силоксана с некоторой частью воды для затворения в высокоэффективном смесителе в течение нескольких секунд.
В предпочтительном варианте осуществления катализатор представляет собой обожженный при высоком нагреве оксид магния. Предпочтительно используют примерно от 0,1 до 0,5 вес.% оксида магния, если исходить из массы гипса.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
В традиционном способе производства конструкций на основе гипса, таких как стеновая панель, дозированное количество воды (называемой «водой для затворения») и любые другие жидкие компоненты непрерывно подают в «лопастный смеситель». Обожженный гипс и другие сухие ингредиенты, используемые для получения стеновой плиты, обычно смешивают в сухом состоянии и затем непрерывно подают в лопастный смеситель, где их смешивают с водой для затворения в течение нескольких секунд для образования водной суспензии. В лопастной смеситель можно также добавлять пену, используемую для уменьшения плотности стеновой плиты. Суспензию, образующуюся в лопастном смесителе, затем формуют в изделие, такое как стеновая плита, и затем отформованное изделие сушат. Чтобы получить наилучшую влагостойкость, необходимо равномерно распределить силоксан на гипсе. Поскольку используют относительно небольшое количество силоксана, было обнаружено, что наиболее равномерное распределение силоксана на гипсе достигают, когда силоксан в виде эмульсии смешивают с водой для затворения. Это приводит к равномерному распределению силоксана в воде для затворения, используемой для образования суспензии гипса. Воду для затворения, смешанную заранее с силоксаном, перемешивают с гипсом и другими сухими веществами в лопастном смесителе для образования суспензии.
СИЛОКСАН
Настоящее изобретение широко рассматривает улучшение влагостойкости изделий на основе гипса посредством добавления способного к полимеризации силоксана в виде стабильной эмульсии к суспензии, используемой для получения изделий на основе гипса. Суспензию затем формуют и сушат при условиях, которые способствуют полимеризации силоксана с образованием сильно сшитой силиконовой смолы. Предпочтительно, чтобы катализатор, который способствует полимеризации силоксана с образованием сильно сшитой силиконовой смолы, добавляли к суспензии гипса.
Силоксан обычно представляет собой текучий линейный модифицированный водородом силоксан, но может также являться цикличным модифицированным водородом силоксаном. Такие силоксаны способны к образованию сильно сшитых силиконовых смол. Подобные жидкости хорошо известны тем, кто обладает обычными навыками в этой области техники, и являются коммерчески доступными, а также описаны в патентной литературе. Обычно линейные модифицированные водородом силоксаны, пригодные в практике настоящего изобретения, включают в себя те, которые имеют общую формулу:
RHSiO2/2,
где R представляет собой насыщенный или ненасыщенный моновалентный углеводородный радикал. В предпочтительных вариантах осуществления R представляет собой алкильную группу, а наиболее предпочтительно, чтобы R являлся метилом.
Силоксановую эмульсию предпочтительно добавляют к воде для затворения перед образованием суспензии для того, чтобы обеспечить достаточное время для тщательного смешивания силоксановой эмульсии с водой, используемой для образования суспензии.
Существенно, чтобы силоксановая эмульсия являлась стабильной до тех пор, пока она не достигнет лопастного смесителя, и чтобы она оставалась хорошо диспергированной в условиях, при которых находится суспензия. То есть силоксановая эмульсия должна оставаться хорошо диспергированной в присутствии добавок, таких как ускорители отверждения, которые присутствуют в суспензии. Силоксановая эмульсия должна оставаться стабильной также в течение стадий, в ходе которых получают изделия на основе гипса.
Влагостойкие изделия на основе гипса по настоящему изобретению предпочтительно получают с помощью метил-водород полисилоксановой жидкости, продаваемой под торговой маркой SILRES BS-94 фирмой Wacker-Chemie GmbH в качестве силоксана. Производитель указывает, что этот продукт представляет собой силоксановую жидкость, не содержащую воду или растворители. Предполагают, что можно использовать примерно от 0,3 до 1,0% силоксана BS-94, исходя из массы сухих ингредиентов. Предпочтительно использовать примерно от 0,4 до 0,8% силоксана.
