СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОСЛОЙНОГО ИЗДЕЛИЯ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩЕГО Российский патент 2010 года по МПК C04B40/00 B28B1/16 

Настоящее изобретение относится к способу и установке для производства изделий на основе вяжущего вещества, например готовых элементов строительных конструкций. Примерами таких изделий являются листы сухой гипсовой штукатурки, панели перегородок, потолочные плиты и гипсоволокнистые плиты.

Гипс - общепринятое название сульфата кальция CaSO₄ в виде минерала и полугидрата, известного также как строительный или штукатурный гипс, получаемый путем термической обработки обезвоженного гипса. Строительный гипс является основной составляющей, используемой при изготовлении вышеупомянутых изделий.

Изделия, такие как сухая гипсовая штукатурка, получают из исходных материалов: бумаги в виде картона, строительного гипса, воды, крахмала и некоторых добавок, например, ускорителей, замедлителей и пены. Обшивочные листы или листы сухой штукатурки представляют собой большие тонкие гипсовые панели, покрытые картоном. Строительный гипс загружают в смеситель непрерывного действия вместе с водой и добавками. Полученную текучую гипсовую массу (жидкое гипсовое тесто) затем подают на поверхность непрерывного слоя картона, покрывают сверху вторым слоем картона, после чего направляют на формующий стол для придания ей формы ленты, заключенной в оболочку. Сформированная лента из сухой гипсовой штукатурки первоначально гибкая, но затем быстро схватывается и, следовательно, твердеет, после чего ее нарезают на отдельные листы (панели). Эти листы высушивают и, если это необходимо, осуществляют их отделку.

Важно, чтобы сухая штукатурка схватывалась в достаточной степени за промежуток времени, в течение которого она достигает приспособления для резки сухой штукатурки. Листы сухой штукатурки изготавливают при проведении непрерывного технологического процесса, а положение приспособления для резки меняется в зависимости от характеристик производимого изделия. С коммерческой точки зрения желательно, чтобы производительность процесса изготовления сухой штукатурки повышалась, и, следовательно, время, необходимое для достижения лентой сухой штукатурки приспособления для резки, сокращалось.

Потолочные плиты и панели перегородок изготавливают с проведением аналогичного процесса, но вместе с тем для получения требуемой формы и размера текучую гипсовую массу разливают в литейные формы. Если необходимы гипсоволокнистые панели, то в состав гипсовой массы, помимо того, включают подходящие волокна, например, стеклянные или бумажные.

Схватывание и твердение текучей массы можно регулировать с помощью многочисленных добавок. Особенно полезно применение ускорителей схватывания, например, неорганических кислот и их солей, в частности серной кислоты, а также калия и их солей. Обычно используют CaSO₄·2Н₂О (природный гипсовый минерал с мылом (Nansa). Ускорители схватывания обеспечивают ускорение процесса схватывания суспензии, отчасти за счет увеличения растворимости гипса.

Ускорители необходимы для ускорения схватывания и твердения суспензии, однако, помимо этого, для регулирования скорости растворения в воде используют замедлители, которые во многих случаях включают в себя водорастворимые гидрофильные коллоиды, например, протеины. Использование замедлителей позволяет суспензии с мягким строительным гипсом оставаться пластичной до завершения технологического процесса, что обеспечивает лучшее сцепление гипса с подложкой (картоном).

В известных процессах приготовления гипсовой смеси все добавки дозируют в смеситель, где они полностью объединяются с текучей гипсовой массой перед ее экструдированием на картон или подачей в литейную форму. Однако в некоторых случаях процесс схватывания и твердения происходит слишком быстро, в самом смесителе, что приводит к гидратации в смесителе или наличию комков в экструдированной смеси.

В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается способ изготовления изделия в виде многослойной сухой штукатурки, включающий следующие стадии:

a) объединение вяжущего вещества с водой в бункере смесителя с тем, чтобы получить водную гипсовую массу,

b) выгрузку текучей гипсовой массы из бункера смесителя через выпускное устройство на подложку, при этом на входе в выпускное устройство течение гипсовой массы имеет турбулентный характер,

c) ввод ускорителя схватывания в текучую гипсовую массу, производимый в выпускном устройстве (или вблизи него) и на выходе массы из смесителя (или вблизи ее выхода) так, что ускоритель смешивают с гипсовой массой, течение которой имеет турбулентный характер.

