Гипсовая суспензия, отвержденный гипс, гипсовый строительный материал, гипсовая панель, способ получения гипсовой суспензии, способ получения отвержденного гипса, способ получения гипсового строительного материала, способ получения гипсовой панели
Настоящее изобретение относится к гипсовой суспензии, отвержденному гипсу, гипсовому строительному материалу, гипсовой панели, способу получения гипсовой суспензии, способу получения отвержденного гипса, способу получения гипсового строительного материала, способу получения гипсовой панели. Гипсовая суспензия содержит обожженный гипс, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, полиорганосилоксан и воду. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - получение гипсовой суспензии, обладающей повышенной текучестью и отвержденного гипса обладающего улучшенными водоотталкивающими свойствами. 8 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 табл., 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к гипсовой суспензии, отвержденному гипсу, гипсовому строительному материалу, гипсовой панели, способу получения гипсовой суспензии, способу получения отвержденного гипса, способу получения гипсового строительного материала, способу получения гипсовой панели.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Вообще, гипсовые продукты не обладают достаточной водостойкостью, которая позволяла бы использовать их в местах «рядом с водой», где они могли бы вступать в контакт с водой.
Однако, поскольку имеется потребность в использовании гипсовых продуктов в таких близких к воде местах, были проведены исследования, направленные на обнаружение способа придания гипсовому продукту водоотталкивающих свойств с тем, чтобы его можно было использовать рядом с водой. В предлагаемом способе в гипсовую суспензию добавляют водоотталкивающий материал, такой как силиконовое масло или воск, или водоотталкивающий активатор, эффективным образом усиливающий действие водоотталкивающего материала, чтобы придать ей водоотталкивающие свойства.
Например, в Патентном документе 1 раскрыт способ обеспечения водонепроницаемости гипсового продукта, в соответствии с которым в композицию строительного гипса добавляют, по меньшей мере, один тип соединения, включающего полисилоксан, и, по меньшей мере, один тип соединения, включающего пептизированный крахмал (α-крахмал).
Документ известного уровня техники
Патентный документ
Патентный документ 1: Японская выложенная патентная публикация № 2009-528246
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачи, решаемые изобретением
Вообще, при производстве гипсового продукта, гипсовой суспензии, изготовленной путем смешивания гипса, воды и добавок, придают нужную форму и отверждают. Однако, поскольку пептизированный крахмал увеличивает вязкость и ухудшает текучесть гипсовой суспензии, добавление пептизированного крахмала существенно усложняет манипулирование с гипсовой суспензией, а иногда затрудняет придание гипсовой суспензии заданной формы.
Текучесть гипсовой суспензии можно улучшить путем добавления большого количества воды замешивания или добавления диспергирующего агента. Однако, при добавлении большого количества воды замешивания увеличивается количество тепловой энергии, необходимое для испарения избытка воды замешивания. А введение диспергирующего агента увеличивает стоимость продукта.
Благодаря одному из аспектов настоящего изобретения становится возможным устранить или ослабить указанные проблемы, свойственные технологиям известного уровня техники, и предоставить гипсовую суспензию, обладающую превосходной текучестью и водоотталкивающими свойствами по превращении в отвержденный гипс.
Средства решения указанных задач
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения обеспечивается гипсовая суспензия, содержащая обожженный гипс, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, полиорганосилоксан и воду.
Преимущества изобретения
Благодаря одному из вариантов осуществления настоящего изобретения становится возможным получение гипсовой суспензии, обладающей превосходной текучестью и в форме отвержденного гипса, обладающей водоотталкивающими свойствами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой чертеж, отражающий способ получения гипсовой панели в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 представляет собой график, отражающий зависимость между содержанием поглощенной воды и добавленным количеством крахмала в экспериментах от 1-1 до 1-3;
Фиг. 3 представляет собой график, отражающий зависимость между содержанием поглощенной воды и добавленным количеством крахмала в экспериментах от 2-1 до 2-3;
Фиг. 4 представляет собой график, отражающий зависимость между содержанием поглощенной воды и величиной текучести в экспериментах 3-1 и 3-2.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение этими вариантами его осуществления не ограничивается, возможны изменения и модификации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.
Гипсовая суспензия
Далее описан примерный вариант гипсовой суспензии одного из вариантов осуществления изобретения.
Гипсовая суспензия данного варианта осуществления изобретения, предпочтительно, получена путем смешивания обожженного гипса, этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, полиорганосилоксана и воды.
Далее описаны компоненты гипсовой суспензии настоящего изобретения.
Обожженный гипс, также именуемый гемигидрат сульфата кальция (полуводный гипс), представляет собой неорганическое соединение, обладающее гидравлическими свойствами. К примерам обожженного гипса относятся β-гемигидрат гипса (β-полуводный гипс), получаемый путем обжига одного из следующих или смеси природного гипса, гипса из побочных продуктов, гипса из топочных газов и отходов гипса в атмосфере; и α-гемигидрат гипса (α-полуводный гипс), получаемый путем обжига одного из указанных или смеси указанных типов гипса в воде. В качестве обожженного гипса может быть использован как один из гипсов: α-полуводный гипс или β-полуводный гипс, так и их смесь. Обжиг в воде включает случай, когда гипс обжигают в потоке пара.
Не имеющими ограничительного характера примерами материала, представляющего собой этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, являются крахмалы, полученные из кукурузы, батата, пшеницы или тапиоки. Крахмал, полученный из кукурузы, особенно предпочтителен в качестве материала, представляющего собой этерифицированный фосфатом мочевины крахмал.
Хотя этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, используемый в гипсовой суспензии настоящего варианта осуществления изобретения, не ограничивается каким-либо конкретным типом, температура желатинизации (температура пептизации) этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, предпочтительно, меньше или равна 100°С, более предпочтительно, меньше или равна 90°С. Причина этого описана ниже.
Во-первых, как описано далее, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавляемый в гипсовую суспензию настоящего варианта осуществления изобретения, предпочтительно, желатинизируют (пептизируют) после формования гипсовой суспензии. Одним из примеров способа желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, добавленного в гипсовую суспензию, является нагревание сформованной гипсовой суспензии.
При этом в сформованной гипсовой суспензии обожженный гипс (полуводный гипс), представляющий собой один из материалов гипсовой суспензии, становится гидратированным - дигидратом гипса (двуводным гипсом). Когда сформованную гипсовую суспензию нагревают до температуры более 100°С, часть двуводного гипса возвращается в форму полуводного гипса. Из-за этого может снижаться прочность получаемого отвержденного гипса. Кроме этого, поскольку полуводный гипс обладает водопоглотительной способностью, могут ухудшаться водоотталкивающие свойства получаемого отвержденного гипса.
По указанным причинам, предпочтительно, используют этерифицированный фосфатом мочевины крахмал с температурой желатинизации, меньшей или равной 100°С, чтобы уменьшить температуру нагревания, необходимую для желатинизации, и тем самым подавить образование полуводного гипса при желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала при нагревании в сформованной гипсовой суспензии. Использование этерифицированного фосфатом мочевины крахмала с температурой желатинизации, меньшей или равной 90°С, является более предпочтительным с точки зрения более эффективного подавления образования полуводного гипса во время желатинизации.
