Способ получения строительной плиты на основе сульфата кальция/сульфата бария

Изобретение относится к способу получения защищающей от излучения плиты на основе гипса, плите, защищающей от излучения, гипсокартонной конструкции, применению указанной плиты или гипсокартонной конструкции. Технический результат - повышение степени поглощения излучения, преимущественно, рентгеновского при сохранении основных физико-механических свойств плиты. Способ получения защищающей от излучения плиты на основе гипса включает следующие стадии: обеспечение порошкообразного отверждаемого алебастра, имеющего размер зерен d50 от 30 до 50 мкм, обеспечение порошкообразного сульфата бария, имеющего размер зерен d50 от 5 до 15 мкм, смешивание порошкообразного алебастра и порошкообразного сульфата бария, затворение смеси порошков водой с получением отношения воды к сухому веществу от 0,50 до 0,60, формование гипсовой плиты на обычном предприятии по производству гипсовых плит. Плита, защищающая от излучения, приготовлена указанным способом. Гипсокартонная конструкция содержит по меньшей мере одну указанную плиту. Плита, защищающая от излучения, или гипсокартонная конструкция могут применяться для звукоизоляции. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к способу получения плит, защищающих от излучения, и к плитам, защищающим от излучения, получаемым таким образом.

Для защиты от рентгеновского излучения в области медицины, а также в промышленной области, стены помещений, в которых, например, располагаются и работают рентгеновские установки, снабжают облицовкой, например, на основе свинцовой фольги, которую вставляют в виде отдельного слоя или в форме композитных элементов с ламинированным свинцовым слоем. Изготовление композитных листов сопровождается неудобствами, в частности, резка листов до заданного размера является непрактичной, и утилизация листовых остатков, содержащих свинцовую фольгу, является очень сложной. Кроме того, соответствующие листы являются тяжелыми. Такие листы главным образом используются как трехслойные листы, в которых свинцовая фольга располагается внутри, чтобы избежать разрушения фольги.

В принципе, специалистам также известны гипсовые плиты без свинцовой фольги, которые могут быть использованы в качестве плит, защищающих от излучения. DE 36 07 190 описывает гипсовую плиту и ее использование в качестве плиты, защищающей от излучения, в которой гипс и сульфат бария или барит, необязательно вместе с оксидом свинца, используют для получения. Согласно этому документу гипс и барит смешивают при одинаковом размере зерен, в частности, гипс и барит измельчают вместе.

В то время как гипс имеет плотность в пределах диапазона от примерно 2,6 до 2,7 г/см³, сульфат бария имеет плотность примерно 4,3 г/см³. Смешивание двух минералов является, следовательно, трудным.

Сульфат бария является существенно более твердым минералом, так что гипс всегда измельчается до более мелкого размера при использовании способа, описанного в DE 36 07 190, в то время как размер зерна сульфата бария почти не изменяется.

Тонкоизмельченный гипс требует особенно большого количества воды для получения гипсовой суспензии, что делает производство в промышленном масштабе трудным, поскольку гипсовая замазка на обычном предприятии по производству гипсовых плит должна затвердевать за короткое время до такой степени, чтобы плиту можно было резать, и, кроме того, поскольку время и температура для сушки являются ограниченными.

Следовательно, плита не может быть получена способом по DE 36 07 190 в промышленном масштабе.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение способа, которым соответствующие плиты могут быть получены в промышленном масштабе без потери типичных свойств плиты, таких как прочность на растяжение при изгибе, огнеупорность, легкая обработка, которые сравнимы с плитами без добавленного сульфата бария, но демонстрируют высокое поглощение излучения.

Данная задача достигается способом, включающим следующие стадии:

- обеспечение порошкообразного отверждаемого алебастра, имеющего размер зерен d50 от 30 до 50 мкм;

- обеспечение порошкообразного сульфата бария, имеющего размер зерен d50 от 5 до 15 мкм;

- смешивание порошкообразного алебастра и порошкообразного сульфата бария;

- смешивание смеси порошка с водой;

- формование гипсовой плиты на обычном предприятии по производству гипсовых плит.

Обычное предприятие по производству гипсовых плит работает в непрерывном режиме, в котором готовую отверждаемую композицию наносят на верхний слой плиты, снабженной вторым покрытием, после чего следует резка полотна плиты и сушка плит.

Сульфат бария представляет собой продукт, который получают реакцией осаждения, и, следовательно, он имеет размер зерен, который является неоднородным, с одной стороны, и малым, с другой стороны. Попытки применять алебастр, имеющий подобное распределение зерен по размерам, вызывали особенно высокую потребность в воде для производства однородной гипсовой замазки. Полученные таким образом плиты не будут затвердевать достаточно быстро на производственной линии и будут вызывать проблемы с резкой. Кроме того, необходимая сушка не будет достигаться.