СИЛОКСАНОВЫЕ ЭМУЛЬСИИ
Настоящее изобретение рассматривает использование широкого ряда силоксановых эмульсий для придания улучшенной влагостойкости. В предпочтительном способе эмульсию силоксан/вода готовят на месте посредством смешивания силоксановой жидкости с небольшим количеством воды в высокоэффективном смесителе в течение нескольких секунд. Не используют никакого химического эмульгатора. Было обнаружено, что в результате этого способа получают эмульсию, которая достаточно стабильна, чтобы ее можно было смешивать с водой для затворения для равномерного распределения силоксана в воде для затворения. Эмульсия силоксан/вода поступает в лопастной смеситель и смешивается с обожженным гипсом и другими сухими материалами с образованием суспензии.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения некоторую часть воды для затворения непрерывно отбирают из трубопровода для воды для затворения и подают в высокоэффективный смеситель. Требуемое количество силоксанового масла непрерывно отмеряют в высокоэффективный смеситель, где его смешивают с водой для затворения в течение 1-2 секунд для образования на месте эмульсии «масло в воде». Силоксан можно смешивать с водой в соотношении примерно 25 частей воды на каждую часть силоксана. Соотношение воды и силоксана не является критичным. Предпочтительно не использовать никакого химического эмульгирующего реагента, поскольку эмульгаторы могут неблагоприятно влиять на реакцию регидратации гипса, стабильность добавляемой в систему пены и адгезию бумаги, облицовывающую гипсовую внутреннюю часть. Было обнаружено, что образующаяся на месте эмульсия силоксан/вода является достаточно стабильной без использования какого-либо химического эмульгатора.
Можно также использовать заранее приготовленные силоксановые эмульсии. Однако заранее приготовленные силоксановые эмульсии часто имеют проблемы со стабильностью во время хранения, а эмульгаторы, используемые с приготовляемыми заранее эмульсиями, имеют тенденцию создавать сложности при изготовлении изделий из гипса, такие как проблемы адгезии бумаги и проблемы, связанные со способом регидратации гипса. В предпочтительном варианте осуществления эмульсию силоксан/вода, образовавшуюся в высокоэффективном смесителе, немедленно смешивают с оставшейся частью воды для затворения, которую затем отмеряют в лопастный смеситель. Эмульсия силоксан/вода является достаточно стабильной, чтобы при поступлении в лопастной смеситель сохранять свои характеристики как эмульсии. Этот технологический способ приводит к равномерному распределению силоксана в водной суспензии гипса и равномерному распределению силоксана в конечном изделии на основе гипса.
КАТАЛИЗАТОР
Описанный выше силоксановый продукт представляет собой водородсодержащий полисилоксан. Он отверждается в результате возникновения реакционноспособного силанольного интермедиата (OH соединение), что приводит к образованию полиметилкремниевой кислоты. Постулируется, что для проявления влагостойкости необходимо, чтобы силоксан находился в стеновой плите в отвердевшем состоянии.
Реакция отверждения очень медленно начинается при добавлении силоксана к суспензии гипса. Во многих случаях влагостойкость стеновой плиты, полученной посредством вышеупомянутого способа, не проявляется в течение одной или двух недель. В других случаях влагостойкость стеновой плиты, полученной посредством вышеупомянутого способа, вообще не проявляется. В том случае, когда силоксан отверждается медленно и влагостойкость не проявляется сразу, стеновую плиту необходимо хранить в течение времени, достаточного для того, чтобы влагостойкость проявилась до транспортировки плиты.
Было обнаружено, что некоторые катализаторы можно добавлять к суспензии гипса для улучшения отверждения силоксана, что придает стеновой плите стойкость по отношению к поглощению воды. Важно, чтобы катализатор был относительно водонерастворимым и нереакционноспособным по отношению к компонентам суспензии гипса. Например, оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов, предложенные предшествующим уровнем техники, относительно водорастворимы и, как результат этого, оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов повышают pH суспензии. Более высокое значение pH мешает регидратации обожженного гипса. Кроме того, оксиды и гидроксиды щелочноземельных металлов быстро реагируют с силоксанами, что приводит к быстрому выделению водорода.