Нижний предел температуры желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала не ограничен какой-либо конкретной величиной. Однако, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, предпочтительно, не желатинизирован, когда его добавляют в гипсовую суспензию, предпочтительно, его желатинизируют после формования гипсовой суспензии.
Не имеющим ограничительного характера примером количества этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, добавляемого в гипсовую суспензию, является, предпочтительно, количество, большее или равное 0,05 масс. части и меньшее или равное 10 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса.
Предполагается, что этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавляемый в гипсовую суспензию, выполняет функцию водоотталкивающего активатора, усиливающего водоотталкивающее действие полиорганосилоксана, добавляемого в гипсовую суспензию в качестве водоотталкивающего материала. Достаточный эффект усиления водоотталкивающего действия полиорганосилоксана начинает проявляться, когда в гипсовую суспензию добавлено 0,05 масс. части или более этерифицированного фосфатом мочевины крахмала на 100 масс. частей обожженного гипса. С другой стороны, когда количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала превосходит 10 масс. частей, скорость нарастания эффекта усиления водоотталкивающего действия полиорганосилоксана замедляется. По этой причине добавляемое количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, предпочтительно, соответствует указанному выше диапазону.
Этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавляемый в гипсовую суспензию, также обладает эффектом отверждения гипсовой суспензии и повышения прочности отвержденного гипса. Этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавляемый в количестве, соответствующем указанному выше диапазону, в частности, может повышать прочность отвержденного гипса. Таким образом, и по этой причине является предпочтительным добавление в гипсовую суспензию этерифицированного фосфатом мочевины крахмала.
Количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, более предпочтительно, больше или равно 0,05 масс. частей и меньше или равно 5 масс. частей на 100 масс. частей обожженного гипса. Причина в том, что, например, когда из гипсовой суспензии, содержащей этерифицированный фосфатом мочевины крахмал в количестве, превышающем 5 масс. частей, изготавливают гипсовую панель толщиной 12,5 мм, такая гипсовая панель может не удовлетворять условиям по тепловыделению класса 1, определенного в JIS А 6901. Когда отвержденный гипс, полученный путем отверждения гипсовой суспензии, используют в качестве строительного материала, одним из необходимых свойств отвержденного гипса, наряду с водоотталкивающими свойствами и прочностью, может быть негорючесть. Следовательно, количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, предпочтительно, определяют в соответствии с этими требованиями. Еще более предпочтительно, количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала больше или равно 0,05 масс. части и меньше или равно 3 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса.
Кроме того, бывает, что в гипсовую суспензию вводят пузырьки и путем отверждения этой гипсовой суспензии производят отвержденный гипс с пузырьками, что позволяет уменьшить вес отвержденного гипса. В этом случае этерифицированный фосфатом мочевины крахмал выполняет функцию сохранения формы пузырьков в гипсовой суспензии и отвердевшем гипсе.
Таким образом, когда в гипсовую суспензию введены пузырьки, по существу, одинакового диаметра, может сохраняться нормальная сферическая форма пузырьков в гипсовой суспензии и отвердевшем гипсе, а диаметр пузырьков может оставаться, по существу, одинаковым. Включение в отвержденный гипс пузырьков нормальной сферической формы и, по существу, одинакового диаметра делает возможным увеличение прочности, а также уменьшение веса отвержденного гипса.
При этом пузырьки, введенные в гипсовую суспензию, представляют собой мелкие пузырьки, которые не снижают качество отвержденного гипса.
Например, помимо прочего, гипсовая суспензия, содержащая пузырьки, может быть получена путем заблаговременного добавления в воду газообразующего средства, формирования пузырьков путем перемешивания воды при одновременном введении воздуха и смешивания образовавшихся пузырьков с гипсовой композицией и водой. Кроме того, пузырьки могут быть добавлены в гипсовую суспензию, полученную заранее путем смешивания композиции гипса и воды. Примерами газообразующих средств, используемых для формирования пузырьков, являются, помимо прочего, алкилсульфат натрия, простой сульфаталкиловый эфир, алкилбензолсульфонат натрия и полиоксиэтиленалкилсульфат.
Далее описан полиорганосилоксан. В гипсовой суспензии настоящего изобретения могут быть использованы различные типы полиорганосилоксана. Например, полиорганосилоксан, используемый в гипсовой суспензии настоящего варианта осуществления изобретения, может включать полиметилгидридсилоксан, структура которого может быть представлена следующей общей формулой (1).
В общей формуле (1) диапазон для «n», предпочтительно, но не обязательно, больше или равен 1 и меньше или равен 100.
В гипсовую суспензию может быть добавлен полиорганосилоксан одного или нескольких типов. Например, в гипсовую суспензию может быть добавлен только полиметилгидросилоксан со структурой, отображаемой общей формулой (1), либо вместе с полиметилгидридсилоксаном в гипсовую суспензию может быть добавлен полиорганосилоксан другого типа.
Количество полиорганосилоксана, добавляемое в гипсовую суспензию, не ограничивается какой-либо конкретной величиной и может быть определено, например, на основании степени водоотталкивания, которая требуется от отвержденного гипса. Например, количество полиорганосилоксана, предпочтительно, больше или равно 0,2 масс. части и меньше или равно 5 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса. Причина в том, что сильное водоотталкивание отвержденного гипса может быть достигнуто путем добавления 0,2 или более масс. частей полиорганосилоксана, а когда количество полиорганосилоксана превышает 5 масс. частей, интенсивность водоотталкивающего свойства существенно не меняется. Более предпочтительно, количество полиорганосилоксана больше или равно 0,2 масс. части и меньше или равно 1 масс. части на 100 масс. частей обожженного гипса.
Полиорганосилоксан может быть добавлен в гипсовую суспензию без обработки или может быть добавлен в гипсовую суспензию после эмульгирования в воде. Благодаря эмульгированию полиорганосилоксана облегчается однородное перемешивание полиорганосилоксана в гипсовой суспензии, поэтому проведение эмульгирования является предпочтительным.
Для эмульгирования полиорганосилоксана в воде может быть использован эмульгатор любого типа. Например, для этой цели может быть использован неионогенный эмульгатор, анионогенный эмульгатор или поливиниловый спирт.
Примерами неионогенных эмульгаторов являются глицеролмоностеарат, глицеролмоноолеат, сорбитанмонопальмитат, сорбитанмоностеарат, сорбитантристеарат, сорбитанмоноолеат, сорбитантриолеат, полиоксиэтилен сорбитанмонолаурат, полиоксиэтилен сорбитанмонопальмитат, полиоксиэтилен сорбитанмоностеарат, полиоксиэтилен сорбитантристеарат, полиоксиэтилен сорбитанмоноолеат, полиоксиэтилен сорбитантриолеат, полиоксиэтилен лауриловый эфир, полиоксиэтилен цетиловый эфир, полиоксиэтилен стеариловый эфир, полиоксиэтилен эфир высшего спирта, полиоксиэтилен октилфениловый эфир и полиоксиэтилен нонилфениловый эфир.
Примерами анионогенных эмульгаторов являются лаурилсульфат натрия, додецилбензолсульфонат натрия, алкилнафталинсульфонат натрия, диалкилсульфосукцинат натрия, натриевое мыло смеси жирных кислот, мыло на основе стеарата натрия, калиевое мыло на основе олеиновой кислоты, простой эфир высшего спирта сульфата натрия и натриевая соль поликонденсата β-нафтилансульфокислоты и формалина.
