ГИПСОКАРТОН ИЗ ГИПСА, СОДЕРЖАЩИЙ ВЫСОКИЙ УРОВЕНЬ ХЛОРИДНОЙ СОЛИ И ПЕРФОРИРОВАННЫЙ ЛИСТ, А ТАКЖЕ СВЯЗАННЫЙ С НИМ СПОСОБ Российский патент 2023 года по МПК C04B28/14 B32B13/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Данное изобретение относится к гипсокартонной плите, сформированной из синтетического гипса и других источников гипса, имеющих высокие концентрации хлоридной соли. В данном изобретении также предлагается способ изготовления гипсокартонной плиты по меньшей мере с перфорированным задним покрывающим листом для улучшения адгезии слоя сердечника плиты (гипсового сердечника) к заднему покрывающему листу по сравнению с гипсокартонной плитой без перфорированного заднего покрывающего листа, а также стеновая система, где применяется гипсокартонная плита.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] При строительстве зданий одним из наиболее распространенных строительных элементов для строительства и реконструкции является гипсовая стеновая плита, часто называемая сухой гипсовой штукатуркой, гипсокартонной плитой, гипсовыми панелями, гипсовой панельной обшивкой и потолочной плиткой. С химической точки зрения гипс - это дигидрат сульфата кальция (CaSO₄⋅2H₂O).

[0003] Затвердевший гипс (дигидрат сульфата кальция) хорошо известный материал, который используется в таких изделиях. Панели, содержащие затвердевший гипс, часто называют гипсокартонными плитами, которые содержат слой сердечника плиты (сердечник из затвердевшего гипса), расположенный между двумя покрывающими листами, в частности, между бумажными покрывающими листами. Такие панели, как правило, используются в конструировании из гипсокартона внутренних стен и потолков зданий. Одна или большее количество более плотных областей, часто называемых «накрывочными слоями», могут быть нанесены в виде слоев на любую лицевую сторону слоя сердечника плиты, как правило, на границе раздела (поверхности сцепления) между слоем сердечника плиты и внутренней поверхностью покрывающего листа. Более плотные области могут прилегать к менее плотной области гипсового сердечника после затвердевания гипса.

[0004] В процессе производства гипсокартонной плиты штукатурный гипс (содержащий полугидрат сульфата кальция), вода и другие ингредиенты при необходимости могут быть смешаны, как правило, в смесителе, с образованием водной гипсовой суспензии. Термины из уровня техники: водная гипсовая суспензия, или водная суспензия, или гипсовая суспензия, как правило, используются для суспензии как до, так и после превращения полугидрата сульфата кальция в дигидрат сульфата кальция. Гипсовая суспензия образуется и выгружается из смесителя на движущийся конвейер, транспортирующий первый покрывающий лист, необязательно, покрытый накрывочным слоем. Если накрывочный слой присутствует, то он наносится до того местоположения, где гипсовая суспензия выгружается на первый покрывающий лист. После нанесения гипсовой суспензии на первый покрывающий лист, на гипсовую суспензию накладывается второй покрывающий лист, опять же, необязательно покрытый накрывочным слоем, с образованием многослойной сборки, имеющей желаемую толщину. Формовочная пластина, валик и аналогичные приспособления могут помочь при отверждении желаемой толщины. Затем гипсовая суспензия остается затвердевать, образуя затвердевший (т.е. регидратированный) гипс в результате взаимодействия между кальцинированным гипсом и водой с образованием матрицы кристаллически гидратированного гипса (т.е. дигидрата сульфата кальция, также известного как затвердевший гипс). Гидратация кальцинированного гипса является необходимым условием формирования связной матрицы из кристаллов затвердевшего гипса, что в результате придает прочность гипсокартонной плите. Для отведения оставшейся свободной (т.е. непрореагировавшей) воды и получения сухого изделия может быть применен нагрев (например, с использованием печи). После этого изделие из затвердевшего гипса нарезается для формирования гипсокартонных плит желаемой длины.

[0005] Гипс (дигидрат сульфата кальция и любые примеси), подходящий для использования в стеновой плите, может быть получен как из природных, так и из синтетических источников, а затем подвергнут дальнейшей обработке.

[0006] Натуральный гипс может быть использован посредством кальцинирования его дигидрата сульфата кальция с получением полугидратной формы. Гипс из природных источников является минералом природного происхождения и может быть добыт в виде твердой породы. Гипс природного происхождения является минералом, который, как правило, встречается в отложениях старых соляных озер, в вулканических отложениях и в глинистых пластах. При добыче сырой гипс, в целом, находится в форме дигидрата. Гипс также известен как дигидрат сульфата кальция, сульфат кальция (terra alba) или природный гипс (landplaster). Этот материал также производится в качестве побочного продукта различных промышленных процессов. Например, синтетический гипс является побочным продуктом процессов обессеривания дымовых газов электростанций. В гипсе с каждой молекулой сульфата кальция связаны приблизительно две молекулы воды.