Предпочтительно ускоритель вводят в текучую гипсовую массу таким образом, что в бункер смесителя весь ускоритель не подают. Это позволяет устранить возможность полного или частичного схватывания или твердения массы в смесителе и, следовательно, возможность повреждения самого смесителя. Помимо того, достаточное количество ускорителя можно вводить в текучую массу, содержащую строительный гипс, для обеспечения намного более быстрого схватывания и гидратации сухой штукатурки в процессе ее производства, что позволяет избежать схватывания или гидратации в смесителе.

Ускоритель может быть введен в текучую гипсовую массу на входе в выпускное устройство бункера смесителя. Ввод ускорителя в выпускное устройство на его входе преимущественно дает возможность перемешивания ускорителя с выходящей из смесителя текучей массой перед тем, как она транспортируется к бумажной или картонной подложке.

Кроме того, предпочтительно ускоритель смешивается с текучей гипсовой массой так, что исключается необходимость такого смешивания в самом смесителе, осуществляемого в известных процессах. Турбулентность смеси при ее поступлении в выходное устройство смесителя обеспечивает достаточно активное движение для перемешивания ускорителя в потоке текучей массы.

Ускоритель может включать в себя, по меньшей мере, одно из веществ группы, в которую входят сульфат алюминия, сульфат цинка, сульфат калия или другие водорастворимые соли, которые образуют при смешивании сульфат.

Ускоритель может представлять собой порошок. Ускоритель может быть в виде водного раствора. В качестве альтернативы ускоритель может быть в виде текучей массы вещества. Ускоритель может включать в себя влажный природный гипс. Вяжущим веществом может быть строительный, или штукатурный, гипс. Подложкой может служить слой бумаги или картона. Выпускное устройство может представлять собой трубопровод. Поверх текучей массы, нанесенной на первый слой - подложку, может быть наложен второй слой бумаги или картона.

Настоящее изобретение ниже будет раскрыто на примере со ссылкой на чертежи, на которых:

фиг.1 - схема установки для производства сухой штукатурки согласно примеру воплощения изобретения;

фиг.2 - схематичный чертеж, на котором показана часть схемы установки для производства гипсового картона согласно примеру воплощения изобретения;

фиг.3 - схематичный чертеж смесителя, показанного на фиг.1;

фиг.4 - схематичный чертеж выпускного устройства смесителя, показанного на фиг.2;

фиг.5 - вид в направлении линии Х-Х на фиг.4 без отображения трубопровода для ввода ускорителя.

Первый слой бумаги 10 подают из рулона 12 на конвейер или ленту 14 конвейера. Бункер 16 содержит строительный гипс (β-полугидрат) и снабжен выходным патрубком 18. Выходной патрубок 18 подсоединен к трубопроводу 20. К указанному трубопроводу 20 подключен дозатор 22 для измерения и регулирования количества строительного гипса, проходящего по трубопроводу 20.

Кроме того, трубопровод 20 соединен с трубопроводом 24 и двумя накопительными емкостями 26 и 28. Каждая из накопительных емкостей 26, 28 содержит подходящие добавки, используемые в процессе изготовления сухой штукатурки. Этими добавками могут быть замедлители схватывания, например, органические кислоты и их соли, или клеющие вещества, вяжущие, диспергирующие добавки и другие известные добавки, вводимые в известных количествах для облегчения процесса производства.

Выход трубопровода 24 соединен со смесителем (гипсомешалкой) 30. Смеситель содержит цилиндрический бункер, в котором размещены вращаемый диск, обозначенный позицией 31, и ножи 31а скрепера, показанные на фиг.2. Ножи скрепера установлены и спрофилированы таким образом, чтобы предотвращать нарастание гипса на крышке смесителя.

К трубопроводу 36, проходящему от еще одной дополнительной накопительной емкости 34, подсоединен водяной резервуар 32. Емкость 34 предназначена для вмещения дополнительных добавок, например, пенообразующих веществ. Кроме того, к смесителю 30 подсоединен выход 38 водяного или еще одного дополнительного трубопровода.