Что касается поливинилового спирта, предпочтителен поливиниловый спирт со степенью омыления, большей или равной 75% мол., более предпочтителен поливиниловый спирт со степенью омыления, большей или равной 76% мол. и меньшей или равной 90% мол. Вязкость 4%-ного водного раствора поливинилового спирта этого типа при 20°С, предпочтительно, больше или равна 1 сантипуаз и меньше или равна 80 сантипуаз, более предпочтительно, больше или равна 3 сантипуаз и меньше или равна 50 сантипуаз. Количество эмульгатора, предпочтительно, больше или равно 0,5% масс. и меньше или равно 10% масс., более предпочтительно, больше или равно 0,7% масс. и меньше или равно 5% масс. относительно полиорганосилоксана. Когда количество эмульгатора меньше или равно 0,5% масс., стабильная эмульсия может не получиться; когда количество эмульгатора больше 10% масс., могут не развиться достаточные водоотталкивающие свойства.
Количество воды, добавляемое в гипсовую композицию с целью получения гипсовой суспензии, не ограничено какой-либо конкретной величиной и может быть определено в соответствии с необходимой текучестью.
Количество воды, требующееся для получения гипсовой суспензии, не сильно меняется от того, входит ли в ее состав этерифицированный фосфатом мочевины крахмал. Следовательно, количество тепла, необходимое для сушки гипсовой суспензии, также мало меняется от наличия этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. Таким образом, добавление этерифицированного фосфатом мочевины крахмала позволяет получить отвержденный гипс, обладающий отличными водоотталкивающими свойствами, не увеличивая стоимость сушки.
Кроме этого, в гипсовую суспензию настоящего изобретения могут быть введены разные другие добавки.
Как один из примеров добавки, предпочтительно, используют соединение, содержащее оксид или гидроксид элемента 2А группы, который выполняет роль активатора (катализатора) водоотталкивающих свойств полиорганосилоксана, добавленного в гипсовую суспензию в качестве водоотталкивающего материала. Путем добавления в гипсовую суспензию соединения, содержащего оксид или гидроксид элемента 2А группы, возможно еще более усилить водоотталкивающие свойства отвержденного гипса.
Элемент 2А группы не ограничивается каким-либо конкретным типом и может быть выбран из Ba, Mg, Ca, Sr и Ra. Элемент 2А группы, предпочтительно, это один из Ва, Mg и Са, более предпочтительно, один из Mg и Са. Примеры соединений, содержащих оксид или гидроксид элемента 2А группы, включают гидроксид бария, когда элементом 2А группы является Ва; оксид магния и гидроксид магния, когда элементом 2А группы является Mg; обожженная известь, гидратированная известь, цемент и гидросиликат кальция, когда элементом 2А группы является Са.
В качестве не имеющего ограничительного характера примера, количество соединения, содержащего оксид или гидроксид элемента 2А группы, которое должно быть добавлено в гипсовую суспензию, предпочтительно, больше или равно 0,1 масс. части и меньше или равно 100 масс. частям, более предпочтительно, больше или равно 0,2 масс. части и меньше или равно 10 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса. Когда количество соединения, содержащего оксид или гидроксид элемента 2А группы, меньше 0,1 масс. части, эффект добавление этого соединения может не быть достигнут в достаточной степени. Кроме того, когда количество указанного соединения превышает 100 масс. частей, может ускоряться схватывание гипса, и ухудшаться обрабатываемость гипсовой суспензии. Когда соединение, содержащее оксид или гидроксид элемента 2А группы, добавляют в гипсовую суспензию, предпочтительно использовать в качестве полиорганосилоксана полиметилгидросилоксан, имеющий структуру, отображаемую приведенной выше формулой (1). Причина в том, что водоотталкивающие свойства отвержденного гипса значительно улучшаются при использовании полиметилгидридсилоксана вместе с соединением, содержащим оксид или гидроксид элемента 2А группы.
Дополнительно или вместо соединения, содержащего оксид или гидроксид элемента 2А группы, в гипсовую суспензию настоящего варианта осуществления изобретения может быть введена одна или несколько других добавок, таких как упрочняющие волокна, легкий заполнитель, огнеупорный материал, модификатор схватывания, пластифицирующая добавка, модификатор диаметра пузырьков и материал для увеличения адгезии, а также описанные выше пузырьки.
В соответствии со способом получения гипсовой суспензии настоящего изобретения, гипсовая суспензия может быть произведена путем смешивания (или замешивания) обожженного гипса, этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, полиорганосилоксана и воды.
Кроме того, в соответствии со способом получения гипсовой суспензии настоящего изобретения, материалы гипсовой суспензии могут быть смешаны за две стадии. То есть, способ получения гипсовой суспензии настоящего изобретения может включать стадию формирования гипсовой композиции, заключающуюся в формировании гипсовой композиции путем смешивания обожженного гипса и этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, и стадию формирования гипсовой суспензии, заключающуюся в получении гипсовой суспензии путем смешивания гипсовой композиции, полиорганосилоксана и воды.
На стадии формирования гипсовой композиции твердые материалы, т.е. обожженный гипс и этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, смешивают с получением гипсовой композиции. Затем, на стадии формирования гипсовой суспензии жидкости, т.е. полиорганосилоксан и воду, смешивают с гипсовой композиции с получением гипсовой суспензии.
Кроме того, в гипсовую суспензию настоящего варианта осуществления изобретения могут быть введены различные добавки и пузырьки. Добавки и пузырьки могут быть введены в любой надлежащий момент времени. Однако твердую добавку, такую как соединение, содержащее оксид или гидроксид элемента 2А группы, предпочтительно, вводят во время смешивания обожженного гипса и этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. Жидкую добавку, предпочтительно, вводят, когда гипсовую композицию, которая является смесью, смешивают с полиорганосилоксаном и водой. Кроме того, пузырьки, предпочтительно, добавляют после получения гипсовой суспензии.
Предпочтительные количества и особенности компонентов гипсовой суспензии, по существу, аналогичны описанным выше, и их описание здесь опускается.
Как указано выше, гипсовая суспензия настоящего варианта осуществления изобретения содержит этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, выполняющий функцию активатора водоотталкивающих свойств. В данной конфигурации становится возможным усилить водоотталкивающие свойства отвержденного гипса, получаемого при отверждении гипсовой суспензии.
Кроме того, поскольку текучесть гипсовой суспензии при добавлении этерифицированного фосфатом мочевины крахмала почти не снижается, в описанном выше варианте осуществления изобретения возможно производство гипсовой суспензии, обладающей превосходной текучестью. Кроме того, количество воды, добавляемое для получения гипсовой суспензии, в том случае, когда в нее добавлен этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, не сильно отличается от количества воды, добавляемого в случае отсутствия этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. Следовательно, в описанном выше варианте осуществления изобретения также удается исключить увеличение стоимости сушки.
Кроме того, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал может повышать прочность отвержденного гипса, получаемого в результате отверждения гипсовой суспензии.
Отвержденный гипс
Далее описан отвержденный гипс настоящего варианта осуществления изобретения.
Здесь описан отвержденный гипс, полученный путем отверждения описанной выше гипсовой суспензии.