Данные проблемы могут быть преодолены только использованием алебастра, имеющего более крупный размер зерен в соответствии с настоящим изобретением. Таким способом смесь порошка может быть смешана с водой в такой пропорции, что может быть достигнуто соотношение воды к сухому веществу от 0,50 до 0,60, предпочтительно от 0,52 до 0,54. Соответствующая замазка из гипса/сульфата бария демонстрирует свойство достаточно быстрого затвердевания, чтобы быть подвергнутой резке и последующей сушке на обычном предприятии по производству гипсовых плит. Адгезия к картону или нетканому материалу была превосходной.

Пропорция сульфата бария в плите определяет свойства защиты от излучения. Чем больше сульфата бария в плите исходя из площади поверхности плиты, тем лучше эффект защиты от излучения. С другой стороны, если добавление сульфата бария слишком высокое, силе и характеру распространения пожара может быть нанесен ущерб. Следует принимать во внимание, что сульфат бария, в отличие от гипса, не обладает связующими свойствами.

Хорошие результаты, относящиеся ко всем свойствам, могут быть достигнуты, в частности, если отношение алебастра к сульфату бария составляет от 50:50 до 30:70, пропорция от 55 до 65% по массе сульфата бария является предпочтительной. Содержание сульфата бария от 62 до 66% по массе является особенно предпочтительным. Массовые отношения измеряют как CaSO₄·1/2H₂O:BaSO₄.

Неожиданно было обнаружено, что данные плиты обладают превосходными звукоизолирующими свойствами в гипсокартонных конструкциях. Чем выше содержание BaSO₄, тем лучше звукоизоляция; однако высокое содержание сульфата бария будет ухудшать прочность. Такие плиты демонстрируют низкую прочность на изгиб; полагают, что кристаллы сульфата бария не встраиваются в обеспечивающую прочность кристаллическую решетку затвердевшего гипса.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения волокна, особенно штапелированные стекловолокна, добавляют для увеличения стабильности плит в случае возгорания, в которых пропорция волокон от 0,2 до 0,4% по массе исходя из массы алебастра плюс сульфат бария обеспечивает оптимальный результат. Такие штапелированные стекловолокна доступны, например, от Owens Corning под типовым обозначением Advantex. Особенно подходящие диаметры волокон находятся в пределах около от 10 до 20 мкм, и особенно подходящие длины волокон находятся в пределах около от 3 до 20 мм.

В соответствии с настоящим изобретением, было обнаружено, что является предпочтительным, если алебастр и сульфат бария смешивают исключительно быстро перед получением гипсовой замазки. Если эти два порошка смешивают заранее, имеет место разделение под действием силы тяжести из-за различных плотностей. Кроме того, различные распределения зерен по размерам оказывают негативное влияние на смешивание.

Следует принимать во внимание, что производство гипсовой плиты осуществляется непрерывно, т.е. должен быть найден способ для непрерывного получения гипсовой замазки, имеющей стабильное содержание сульфата бария.

В предпочтительном варианте осуществления, было доказано, что особенно подходящим является дозирование алебастра с помощью конвейерных весов и добавление взвешенной дозы сульфата бария как функции от результата взвешивания к алебастру. Альтернативно, сульфат бария может также быть взвешен первым, за чем следует добавление дозы алебастра.

Для функционального назначения плит требуется, конечно, чтобы сульфат бария был однородным и гомогенным в данных плитах.

Следовательно, в особенно предпочтительном варианте осуществления, дозу цветного пигмента добавляют на дальнейшей стадии как функцию дозирования сульфата бария, с тем чтобы могли быть сделаны выводы о правильной концентрации и распределении сульфата бария из степени окрашивания.

Плита, защищающая от излучения, может быть гипсовой плитой, покрытой картоном. Однако она может также быть гипсовой плитой, каркас которой покрыт нетканым волокном.

Чертеж показывает фактор звукоизоляции каркаса при использовании плиты по настоящему изобретению.

Настоящее изобретение далее относится к плите, получаемой данным способом, и к ее использованию для звукоизоляции.

Настоящее изобретение также относится к гипсокартонной конструкции, включающей, по меньшей мере, одну из плит, защищающих от излучения, в соответствии с настоящим изобретением. Типично, гипсокартонная конструкция включает несколько плит, в которой плиты, защищающие от излучения, и обычные гипсовые плиты могут также применяться в смешанной форме.

Настоящее изобретение далее объясняется нижеследующими примерами.