Смеситель 30 снабжен выпускным устройством 40 для отвода содержимого в виде суспензии на бумагу 10. Как показано на фиг.4, гипсовую текучую массу направляют из выпускного устройства 40 смесителя через носик 40а на бумагу 14. Носик 40а может быть изготовлен из стали или другого подходящего материала. Выходной торец 40b носика 40а может быть присоединен к гибкой трубке (не показана), которая направляет гипсовую текучую массу на бумагу 14 для сведения к минимуму разбрызгивания. Еще одна накопительная емкость 42 содержит ускоряющую добавку, например, обезвоженную текучую массу. Накопительная емкость 42 с ускорителем соединена со смесителем 30. Это более наглядно показано на фиг.4. Выпускное устройство 40 смесителя в основании содержит выходное отверстие 40с, которое является также началом или входом носика 40а. Следует понимать, что в смесителе может быть использовано более чем одно выходное отверстие. Отверстия 43 могут быть выполнены снизу смесителя 30 или же они могут быть размещены на смесителе радиально или тангенциально. Отверстия 43 могут иметь любой подходящий профиль сечения, например, эллиптический, круговой или прямоугольный. Расположение выпускного устройства смесителя и необходимое количество выпускных устройств зависит от скорости ведения производственного процесса и других характеристик производственного предприятия. Важным критерием здесь является необходимость покрытия гипсовой текучей массой всей бумаги 14, на которую направляют эту текучую массу.

Еще одна накопительная емкость 44 заполнена подходящим связующим веществом, предназначенным для склеивания совмещаемых кромок бумаг 10 и 46. Второй слой, образованный бумагой 46, запасенной на рулоне 50, подают с этого рулона для покрытия верхней поверхности текучей массы 48.

Изделие на основе вяжущего или, более конкретно, изделие из гипса, например, сухую гипсовую штукатурку, формируют путем подачи первого слоя бумаги 10 с рулона 12 на движущийся конвейер или конвейерную ленту. Этот слой бумаги может представлять собой картон толщиной приблизительно 0,5 мм или любую другую предпочтительную разновидность бумаги.

Строительный гипс, загруженный в накопительную емкость 16, направляют в трубопровод 20, при этом подаваемое количество измеряют и регулируют дозатором 22. Строительный гипс соединяют с добавками, поступающими из емкостей 24 и 26, и направляют в смеситель 30. Другие добавки из дополнительных накопительных емкостей 32 и 34 смешивают с водой, поступающей из водяного резервуара. Из смеси этих составляющих в смесителе 30 получают текучую гипсовую массу, которую затем подают через выходное устройство 40 на бумагу 10, размещенную на движущейся ленте 14 конвейера.

Ускоритель, например, обезвоженный, подают по трубопроводу 41 в суспензию 48, отводимую из смесителя 30, к входу выпускного устройства 40 смесителя. Предпочтительно ускоритель подают не в верхнюю часть смесителя 30, как при вводе других добавок, а через отверстие 43, образованное в выпускном устройстве 40 смесителя 30. Поэтому в самом смесителе результат действия ускорителя, например, ускорение схватывания или твердения жидкой массы, не проявляется.

Представляется, что ускорителем может быть любой известный ускоритель в любом подходящем виде, например в виде порошка или текучей суспензии. Однако согласно изобретению предлагается использовать ускоритель, представляющий собой текучую массу, содержащую природный минерал, например, тонкоизмельченный природный гипс, полученный путем мокрого помола, или гипс, очищенный от серы (побочный продукт, полученный в процессе извлечения двуокиси серы из отходящих газов на электростанциях, работающих на сжигаемом угле).

Перемешанная гипсовая масса, находящаяся в смесителе 30 и отводимая из него, имеет турбулентный характер течения на входе в выпускное устройство 40 смесителя 30. В результате ускоритель хорошо перемешивается с этой турбулентной смесью, поступающей к выпускному устройству 40 смесителя 30, несмотря на то, что ускоритель не был по традиции перемешан в смесителе. Полученная гомогенная смесь ускорителя и текучей гипсовой массы, выходящая из смесителя, может с таким же успехом обеспечить уменьшение срока схватывания гипса.