Отвержденный гипс настоящего варианта осуществления изобретения получен путем создания условий для образования полуводным гипсом, содержащимся в описанной выше гипсовой суспензии, игловидных кристаллов двуводного гипса по реакции гидратации, схватывания и отверждения. Отвержденный гипс заданной формы может быть получен путем формования гипсовой суспензии перед отверждением.
Отвержденный гипс настоящего варианта осуществления изобретения может иметь любую заданную форму. Например, когда отвержденный гипс используют в качестве строительного материала, отвержденному гипсу может быть придана форма пластины или блока. В этом случае, как и в случае гипсового строительного материала и гипсовой панели, описываемых ниже, бумага-основа или стекловолоконное нетканое полотно может быть размещено на поверхности или внутри отвержденного гипса в форме пластины. Кроме того, гипсовая суспензия, при соответствующей модификации ее вязкости, может иметь форму мастики и использоваться в качестве материала для заполнения швов, который размещают в зазорах между другими материалами и отверждают. То есть, отвержденный гипс может иметь форму, соответствующую форме зазора между материалами.
Далее описан способ получения отвержденного гипса настоящего изобретения.
Как указано выше, отвержденный гипс настоящего изобретения получают путем формования описанной выше гипсовой суспензии с приданием ей заданной формы и формирования условий для схватывания и отверждения сформованной гипсовой суспензии. Таким образом, способ получения отвержденного гипса настоящего варианта осуществления изобретения может включать стадию формования, заключающуюся в отливке гипсовой суспензии, полученной описанным выше способом получения гипсовой суспензии, с получением сформованной гипсовой суспензии.
Водоотталкивающие свойства отвержденного гипса настоящего варианта осуществления изобретения могут быть усилены благодаря желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала в гипсовой суспензии в процессе ее получения. Следовательно, способ получения отвержденного гипса, предпочтительно, включает стадию желатинизации, заключающуюся в желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала в сформованной гипсовой суспензии после стадии формования.
Например, помимо прочего, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавленный в гипсовую суспензию, может быть желатинизирован путем нагревания сформованной гипсовой суспензии до температуры, превышающей температуру желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. В качестве другого примера, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал может быть желатинизирован путем приведения сформованной гипсовой суспензии в контакт с гидроксидом натрия.
Этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавленный в гипсовую суспензию, может быть желатинизирован путем нагревания сформованной гипсовой суспензии до температуры, превышающей температуру желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. Однако, когда температура для желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала слишком высока, двуводный гипс, который образуется, когда полуводный гипс смешивают с водой с целью получения гипсовой суспензии, может возвратиться к форме полуводного гипса. Если двуводный гипс возвращается к форме полуводного гипса, прочность получаемого отвержденного гипса может уменьшиться. Кроме того, поскольку полуводному гипсу свойственно поглощать воду, водоотталкивающие свойства получаемого отвержденного гипса также могут ухудшаться. Чтобы предотвратить возвращение двуводного гипса к форме полуводного гипса на стадии желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, сформованную гипсовую суспензию, предпочтительно, нагревают до температуры, меньшей или равной 100°С. На стадии желатинизации сформованную гипсовую суспензию, более предпочтительно, нагревают до температуры, меньшей или равной 90°С. Для поддержания температуры нагревания на стадии желатинизации в указанном выше температурном диапазоне, предпочтительно, используют этерифицированный фосфатом мочевины крахмал с температурой желатинизации, соответствующей указанному температурному диапазону.
Обычно, сформованную гипсовую суспензию преобразуют в отвержденный гипс посредством стадии сушки, заключающейся в удалении воды из сформованной гипсовой суспензии. Стадия желатинизации может быть осуществлена отдельно от стадии сушки или как часть стадии сушки. То есть, на протяжении части или всей стадии сушки температура сушки может быть установлена большей или равной температуре желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, так что сушка сформованной гипсовой суспензии и желатинизация этерифицированного фосфатом мочевины крахмала в сформованной гипсовой суспензии могут осуществляться одновременно.
Кроме того, когда стадию желатинизации осуществляют в сформованной гипсовой суспензии, часть сформованной гипсовой суспензии или вся она может быть уже отвердевшей. Однако, предпочтительно, стадию желатинизации проводят после того, как вся сформованная гипсовая суспензия отвердела, т.е., после того, как обожженный гипс в гипсовой суспензии полностью гидратировался и превратился в двуводный гипс.
Как описано выше, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал также может быть желатинизирован путем приведения сформованной гипсовой суспензии в контакт с гидроксидом натрия. Например, сформованная гипсовая суспензия может быть приведена в контакт с гидроксидом натрия путем погружения сформованной гипсовой суспензии в раствор гидроксида натрия или путем нанесения гидроксида натрия на сформованную гипсовую суспензию.
Кроме того, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал может быть желатинизирован путем добавления гидроксида натрия в гипсовую суспензию прежде (предпочтительно, непосредственно до) формования гипсовой суспензии.
Способ получения отвержденного гипса настоящего варианта осуществления изобретения также может включать стадию чернового нарезания, стадию сушки, стадию разрезания и стадию погрузки.
Стадию чернового нарезания осуществляют перед, например, стадией желатинизации или стадией сушки. На стадии чернового нарезания, например, сформованную гипсовую суспензию режут при помощи ротационного режущего устройства на куски, соответствующие размеру сушилки или нагревательной печи, используемой на стадии желатинизации или стадии сушки.
На стадии сушки сформованную гипсовую суспензию сушат в принудительном или естественном режиме с получением отвержденного гипса.
На стадии разрезания сформованную гипсовую суспензию или отвержденный гипс режут по размеру продукта при помощи, например, резальной машины.
На стадии погрузки отвержденный гипс, являющийся продуктом, укладывают в стопы, например, при помощи грузоподъемного устройства и хранят на товарном складе или нагружают на грузовик для отправки.
Выше описан отвержденный гипс настоящего варианта осуществления изобретения. Поскольку отвержденный гипс настоящего варианта осуществления изобретения произведен путем отверждения гипсовой суспензии, описанной выше, произведенный отвержденный гипс обладает сильным водоотталкиванием и высокой прочностью.
Гипсовый строительный материал, гипсовая панель
Далее описан гипсовый строительный материал и гипсовая панель настоящего варианта осуществления изобретения.
Гипсовый строительный материал настоящего варианта осуществления изобретения может включать отвержденный гипс, описанный выше.
Например, гипсовый строительный материал может включать отвержденный гипс в качестве внутренней части. Примерами гипсовых строительных материалов являются гипсовые строительные материалы в форме пластин, такие как гипсовая панель, гипсовая панель со стекломатом, гипсовая панель, включающая нетканое стекловолоконное полотно, и гипсошлаковая панель; а также гипсовый строительный материал в форме блоков.
Например, гипсовый строительный материал может быть произведен способом получения гипсового строительного материала, включающим описанные ниже стадии.
Способ получения гипсового строительного материала может включать стадию получения гипсовой суспензии (гипсовой взвеси), описанную выше. Как описано выше, гипсовая суспензия может быть произведена путем смешивания (или замешивания) обожженного гипса, этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, полиорганосилоксана и воды. Эта стадия смешивания материалов гипсовой суспензии может быть разделена на две стадии: стадию формирования гипсовой композиции, заключающуюся в формировании гипсовой композиции путем смешивания обожженного гипса и этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, и стадию формирования гипсовой суспензии, заключающуюся в производстве гипсовой суспензии путем смешивания гипсовой композиции, полиорганосилоксана и воды. Кроме этого, на этой стадии получения в гипсовую суспензию могут быть введены различные добавки и/или пузырьки.