Предпочтительный катализатор представляет собой обожженный при высоком нагреве оксид магния, поскольку он почти полностью нерастворим в воде и нереакционноспособен по отношению к компонентам суспензии, отличным от силоксана. Обожженный при высоком нагреве оксид магния увеличивает скорость отверждения силоксана и в некоторых случаях приводит к более полному отверждению силоксана. Обожженный при высоком нагреве оксид магния катализирует отверждение силоксана, не приводя к выделению больших количеств водорода. Кроме того, обожженный при высоком нагреве оксид магния с достоверным составом является коммерчески доступным.
Катализатор представляет собой сухое вещество, которое предпочтительно смешивают в сухом виде с обожженным гипсом и другими сухими веществами для равномерного распределения катализатора в обожженном гипсе. Затем сухую смесь, содержащую катализатор, добавляют в лопастный смеситель.
Можно использовать относительно небольшое количество катализатора. Было обнаружено, что можно использовать примерно от 0,1 до 0,5 вес.% обожженного при высоком нагреве оксида магния, исходя из массы обожженного гипса.
Предпочтительный катализатор представляет собой намертво обожженный при высоком нагреве оксид магния, продаваемый под торговой маркой "Baymag 96" фирмой Baymag. Inc., расположенной в Calgary, Alberta (Канада). Он обладает измеренной с помощью BET площадью поверхности, по меньшей мере, 0,3 квадратных метра на грамм. Потеря его массы при прокаливании составляет менее 0,1 вес.%.
Отличие используемого в настоящем изобретении обожженного при высоком нагреве оксида магния от обычного оксида магния можно продемонстрировать путем сравнения значений повышения температуры при смешивании соответствующих веществ с водой.
Степень экзотермичности реакции обожженного при высоком нагреве оксида магния (Baymag 96) и обычного оксида магния (Baymag 30) с водой определяли с использованием устройства Temperature Rise System (TRS). Устройство TRS представляет собой электронный термостер, который измеряет тепло, выделяемое в результате экзотермической реакции MgO с водой. Каждый образец содержал 50 граммов оксида магния и 100 мл воды, его замачивали 10 секунд и перемешивали вручную в течение 10 секунд. Термостер помещают в чашку, в которой находятся оксид магния и водная смесь, эта чашка представляет собой псевдотермостабильную окружающую среду (контейнер из пенополистирола). Данные собирают с помощью системы сбора данных. Полученные данные представлены ниже в Таблице 1:
| Таблица 1 | ||
| Время (секунды) | Температура (°F) Обычный MgO |
Температура (°F) Обожженный при высоком нагреве MgO |
| 10 | 77,07 | 76,04 |
| 100 | 77,60 | 76,17 |
| 200 | 77,98 | 76,24 |
| 300 | 78,20 | 76,31 |
| 400 | 78,37 | 76,36 |
| 500 | 78,54 | 76,45 |
| 600 | 78,68 | 76,51 |
| 700 | 78,80 | 76,55 |
| 800 | 78,93 | 76,60 |
| 900 | 79,05 | 76,65 |
| 1000 | 79,16 | 76,70 |
| 1500 | 79,62 | 76,91 |
| 2000 | 80,07 | 76,80 |
| 2500 | 80,50 | падение температуры |
| 3000 | 80,96 | падение температуры |
Результаты показывают, что реакция обычного оксида магния с водой значительно отличается от реакции обожженного при высоком нагреве оксида магния с водой. Реакция обычного оксида магния с водой была более экзотермичной и сопровождалась повышением температуры на ~5°F, тогда как реакция обожженного при высоком нагреве оксида магния с водой показала лишь слабое изменение (примерно 0,8°F) температуры. Этот тест можно использовать для дифференциации обожженного при высоком нагреве оксида магния от других обычных оксидов магния.
Предпочтительный катализатор представляет собой обожженный при высоком нагреве оксид магния, продаваемый фирмой Baymag, Inc. под торговой маркой "Baymag 96", поскольку его использование в устройстве Temperature Rise System приводит к повышению температуры менее чем на 1°F. Оксиды магния, использование которых приводит к повышению температуры не более чем на 2°F, являются пригодными для использования в настоящем изобретении. Оксиды магния, использование которых приводит к более высоким повышениям температуры, такие как Baymag 30, обеспечивают адекватный катализ для реакции с участием силоксана, однако подобные оксиды магния не являются предпочтительными, поскольку они замедляют способ регидратации гипса и приводят к потере способности к связыванию бумаги.