Для данного изобретения не является принципиальным, что ускоритель направляют непосредственно в выпускное устройство 40 смесителя, но предпочтительней, чтобы он подводился в отводимую из смесителя текучую массу вблизи ее выхода из смесителя 30. В поток текучей массы 48 затем добавляет связывающее или клеящее вещество и покрывают сверху еще одним слоем бумаги 46. Гипсовая масса, таким образом, оказывается заключенной между двумя слоями бумаги или картона 10 и 46, которые становятся наружным покрытием (внешними слоями) полученной ленты сухой штукатурки.

Толщину полученной ленты сухой штукатурки регулируют с помощью валика 50 (на фиг.1 позицией 50 обозначен также вышерасположенный рулон - прим. перевод.), и эту ленту сухой штукатурки последовательно обрабатывают с помощью подходящих механических приспособлений, предназначенных для резки ленты или формирования насечек, сгибания и склеивания совмещаемых кромок внешних слоев бумаг 10, 46. Дополнительные направляющие сохраняют толщину и ширину ленты сухой штукатурки по мере того, как затвердевающая текучая гипсовая масса перемещается на движущемся конвейере. Сухую штукатурку затем нарезают на листы и направляют в сушилки для проведения сушки.

Предпочтительно за счет ввода ускорителя в выпускное устройство 40 смесителя 30 ускоритель можно добавлять в достаточном количестве, позволяющем уменьшить время схватывания по сравнению с обеспечиваемым при использовании известного способа добавления ускорителя в смеситель. Кроме того, тем самым может быть устранена необходимость в замедлителях (химических реагентах, добавляемых в смеситель для замедления начала схватывания). Такие замедлители являются дорогостоящими веществами и, к тому же, как известно, вредными для производимой сухой штукатурки и, помимо того, усложняют производственный процесс. Кроме того, могут быть смягчены проблемы, связанные с преждевременным схватыванием гипса в смесителе.

Изобретение относится к способу производства многослойного изделия на основе вяжущего. Способ производства изделия в виде многослойной сухой гипсовой штукатурки включает стадии: объединение вяжущего вещества с водой в бункере смесителя с тем, чтобы получить водную текучую массу, выгрузку текучей массы из бункера смесителя через выпускное устройство на подложку так, что на входе в выпускное устройство масса находится в турбулентном течении, ввод ускорителя схватывания в текучую массу в выпускное устройство в точке, где текучая масса выходит из смесителя в выпускное устройство, так что ускоритель смешивается с текучей массой, находящейся в турбулентном течении, при этом подложка представляет собой слой бумаги или картона, а поверх текучей массы, нанесенной на подложку, накладывают слой бумаги или картона. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - уменьшение времени схватывания. 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ производства изделия в виде многослойной сухой гипсовой штукатурки, включающий в себя стадии:
a) объединение вяжущего вещества с водой в бункере смесителя с тем, чтобы получить водную текучую массу,
b) выгрузку текучей массы из бункера смесителя через выпускное устройство на подложку так, что на входе в выпускное устройство масса находится в турбулентном течении,
c) ввод ускорителя схватывания в текучую массу в выпускное устройство в точке, где текучая масса выходит из смесителя в выпускное устройство, так что ускоритель смешивается с текучей массой, находящейся в турбулентном течении,
при этом подложка представляет собой слой бумаги или картона, а поверх текучей массы, нанесенной на подложку, накладывают слой бумаги или картона.

2. Способ по п.1, в котором ускоритель включает в себя водорастворимую соль, которая при ее использовании в качестве ускорителя образует сульфат.

3. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель представляет собой порошок.

4. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель представляет собой водный раствор.

5. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель образован из смеси, содержащей водный раствор.

6. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель представляет собой пасту.

7. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель находится в виде текучей массы.

8. Способ по п.1 или 2, в котором ускоритель находится в виде суспензии.

9. Способ по п.1 или 2, в котором вяжущее вещество представляет собой штукатурный гипс.

10. Способ по п.1 или 2, в котором вяжущее вещество представляет собой строительный гипс.

11. Способ по п.1 или 2, в котором в качестве ускорителя используют тонкоизмельченный природный гипс.

12. Способ по п.11, в котором тонкоизмельченный природный гипс приготовлен путем мокрого помола.