Способ получения гипсового строительного материала также может включать стадию формования, заключающуюся в отливке гипсовой суспензии в соответствии с формой производимого гипсового строительного материала. На стадии формования гипсовая суспензия может быть отлита с приданием ей нужной формы в соответствии с формой производимого гипсового строительного материала, а также может быть подвергнута другой необходимой обработке.
Как и в случае отвержденного гипса, в отношении сформованной гипсовой суспензии может быть осуществлена стадия чернового нарезания, стадия сушки и/или стадия разрезания. Как описано выше в отношении отвержденного гипса, водоотталкивающие свойства гипсового строительного материала настоящего варианта осуществления изобретения могут быть улучшены путем желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, добавляемого в гипсовую суспензию. Следовательно, способ получения гипсового строительного материала настоящего варианта осуществления изобретения, предпочтительно, включает стадию желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала. Поскольку процесс желатинизации уже описан как часть способа получения отвержденного гипса, здесь описание процесса желатинизации опускается.
Таким образом, способ получения гипсового строительного материала настоящего варианта осуществления изобретения может включать описанный выше способ получения отвержденного гипса. Кроме этого, гипсовый строительный материал представляет собой гипсовую плиту, и способ получения гипсовой панели может включать описанный выше способ получения отвержденного гипса.
Далее способ получения гипсового строительного материала описан более подробно на примере гипсовой панели.
Сначала опишем стадию формования гипсовой панели, заключающуюся в отливке гипсовой суспензии в форму гипсовой панели. На стадии формования гипсовой панели гипсовую суспензию (гипсовую смесь) помещают между листами бумаги-основы.
На фиг. 1 представлен схематичный вид сбоку части устройства для формования гипсовой суспензии в форму гипсовой панели.
В показанном на фиг. 1 устройстве переднюю часть бумаги-основы (бумаги-основы панели) 11, представляющую собой поверхностный материал, подают по производственной линии справа налево.
Мешалка 12 может быть расположена в заданном положении относительно конвейерной линии, например, над или рядом с конвейерной линией. В одной мешалке 12 смешивают материалы гипсовой суспензии, включающие обожженный гипс, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, полиорганосилоксан, воду и, необязательно, материал для увеличения адгезии, модификатор схватывания и пластифицирующую добавку, с получением гипсовой суспензии. Также, если нужно, в гипсовую суспензию могут быть добавлены пузырьки через делительные головки 121, 122 и 125.
В качестве альтернативы, гипсовая композиция может быть приготовлена заранее путем смешивания твердых материалов, включающих обожженный гипс и этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, и подана в мешалку 12.
Полученную гипсовую суспензию 13 с высокой плотностью подают по подающим трубам 123 и 124 на переднюю часть бумаги-основы (бумаги-основы панели) 11 и заднюю часть бумаги-основы (бумаги-основы панели) 16 в точках, расположенных по технологическому потоку до покрывных валиков 15 в соответствующем направлении подачи.
На чертеже 171, 172 и 173 обозначают расправляющий валик, опорный валик и валик, удаляющий излишки, соответственно. Гипсовая суспензия на передней части бумаги-основы 11 и задней части бумаги-основы 16 достигает распределяющего устройства, представленного покрывными валиками 15, и распределяется ими. В результате, на передней части бумаги-основы 11 формируется и тонкий слой гипсовой суспензии 13 с высокой плотностью, и краевая область. Точно так же, на задней части бумаги-основы 16 формируется тонкий слой гипсовой суспензии 13 с высокой плотностью.
Переднюю часть бумаги-основы 11 подают в том же направлении подачи. С другой стороны, направление подачи задней бумаги-основы 16 изменяют при помощи поворотного валика 18 в сторону конвейерной линии передней бумаги-основы 11. Затем передняя бумага-основа 11 и задняя бумага-основа 16 достигают отливочного устройства 19. Гипсовую суспензию 14 с низкой плотностью подают из мешалки 12 по трубопроводу 126 в пространство между тонкими слоями гипсовой суспензии 13, образованными на передней бумаге-основе 11 и задней бумаге-основе 16. В результате этого образуется непрерывная трехслойная структура, включающая переднюю бумагу-основу 11, гипсовую суспензию 14 с низкой плотностью и заднюю бумагу-основу 16.
В примере, показанном на фиг. 1, гипсовую суспензию с низкой плотностью и гипсовую суспензию с высокой плотностью производят в одной мешалке 12. Однако, может быть предусмотрено наличие двух мешалок, и гипсовая суспензия с низкой плотностью и гипсовая суспензия с высокой плотностью могут производиться в соответствующих мешалках. Кроме этого, вместо использования гипсовой суспензии с низкой плотностью и гипсовой суспензии с высокой плотностью, может производиться гипсовая суспензия одного типа с заданной плотностью, которая подается на переднюю бумагу-основу 11 и заднюю бумагу-основу 16.
Выше описана стадия формования гипсовой панели. Трехслойная структура, сформированная на этой стадии, схватывается и достигает устройства чернового нарезания (не показано), при помощи которого осуществляется стадия чернового нарезания. На стадии чернового нарезания непрерывную трехслойную структуру режут при помощи устройства чернового нарезания на пластины определенной длины, состоящие из внутренней части, образованной, главным образом, гипсом, и бумаги-основы, покрывающей внутреннюю часть. То есть, получают полуфабрикат гипсовой панели.
Полученные пластины могут быть перемещены в нагревательную печь, где проводят стадию желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала.
Затем материал в форме пластин может быть перемещен в сушилку (не показана) для осуществления стадии сушки, на которой материал в форме пластин сушат в принудительном режиме. Стадия сушки и стадия желатинизации могут быть проведены одновременно.
Затем может быть осуществлена стадия разрезания, на которой материал в форме пластин разрезают на готовые элементы заданной длины. В результате, производят гипсовые панели.
Выше описан примерный способ получения гипсовой панели одного из вариантов осуществления изобретения. Однако, настоящее изобретение этим вариантом его осуществления не ограничивается. Например, получение тонких слоев гипсовой суспензии с высокой плотностью на стадии формования может быть исключено, и гипсовая плита может быть произведена с использованием гипсовой суспензии одного типа.
В этом случае гипсовую суспензию одного типа подают на переднюю бумагу-основу (бумагу-основу панели), которую непрерывно перемещают, получая слой гипсовой суспензии. Переднюю бумагу-основу складывают вдоль линий надреза, сделанных вблизи боковых кромок передней бумаги-основы так, что гипсовая суспензия обертывается передней бумагой-основой. Затем, заднюю бумагу-основу (бумагу-основу панели), которую перемещают с такой же скоростью, что и переднюю бумагу-основу, помещают на слой гипсовой суспензии.
Затем полученную структуру пропускают через устройство формования, которое устанавливает толщину и ширину гипсовой панели.
После формования гипсовой суспензии и придания ей заданной формы посредством описанных выше стадий, как и в описанном выше способе получения гипсовой панели, в отношении сформованной гипсовой суспензии может быть осуществлена стадия чернового нарезания, стадия желатинизации, стадия сушки и стадия разрезания с целью получения гипсовой панели.