ПРИМЕРЫ
Следующие примеры служат для иллюстрации приготовления в рамках настоящего изобретения нескольких композиций для стеновых плит. Понимают, что эти примеры представлены для иллюстративных целей и что в рамки настоящего изобретения попадают многие другие композиции. Квалифицированные в данной области техники специалисты распознают, что для других изделий на основе гипса можно приготовить похожие композиции, содержащие другие количества веществ и эквивалентные виды веществ, чем те, которые приведены ниже.
ПРИМЕР 1
Покрытые бумагой вспененные гипсовые плиты изготовляли на линии типичного серийного производства на коммерческом промышленном объекте для производства гипсовых плит. Ингредиенты и их приблизительные массовые доли (выраженные в виде относительно узких диапазонов на основе массы используемого обожженного гипса) перечислены в Таблице 2. Некоторую часть воды для затворения непрерывно отбирают из трубопровода для воды для затворения и подают в высокоэффективный смеситель. Смеситель представлял собой аппарат Vertiflo Pump Co. Model No 1420-2×-2×8. Требуемое количество силоксановой жидкости непрерывно дозируют в высокоэффективный смеситель, где ее смешивают с водой для затворения в течение 1-2 секунд для образования на месте эмульсии «масло в воде». Силоксан с водой смешивают в соотношении примерно 25 частей воды на каждую часть силоксана. Эмульсию силоксан/вода затем возвращали в трубопровод для воды для затворения, где ее смешивали с оставшейся частью воды для затворения. Оксид магния смешивали в сухом виде с обожженным гипсом и другими сухими ингредиентами перед смешиванием с помощью лопастного смесителя. За исключением случаев, когда в композицию вводили силоксан и оксид магния, плиты изготовляли с использованием способов и ингредиентов, типичных для способов и ингредиентов производства гипсовых плит предшествующего уровня техники. Плиты изготовляли с использованием различных концентраций силоксана и различных количеств оксида магния и сравнивали с контрольными плитами, а также испытывали на влагостойкость в соответствии с тестом ASTM Test-1396.
| Таблица 2 | |
| Ингредиенты для производства гипсовых плит | |
| ИНГРЕДИЕНТ | МАССА |
| Обожженный гипс | 100 |
| Вода | 94-98 |
| Силоксан | 0,4-0,8 |
| добавка-ускоритель схватывания | 1,1-1,6 |
| Крахмал | 0,5-0,7 |
| Дисперсант | 0,20-0,22 |
| Бумажное волокно | 0,5-0,7 |
| добавка-замедлитель схватывания | 0,07-0,09 |
| пенообразующий реагент | 0,02-0,03 |
| триметафосфат натрия ("STMP") | 0-0,016 |
| Ингибитор рекальцинирования | 0,13-0,14 |
| оксид магния | 0,1-0,3 |
В Таблице 2: добавка-ускоритель схватывания включает в себя тонкоизмельченные покрытые сахарами частицы безводного сульфата кальция, как описано в патенте США U.S. Pat. No. 3,573,947, где ускоритель не нагревают во время его приготовления; крахмал представлял собой измельченный в сухом состоянии кислотно-модифицированный HI-BOND крахмал, коммерчески получаемый от фирмы Lauhoff Grain Co., дисперсант представлял собой DILOFLO, нафталинсульфонат, коммерчески получаемый от фирмы GEO Specialty Chemicals, расположенной в Amber, Pennsylvania;
бумажное волокно представляло собой тонкоизмельченное с помощью молотка бумажное волокно; добавка-замедлитель схватывания представлял собой VERSENEX 80, хелатообразующий реагент, коммерчески полученный от фирмы Van Walters & Rogers, расположенной в Kirkland, Washington, пенообразующий реагент представлял собой WITCOLATE1276, коммерчески получаемый от фирмы Witco Corp., расположенной в Greenwich, Conn, триметафосфат натрия коммерчески поставляла фирма Astaras Co., расположенная в St. Louis, Mo., а ингибитор рекальцинирования представлял собой CERELOSE 2001, декстрозу, используемую для замедления рекальцинирования концов панели во время высушивания. Силоксан представлял собой жидкость, продаваемую под торговой маркой SILRES BS-94 фирмой Wacker-Chemie GmbH. Оксид магния представлял собой обожженный при высоком нагреве оксид магния, продаваемый под маркой "Baymag 96" фирмой Baymag, Inc., расположенной в Calgary, Alberta (Канада).