Пример 1

При использовании покрытых картоном гипсовых плит, имеющих толщину 12,5 мм, полученных в соответствии с настоящим изобретением из 40% гипсовой литейной формы (CaSO₄·1/2H₂O) и 60% сульфата бария (BaSO₄), был достигнут свинцовый эквивалент в следующем количестве как функция напряжения на лампе рентгеновских аппаратов:

напряжение на лампе 80 кВ - свинцовый эквивалент 1 мм;

напряжение на лампе 100 кВ - свинцовый эквивалент 0,5 мм;

напряжение на лампе 150 кВ - свинцовый эквивалент 0,3 мм.

Прочность на растяжение при изгибе и ударная вязкость были подобны свойствам плит со 100% гипсовой литейной формы. Данные плиты не были воспламеняющимися. Они могли быть разрезаны, и разломаны, как нормальные покрытые картоном гипсовые плиты. Масса на единицу площади данных плит составляла примерно 16,5 кг/м².

Пример 2

Плиты, полученные в соответствии с примером 1, но дополнительно с 0,3% по массе штапелированного стекловолокна от Owens Corning, тип ADVANTEX, достигали высокой стабильности и структурной когезии в случае пожара. Для данного продукта, диаметр волокна составляет примерно 16 мкм, длина данного волокна составляет от 14 до 16 мм. При использовании четырех плит по 12,5 мм каждая, общей толщиной 50 мм, могут быть получены огнеупорные разделяющие стены. Данная конструкция давала свинцовый эквивалент при:

напряжение на лампе 100 кВ - свинцовый эквивалент 1,9 мм;

напряжение на лампе 150 кВ - свинцовый эквивалент 1,3 мм.

Пример 3

Плита, полученная в соответствии с примером 2, но с покрытием из стеклоткани, давала даже лучшую стабильность в случае пожара в сравнении с плитой, покрытой картоном, при одинаковом поглощении излучения. Кроме того, она достигала класса воспламеняемости А1 (негорючий).

Пример 4

При использовании плит, имеющих толщину 12,5 мм, полученных в соответствии с настоящим изобретением из 36% гипсового связующего, 64% сульфата бария и картонного покрытия, индекс ослабления звука R_w в 63 дБ измеряли на каркасной стене толщиной 100 мм, состоящей из опор из листового металла от компании CW, имеющих толщину листа 50 мм, 40 мм набивку полости из стекловаты и двойную обшивку по краю плитой в соответствии с настоящим изобретением (см. чертеж, кривая 1). В противоположность, стена, имеющая сравнимую конструкцию, но использующая гипсовые плиты стандартной композиции, достигала только индекса ослабления звука R_w в 51 дБ (см. чертеж, кривая 2). Это означает, что громкость в защищенном помещении составляет примерно, самое большее, половину в субъективном восприятии благодаря стене с плитами по настоящему изобретению, в сравнении с использованием стены со стандартными плитами.

Измеренные кривые в частотном диапазоне от 50 до 5000 Гц, тестированные на испытательном стенде с ослабленной боковой передачей шума, представлены для сравнения на чертеже.

1. Способ получения защищающей от излучения плиты на основе гипса, включающий следующие стадии:
обеспечение порошкообразного отверждаемого алебастра, имеющего размер зерен d50 от 30 до 50 мкм,
обеспечение порошкообразного сульфата бария, имеющего размер зерен d50 от 5 до 15 мкм,
смешивание порошкообразного алебастра и порошкообразного сульфата бария,
смешивание смеси порошков с водой с получением отношения воды к сухому веществу (мас./мас.) от 0,50 до 0,60,
формование гипсовой плиты на обычном предприятии по производству гипсовых плит.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое отношение алебастра к сульфату бария составляет от 50:50 до 30:70, предпочтительно от 35:65 до 45:55.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что алебастр и сульфат бария хранятся отдельно, и процесс получения гипсовых плит осуществляется в непрерывном режиме.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что массовое отношение алебастра к сульфату бария регулируется с помощью конвейерных весов.

5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что данная смесь дополнительно содержит краситель.

6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно добавляют волокна, особенно штапелированные стекловолокна.

7. Плита, защищающая от излучения, получаемая способом, по меньшей мере, по одному из пп.1-6.

8. Плита, защищающая от излучения, по п.7, отличающаяся тем, что массовое отношение алебастра к сульфату бария составляет от 35:65 до 45:55.

9. Гипсокартонная конструкция, включающая, по меньшей мере, одну плиту, защищающую от излучения, по п.7 или 8.

10. Применение плиты, защищающей от излучения, по п.7 или 8, или гипсокартонной конструкции по п.9 для звукоизоляции.
Приоритет по пунктам:

05.10.2007 по пп.1-7;

07.12.2007 по пп.8-10.