Способ получения гипсового строительного материала описан выше на примере гипсовой панели. Однако, могут быть произведены различные типы гипсовых строительных материалов, например, путем замены бумаги-основы, представляющей собой поверхностный материал, на стекловолоконное нетканое полотно (стеклоткань) или стекломат, которые размещают на поверхности слоя гипсовой суспензии или внутри слоя гипсовой суспензии вблизи его поверхности.
При помощи способа получения гипсового строительного материала и способа получения гипсовой панели, описанных выше, гипсовый строительный материал и гипсовая панель, обладающие сильными водоотталкивающими свойствами и высокой прочностью, могут быть произведены путем отверждения гипсовой суспензии описанного выше варианта осуществления изобретения.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящий вариант осуществления изобретения дополнительно описан на примерах. Однако настоящее изобретение этими примерами не ограничивается.
(1) Методы оценки
Далее описаны методы, использованные для испытания гипсовой суспензии (гипсовой взвеси), отвержденного гипса и гипсовых панелей, произведенных в ходе экспериментов.
(1-1) Испытание для измерения содержания поглощенной воды
Содержание поглощенной воды (Аw) в отвердевшем гипсе или гипсовой панели, полученных в каждом из экспериментов, измеряли и рассчитывали в соответствии с уравнением 1, приведенным ниже. В уравнении 1 «масса после погружения» означает массу отвержденного гипса или гипсовой панели после погружения в воду с температурой 20±1°С на два часа. Кроме того, «масса до погружения» означает массу отвержденного гипса или гипсовой панели после того, как сформованную гипсовую суспензию высушили, а отвержденный гипс или гипсовую панель дополнительно сушили в сушилке при 40±2°С до тех пор, пока вес не стал постоянным.
Аw(%)=(масса после погружения - масса до погружения)/(масса до погружения)х100 (уравнение 1)
(1-2) Испытание на текучесть
Испытание на текучесть проводили в отношении гипсовой суспензии (гипсовой взвеси), полученной в эксперименте 3.
Испытание на текучесть проводили следующим образом.
Во-первых, цилиндр, открытый с обоих концов, диаметром 8,5 см и высотой 4 см поместили вертикально на плоскую пластину, полученную гипсовую суспензию (гипсовую взвесь) налили в цилиндр через верхний конец, заполнив его целиком. Затем, цилиндр быстро подняли вертикально вверх и измерили диаметр гипсовой суспензии, растекшейся по плоской пластине после поднятия цилиндра, получив величину текучести.
(2) Эксперименты
Эксперименты 1-3 проводили, как описано ниже, полученный образцы оценивали в соответствии с описанными выше методами оценки.
Эксперимент 1
Гипсовые композиции подготовили путем смешивания от 0,05 до 15 масс. частей крахмала с 100 масс. частями β-полуводного гипса (обожженного гипса). В эксперименте 1-1, как указано в таблице 1, размещенной ниже, подготовили семь типов гипсовых композиций, содержащих от 0,05 до 15 масс. частей крахмала. Точно так же, семь типов гипсовых композиций подготовили в каждом из экспериментов 1-2 и 1-3.
В эксперименте 1-1 для приготовления гипсовых композиций использовали этерифицированный фосфатом мочевины крахмал (Oji Cornstarch Co., Ltd), изготовленный из кукурузного крахмала и характеризующийся температурой желатинизации 54°С. В эксперименте 1-2 для приготовления гипсовых композиций использовали оксиэтилированный крахмал (Tate & Lyle PLC), полученный из кукурузы и характеризующийся температурой желатинизации 63°С. В эксперименте 1-3 использовали пептизированный крахмал (SANSHO Co., Ltd.), полученный из тапиоки. Кроме того, для сравнения в эксперименте 1-4 приготовили смеси, не содержащие крахмал.
Затем изготовили гипсовую суспензию, добавив в каждую композицию 0,3 масс. части полиметилгидридсилоксана (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd) и 105 масс. частей воды (удельный вес отвержденного гипса ≈0,8) на 100 масс. частей обожженного гипса в гипсовой композиции и перемешав полученную смесь в течение 15 секунд при помощи мешалки (SANYO Electric Co., Ltd; Model No. SM-R50). Полученную гипсовую суспензию отлили в форму длиной 80 мм, шириной 20 мм и толщиной 20 мм, сформованную гипсовую суспензию сушили до достижения постоянного веса. В этих экспериментах с целью уменьшения времени сушки сушильную печь настроили так, что гипсовая часть сформованной гипсовой суспензии нагревалась до температуры 40°С, и сформованная гипсовая суспензия подвергалась в сушильной печи высушиванию до достижения постоянного веса. Посредством этой стадии сушки сформованную гипсовую суспензию превращали в отвержденный гипс.
Испытание для измерения содержания поглощенной воды, описанное выше, проводили в отношении высушенного отвержденного гипса. Результаты измерения содержания поглощенной воды показаны в таблице 1. Результаты экспериментов с 1-1 по 1-3 также показаны на графике на фиг. 2.
| Таблица 1 | ||||||||
| Содержание поглощенной воды (%) | ||||||||
| Количество крахмала (масс. частей) | 0 | 0,5 | 0,5 | 1 | 3 | 5 | 10 | 15 |
| Эксперимент 1-1 | - | 53,4 | 42,8 | 36,6 | 27,9 | 23,1 | 20,5 | 19,5 |
| Эксперимент 1-2 | - | 57 | 55,2 | 54,8 | 54,3 | 53,7 | 53,3 | 53,7 |
| Эксперимент 1-3 | - | 56,3 | 49,8 | 44,7 | 37,1 | 33,9 | 30,6 | 30,3 |
| Эксперимент 1-4 | 58,4 | - | - | - | - | - | - | - |
Как явствует из результатов, представленных в таблице 1 и на фиг. 2, содержание поглощенной воды, измеренное в эксперименте 1, соответствующем настоящему варианту осуществления изобретения, меньше, чем содержание поглощенной воды, измеренное в экспериментах 1-2, 1-3 и 1-4 сравнительных примеров. То есть, отвержденный гипс эксперимента 1 обладает более сильным водоотталкиванием. В эксперименте 1-2 водоотталкивающие свойства в результате добавления крахмала почти не улучшаются. В эксперименте 1-3, хотя водоотталкивания немного увеличивается в результате добавления крахмала, степень этого увеличения по сравнению с экспериментом 1-1 мала.
В эксперименте 1-1 содержание поглощенной воды снижается по мере увеличения количества крахмала. То есть, с увеличением количества крахмала усиливаются водоотталкивающие свойства. Однако, когда количество крахмала превосходит 5 масс. частей, скорость измерения содержания поглощенной воды снижается, т.е., скорость нарастания эффекта повышения водоотталкивания уменьшается. Кроме того, когда количество крахмала превышает 10 масс. частей, содержание поглощенной воды почти не изменяется, т.е., эффект повышения водоотталкивания почти не усиливается даже с увеличением количества крахмала.
Эксперимент 2
Гипсовые композиции подготовили путем смешивания от 0,05 до 15 масс. частей того же этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, что и в эксперименте 1-1, и 0,2 масс. части гидратированной извести, используемой в качестве активатора (катализатора) водоотталкивающих свойств, с 100 масс. частями β-полуводного гипса (обожженного гипса). Затем изготовили гипсовую суспензию, добавив полиметилгидросилоксан и воду в тех же соотношениях, что и в эксперименте 1-1, на 100 масс. частей обожженного гипса в каждую гипсовую композицию и перемешав полученные смеси в течение 15 секунд при помощи мешалки. После того, как гипсовая суспензия была приготовлена, произвели отвержденный гипс, по существу, так же, как в эксперименте 1-1, за исключением температуры сушки.