Плиты изготовляли на непрерывной производственной линии шириной четыре фута посредством: непрерывного введения и смешивания ингредиентов в смесителе для образования водной суспензии (пенообразующий реагент использовали для образования водной пены в отдельной системе для генерации пены, затем пену вводили в суспензию при помощи смесителя), непрерывного нанесения суспензии на покрывающий лист бумаги (бумага для лицевой стороны) на движущейся ленте конвейера, помещения другого покрывающего листа бумаги (бумага для оборотной стороны) на нанесенную суспензию для образования плиты толщиной 'h. дюймов, разрезания движущейся плиты для получения отдельных плит примерно 12х4 фута и толщины S дюйма, когда гидратация полуводного кристаллогидрата сульфата кальция с образованием двуводного кристаллогидрата сульфата кальция протекла достаточно далеко для получения суспензии, достаточно твердой для того, чтобы ее можно было точно разрезать, и высушивания плит в нагреваемой многоярусной камере для сушки.
Типичные значения поглощения влаги для таких изделий при испытании согласно тесту ASTM Test 1396 показаны ниже в Таблице 3.
| Таблица 3 | |||
| Изделие | Силоксан % | MgO % | Поглощенная влага % |
| Влагоустойчивая гипсовая плита | 0,8% | 0,2% | 4,5% |
| Обшивочная гипсовая плита с обработанной сердцевиной | 0,04% | 0,2% | 8% |
ПРИМЕР 2
Для иллюстрации влияния обожженного при высоком нагреве оксида магния на влагостойкость, проявляемую силоксаном в изделии на основе гипса, провели лабораторное испытание. Эмульсию получали смешиванием 0,7% BS-94 силоксана с 550 граммами воды в смесителе с большими сдвиговыми усилиями при 7500 об/мин в течение 2,5 минут. В испытаниях 1-3 эмульсию затем смешивали с 500 граммами обожженного природного гипса, 0,1 грамма CSA и отобранным количеством оксида магния Baymag 96 в смесителе Waring Blender в течение 10 секунд и формовали в виде кубиков, которые нагревали в течение ночи. Испытание 4 проводили аналогичным способом за исключением того, что в этом случае использовали обожженный синтетический гипс. Во всех испытаниях использовали 0,7 вес.% силоксана. Выбранное количество Baymag 96, используемое в испытаниях 1-4, приведено ниже в Таблице 4. В течение 24 часов с момента их изготовления кубики опускали на 2 часа в воду для поглощения согласно тесту ASTM Test 1396 и проверяли на содержание влаги. На каждом уровне проводили три испытания и в Таблице 3 приведено среднее для трех испытаний значение содержания влаги.
| Таблица 4 | ||
| Номер испытания | MgO% | Поглощенная по истечении 2 часов влага % |
| Контроль | 0 | 47,7 |
| 1 | 0,05% | 13,0 |
| 2 | 0,2% | 8,6 |
| 3 | 0,5% | 4,6 |
| 4 | 0,2% | 3,8 |
Образец для испытания 4, полученный из синтетического гипса, поглощал меньше влаги, чем образец для испытания 2, полученный из природного гипса, несмотря на то, что в обоих испытаниях использовали одинаковые количества Baymag 96. Различие связано с примесями, такими как летучая зола, которые обычно присутствуют в синтетическом гипсе.
Варианты изобретения, показанные и описанные в данном документе, необходимо рассматривать только как иллюстративные. Для специалистов, квалифицированных в данной области техники, очевидно, что в них можно произвести многочисленные модификации без отклонения от сущности изобретения и объема прилагаемых пунктов
1. Способ получения влагостойкого изделия на основе гипса, включающий:
a) смешивание силоксановой эмульсии с водой для затворения, используемой для получения указанного изделия на основе гипса;
b) смешивание небольшого количества намертво обожженного оксида магния с обожженным гипсом;
c) смешивание указанной смеси силоксановая эмульсия/вода для затворения с указанной смесью обожженный гипс/оксид магния для образования водной суспензии; и
d) формование указанной суспензии и предоставление возможности отформованной суспензии затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе отвердевшего гипса.