В эксперименте 2 сушильную печь настроили так, что температура гипсовой части отвержденного гипса достигала заданной величины, и отвержденный гипс подвергался в сушильной печи сушке до достижения постоянного веса. Заданная температура в эксперименте 2-1 была равна 40°С, в эксперименте 2-2 была равна 80°С, и в эксперименте 2-3 была равна 120°С.
Кроме этого, для сравнения провели эксперименты с 2-1ʹ по 2-3ʹ без добавления крахмала в гипсовую суспензию. То есть, в каждом из экспериментов 2-1ʹ, 2-2ʹ и 2-3ʹ отвержденный гипс производили, по существу, так же, как в соответствующих экспериментах 2-1, 2-2 и 2-3, за исключением того, что крахмал в гипсовую суспензию не добавляли.
Испытание для измерения содержания поглощенной воды, описанное выше, проводили в отношении высушенного отвержденного гипса. Результаты измерения содержания поглощенной воды показаны в таблице 2. Результаты экспериментов со 2-1 по 2-3 также показаны на графике на фиг. 3.
| Таблица 2 | ||||||||
| Содержание поглощенной воды (%) | ||||||||
| Количество крахмала (масс. частей) | 0 | 0,5 | 0,5 | 1 | 3 | 5 | 10 | 15 |
| Эксперимент 2-1 | - | 35,6 | 28,6 | 24,4 | 18,6 | 15,4 | 12,5 | 11,5 |
| Эксперимент 2-2 | - | 35,6 | 11,5 | 6,5 | 5,4 | 4,5 | 3,5 | 3,5 |
| Эксперимент 2-3 | - | 39,7 | 16,8 | 11,6 | 9,7 | 8,2 | 5,6 | 5,8 |
| Эксперимент 2-1ʹ | 38,9 | - | - | - | - | - | - | - |
| Эксперимент 2-2ʹ | 38,9 | - | - | - | - | - | - | - |
| Эксперимент 2-3ʹ | 43,4 | - | - | - | - | - | - | - |
Как явствует из результатов, представленных в таблице 2 и на фиг. 3, содержание поглощенной воды, измеренное в экспериментах 2-1, 2-2 И 2-3, соответствующих настоящему варианту осуществления изобретения, меньше, чем содержание поглощенной воды, измеренное в экспериментах 2-1ʹ, 2-2ʹ и 2-3ʹ. В частности, содержание поглощенной воды, измеренное в экспериментах 2-2 и 2-3, где процесс желатинизации проводили путем нагревания отвержденного гипса до температуры, превышающей температуру желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала, значительно меньше, чем содержание поглощенной воды, измененное в эксперименте 2-1, где процесс желатинизации не проводили. То есть, отвержденный гипс экспериментов 2-2 и 2-3 обладает более сильным водоотталкиванием.
Из сравнения эксперимента 2-2 и эксперимента 2-3 ясно, что содержание поглощенной воды, измеренное в эксперименте 2-3, где процесс желатинизации проводили при более высокой температуре, выше, чем содержание поглощенной воды, измеренное в эксперименте 2-2. То есть, водоотталкивающие свойства отвержденного гипса эксперимента 2-3 хуже, чем отвержденного гипса примера 2-2. Считается, что часть двуводного гипса в гипсовой суспензии возвращается в форму полуводного гипса по время нагревания отвержденного гипса до температуры, превышающей 100°С, и водоотталкивающие свойства ухудшаются из-за водопоглотительной способности полуводного гипса.
Эксперимент 3
В эксперименте 3 гипсовую суспензию и гипсовые панели производили и испытывали, как описано ниже.
Гипсовые композиции подготовили путем смешивания от 0,05 до 15 масс. частей крахмала и 0,2 масс. части гидратированной извести, используемой в качестве активатора (катализатора) водоотталкивающих свойств, со 100 масс. частями β-полуводного гипса (обожженного гипса). В эксперименте 3-1, как показано в таблице 3, приведенной ниже, подготовили семь типов гипсовых композиций, содержащих от 0,05 до 15 масс. частей крахмала. Точно так же, семь типов гипсовых композиций подготовили в эксперименте 3-2.
В эксперименте 3-1 для приготовления гипсовых композиций использовали этерифицированный фосфатом мочевины крахмал (Oji Cornstarch Co., Ltd), изготовленный из кукурузного крахмала и характеризующийся температурой желатинизации 54°С. В эксперименте 3-2 использовали пептизированный крахмал (SANSHO Co., Ltd.), полученный из тапиоки.
Затем изготовили гипсовые суспензии, добавив в каждую гипсовую композицию 0,5 масс. части полиметилгидридсилоксана (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd) и 105 масс. частей воды (удельный вес отвержденного гипса ≈0,8) на 100 масс. частей обожженного гипса в гипсовой композиции и перемешав полученные смеси в течение 15 секунд при помощи мешалки (SANYO Electric Co., Ltd; Model No. SM-R50).
Кроме этого, в эксперименте 3ʹ произвели гипсовую суспензию, по существу, так же, как в экспериментах 3-1 и 3-2, за исключением того, что в эту гипсовую суспензию не добавляли крахмал.
Провели испытание произведенной гипсовой суспензии на текучесть, как описано выше. Результаты испытания на текучесть приведены в таблице 3. Результаты, приведенные в таблице 3, также показаны на графике фиг. 4.
| Таблица 3 | |||||||||
| Количество крахмала (масс. ч.) | 0 | 0,05 | 0,5 | 1 | 3 | 5 | 10 | 15 | |
| Эксперимент 3-1 | Содержание поглощенной воды (%) | - | 34,2 | 15,5 | 9,8 | 8,1 | 7,5 | 6,5 | 6,5 |
| Величина текучести (мм) | - | 225 | 225 | 220 | 216 | 213 | 211 | 203 | |
| Эксперимент 3-2 | Содержание поглощенной воды (%) | - | 36,8 | 33,8 | 32,7 | 27,9 | 26,4 | 25,5 | слишком густая |
| Величина текучести (мм) | - | 225 | 222 | 204 | 183 | 134 | 102 | слишком густая | |
| Эксперимент 3-3 | Содержание поглощенной воды (%) | 37,4 | - | - | - | - | - | - | - |
| Величина текучести (мм) | 225 | - | - | - | - | - | - | - |
Результаты, представленные в таблице 3 и на фиг. 4, показывают, что в эксперименте 3-1, соответствующем настоящему варианту осуществления изобретения, в котором использовали этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, величина текучести заметно не изменялась даже тогда, когда количество крахмала увеличивали, и сохранялась высокая текучесть гипсовой суспензии. С другой стороны, в эксперименте 3-2, соответствующем сравнительному примеру, величина текучести значительно уменьшалась с увеличением количества крахмала. Когда количество крахмала составляло 15 масс. частей, суспензию даже было трудно замешивать.
Затем, для каждого из экспериментов с 3-1 по 3-3 произвели гипсовую плиту, используя соответствующую гипсовую суспензию, и измерили содержание поглощенной воды для каждой гипсовой панели.