2. Способ по п.1, в котором использование указанного оксида магния приводит к повышению температуры не более чем 1°F в устройстве Системы для измерения температуры - Temperature Rise System.
3. Способ по п.1, в котором указанный оксид магния обладает измеренной согласно BET площадью поверхности, по меньшей мере, 0,3 м2/г.
4. Способ по п.1, в котором указанный оксид магния имеет потерю в массе при прокаливании менее 0,1 вес.%.
5. Способ по п.1, в котором количество оксида магния составляет примерно от 0,1 до 0,5 вес.% от массы гипса.
6. Способ по п.1, в котором указанный силоксан представляет собой полиметилгидридсилоксан.
7. Способ по п.6, в котором количество указанного полиметилгидридсилоксана составляет примерно от 0,3 до 1,0 вес.% от сухих ингредиентов изделия из отвердевшего гипса.
8. Способ по п.6, в котором количество указанного полиметилгидридсилоксана составляет примерно от 0,4 до 0,8 вес.% от сухих ингредиентов изделия из отвердевшего гипса.
9. Способ по п.1, в котором указанное изделие представляет собой влагостойкую плиту из отвердевшего гипса.
10. Способ получения влагостойкого изделия на основе гипса, включающий:
a) смешивание некоторого количества силоксановой жидкости с некоторой частью воды для затворения, используемой для получения указанного изделия на основе гипса, в высокоэффективном смесителе для образования на месте эмульсии силоксан/вода;
b) смешивание небольшого количества оксида магния с обожженным гипсом;
c) смешивание указанной эмульсии силоксан/вода с остаточной частью воды для затворения;
d) смешивание указанной смеси гипс/оксид магния со смесью силоксан/вода, полученной на стадии (с), для образования водной суспензии и
e) формование указанной суспензии и предоставление ей возможности затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе гипса.
11. Способ по п.10, в котором указанную эмульсию силоксан/вода получают в отсутствие эмульгатора.
12. Способ по п.10, в котором 25 вес.ч. воды для затворения смешивают с одной частью силоксана, полученного на стадии (а).
13. Способ по п.10, в котором указанный оксид магния представляет собой намертво обожженный оксид магния.
14. Способ по п.10, в котором количество оксида магния составляет примерно от 0,1 до 0,5 вес.% от массы гипса.
15. Способ по п.10, в котором указанное изделие представляет собой влагостойкую плиту из отвердевшего гипса.
16. Способ введения силоксана при образовании влагостойкого изделия на основе гипса, включающий:
a) смешивание некоторого количества силоксановой жидкости с некоторой частью воды для затворения, используемой для изготовления указанного изделия на основе гипса, в высокоэффективном смесителе для образования силоксановой эмульсии;
b) смешивание указанной силоксановой эмульсии с остаточной частью воды, обожженным гипсом и небольшим количеством намертво обожженного оксида магния для образования водной суспензии; и
c) формование и предоставление возможности указанной суспензии затвердеть для образования влагостойкого изделия на основе отвердевшего гипса, причем указанное изделие поглощает менее 10% воды от ее собственной массы при погружении в нее при 70°F на два часа согласно стандарту Американского общества специалистов по испытанию материалов - ASTM Standard 1396 в течение 24 ч.
17. Содержащая гипс плита, содержащая отвердевшую смесь, включающую значительное количество двуводного кристаллогидрата гипса, и полученная с использованием достаточного количества, главным образом, силоксановой жидкости, заранее смешанной в высокоэффективном смесителе с частью воды для затворения, добавленной к гипсовой суспензии, представляющей собой предшественник указанной отвердевшей смеси, с остаточной частью воды для затворения и небольшим количеством намертво обожженного оксида магния для придания плите высокой влагостойкости так, чтобы вышеуказанная плита поглощала примерно менее 10% воды от ее собственной массы при погружении в нее при 70°F на два часа согласно стандарту Американского общества специалистов по испытанию материалов - ASTM Standard 1396 в течение 24 ч.