Способ, использованный для получения гипсовых панелей, описан со ссылкой на фиг. 1.
В показанном на фиг. 1 устройстве переднюю часть бумаги-основы (бумаги-основы панели) 11 непрерывно подавали по производственной линии справа налево.
Как показано на фиг. 1, мешалка 12 расположена над или рядом с конвейерной линией. Для каждого эксперимента гипсовую суспензию производили в одной мешалке 12.
При производстве гипсовой панели использовали гипсовую суспензию с низкой плотностью и гипсовую суспензию с высокой плотностью. Пузырьки добавляли в гипсовую суспензию с низкой плотностью через делительную головку 125 так, что удельный вес производимой гипсовой панели был равен, примерно, 0,5. Что касается гипсовой суспензии с высокой плотностью, гипсовую суспензию, произведенную в каждом из экспериментов, использовали без добавления пузырьков.
Гипсовую суспензию с высокой плотностью подавали через делительные головки 121 и 122 при помощи подающих труб 123 и 124 на переднюю часть бумаги-основы 11 и заднюю часть бумаги-основы 16 в точках, расположенных по технологическому потоку до покрывных валиков 15 в соответствующем направлении подачи.
Гипсовая суспензия с высокой плотностью, поданная на переднюю часть бумаги-основы 11 и на заднюю часть бумаги-основы 16 достигала распределяющего устройства, представленного покрывными валиками 15, и распределялась ими. В результате, на передней части бумаги-основы 11 формировался тонкий слой гипсовой суспензии 13 с высокой плотностью и краевая область. Точно так же, на задней части бумаги-основы 16 формировался тонкий слой гипсовой суспензии 13 с высокой плотностью.
Переднюю часть бумаги-основы 11 подавали в том же направлении подачи. С другой стороны, направление подачи задней бумаги-основы 16 изменяли при помощи поворотного валика 18 в сторону конвейерной линии передней бумаги-основы 11.
Затем передняя бумага-основа 11 и задняя бумага-основа 16 достигали отливочного устройства 19. Одновременно с добавлением пузырьков через делительную головку 125, гипсовую суспензию 14 с низкой плотностью подавали из мешалки 12 по трубопроводу 126 в пространство между тонкими слоями гипсовой суспензии 13, образованными на передней бумаге-основе 11 и задней бумаге-основе 16. В результате получали непрерывную трехслойную структуру, включавшую переднюю бумагу-основу 11, гипсовую суспензию 14 с низкой плотностью и заднюю бумагу-основу 16.
Полученная трехслойная структура схватывалась и достигала устройства чернового нарезания (не показано). Трехслойную структуру резали при помощи устройства чернового нарезания в соответствии с размерами сушилки.
Затем нарезанную трехслойную структуру перемещали в сушилку (не показана) и осуществляли стадию сушки, на которой нарезанную трехслойную структуру сушили в принудительном режиме. Затем проводили стадию разрезания, на которой высушенную структуру разрезали на гипсовые панели длиной 300 мм и шириной 300 мм. Толщина полученных гипсовых плит составляла 12,5 мм.
На стадии сушки температуру сушильной печи устанавливали так, чтобы температура гипсовой части гипсовой панели достигала 80°С. Благодаря этому этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, добавленный в гипсовую плиту эксперимента 3-1, подвергался желатинизации на стадии сушки.
Измерение содержания поглощенной воды, описанное выше, проводили для каждой гипсовой панели (удельный вес ≈0,5), произведенной в описанных выше экспериментах и имевшей толщину 12,5 мм. Результаты измерения содержания поглощенной воды показаны в таблице 3. Результаты, представленные в таблице 3, также показаны на графике на фиг. 4.
Из результатов, представленных в таблице 3 и на фиг. 4, ясно, что содержание поглощенной воды в гипсовой панели, произведенной с использованием гипсовой суспензии эксперимента 3-1, соответствующего настоящему варианту осуществления изобретения, ниже, чем содержание поглощенной воды в гипсовой панели, произведенной с использованием гипсовой суспензии эксперимента 3-2 сравнительного примера. То есть, гипсовая панель эксперимента 3-1 обладает более сильным водоотталкиванием.
Это указывает на то, что, по сравнению с пептизированным крахмалом, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал обладает более сильным эффектом улучшения водоотталкивающих свойств.
Выше описаны гипсовая суспензия, отвержденный гипс, гипсовый строительный материал, гипсовая панель, способ получения гипсовой суспензии, способ получения отвержденного гипса, способ получения гипсового строительного материала и способ получения гипсовой панели, соответствующие данному варианту осуществления изобретения. Однако, настоящее изобретение не ограничивается специально раскрываемым вариантом осуществления, возможны изменения и модификации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения.
Настоящая заявка основывается и испрашивает приоритет Заявки на патент Японии № 2013-246716, поданной 28 ноября 2013 г., во всей полноте включаемой в настоящий документ путем ссылки.
Пояснение номеров позиций на чертеже
13, 14 - гипсовая суспензия.
1. Гипсовая суспензия, содержащая обожженный гипс, этерифицированный фосфатом мочевины крахмал, полиорганосилоксан и воду.
2. Суспензия по п. 1, в которой количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала больше или равно 0,05 масс. частей и меньше или равно 10 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса.
3. Суспензия по п. 1 или 2, в которой температура желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала меньше или равна 100°С.
4. Суспензия по любому из пп. 1-3, в которой полиорганосилоксан включает полиметилгидридсилоксан, имеющий структуру следующей формулы (1):
5. Отвержденный гипс, полученный посредством отверждения гипсовой суспензии по любому из пп. 1-4.
6. Гипсовый строительный материал, включающий отвержденный гипс по п. 5.
7. Гипсовая панель, включающая отвержденный гипс по п. 5.
8. Способ получения гипсовой суспензии, способ включает:
стадию формирования гипсовой композиции, где гипсовую композицию формируют посредством смешивания обожженного гипса и этерифицированного фосфатом мочевины крахмала; и
стадию формирования гипсовой суспензии, где гипсовую суспензию формируют посредством смешивания гипсовой композиции, полиорганосилоксана и воды.
9. Способ по п. 8, в котором количество этерифицированного фосфатом мочевины крахмала в гипсовой композиции больше или равно 0,05 масс. части и меньше или равно 10 масс. частям на 100 масс. частей обожженного гипса.
10. Способ по п. 8 или 9, в котором температура желатинизации этерифицированного фосфатом мочевины крахмала меньше или равна 100°С.
11. Способ по любому из пп. 8-10, в котором полиорганосилоксан включает полиметилгидридсилоксан, имеющий структуру следующей формулы (1):
12. Способ получения отвержденного гипса, способ включает:
стадию формования, где гипсовую суспензию, полученную способом по любому из пп. 8-11, формуют с получением сформованной гипсовой суспензии.
13. Способ по п. 12, дополнительно включающий:
стадию желатинизации, где этерифицированный фосфатом мочевины крахмал желатинизируют после стадии формования.
14. Способ по п. 13, в котором стадия желатинизации включает нагревание сформованной гипсовой суспензии до температуры, меньшей или равной 100°С.
15. Способ получения гипсового строительного материала, включающий способ получения отвержденного гипса по любому из пп. 12-14.
16. Способ получения гипсовой панели, включающий способ получения отвержденного гипса по любому из пп. 12-14.