[0007] Строительный гипс (plaster of Paris) также известен как кальцинированный гипс, штукатурный гипс или полугидрат сульфата кальция.

[0008] В случае, если дигидрат сульфата кальция из любого источника нагревается в достаточной степени в процессе, называемом обжигом или кальцинированием, то гидратная вода по меньшей мере частично отгоняется, и может образоваться полугидрат сульфата кальция (как правило, имеется в материале, обычно называемом «штукатурным гипсом») либо ангидрит сульфата кальция (CaSO₄), в зависимости от температуры и продолжительности воздействия. Используемые в данном документе термины «штукатурный гипс» и «кальцинированный гипс» относятся как к полугидратной, так и к ангидритной формам сульфата кальция, которые могут в них содержаться. Кальцинирование гипса с получением полугидратной формы происходит по следующему уравнению:

[0009] Кальцинированный гипс способен вступать в реакцию с водой с образованием дигидрата сульфата кальция, который является твердым продуктом и упоминается в данном документе как «затвердевший гипс».

[0010] Гипс также может быть получен синтетическим путем (в данной области техники он называется «сингип») в качестве побочного продукта промышленных процессов, например, обессеривания дымовых газов электростанций. Натуральный или синтетический гипс может быть кальцинирован при высоких температурах, как правило, выше 150°С, с образованием штукатурного гипса (т.е. кальцинированного гипса в форме полугидрата сульфата кальция и/или ангидрита сульфата кальция), который может подвергаться последующей регидратации с образованием затвердевшего гипса в желаемой форме, например, плиты.

[0011] Синтетический гипс, полученный от электростанций, как правило, подходит для использования в гипсовых панелях, предназначенных для строительных объектов. Синтетический гипс является побочным продуктом процессов обессеривания дымовых газов от электростанций (также известный как гипс от обессеривания или десульфогипс или DSG). В частности, дымовой газ, содержащий диоксид серы, подвергается мокрой очистке известью или известняком, в результате чего образуется сульфит кальция в следующей реакции:

Затем сульфит кальция превращается в сульфат кальция в следующей реакции:

Затем может быть получена полугидратная форма посредством кальцинирования аналогичным способом, используемым для натурального гипса.

[0012] Однако, многие традиционные угольные электростанции закрываются в пользу более экологически чистых источников энергии. Остановка угольных электростанций привела к растущей нехватке синтетического гипса, пригодного для производства гипсовых панелей. Синтетический гипс более низкого качества доступен от электростанций и из других источников, но этот гипс из альтернативных источников часто содержит довольно высокие концентрации посторонних солей, в частности, солей магния или натрия, более конкретно, хлорида магния и хлорида натрия. Небольшие количества хлорида калия и хлорида кальция также могут присутствовать в синтетическом гипсе из альтернативных источников. Посторонние соли могут быть проблематичными из-за их тенденции к уменьшению адгезии между сердечником плиты и покрывающими листами, в частности, задним бумажным покрывающим листом.

[0013] Следует понимать, что данное описание уровня техники приведено авторами изобретения в помощь читателю, и его не следует рассматривать как ссылку на предшествующий уровень техники или как указание на то, что любая из указанных проблем имеет первостепенное значение в данной области техники. Хотя описанные принципы могут, в некотором отношении и в некоторых вариантах осуществления изобретения, нивелировать проблемы, присущие другим системам, следует понимать, что объем защиты инновационной разработки определяется прилагаемой формулой изобретения, а не способностью заявленного изобретения решить какую-либо конкретную проблему, отмеченную в данном документе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0014] Изобретение относится к гипсокартонным плитам, имеющим существенную адгезию между слоем сердечника плиты и одним или более покрывающими листами, в частности, задним покрывающим листом, даже когда присутствуют значительные количества посторонних солей, в частности, хлоридных солей, и более конкретно, NaCl, KCl, MgCl₂ и/или CaCl₂. Предлагаются способы производства гипсокартонных плит из солесодержащих источников гипса, в частности, из синтетического гипса низкого качества. Улучшение адгезии между слоем сердечника плиты и задним покрывающим листом может быть реализовано посредством включения множества перфорационных отверстий в заднем покрывающем листе, в частности, в заднем бумажном покрывающем листе.

[0015] Таким образом, в одном аспекте, в изобретении предлагаются гипсокартонные плиты, содержащие слой сердечника плиты, содержащий затвердевший гипс и одну или более хлоридных солей, выбранных из группы, состоящей из NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂ или любой их комбинации.

В частности, в изобретении предлагается гипсокартонная плита, содержащая:

слой сердечника плиты, содержащий затвердевший гипс;

передний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте с первой лицевой стороной слоя сердечника плиты; и

задний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте со второй лицевой стороной слоя сердечника плиты;

при этом слой сердечника плиты расположен между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, а задний бумажный покрывающий лист содержит множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него; и

при этом слой сердечника плиты получен в результате затвердевания водной суспензии, содержащей воду и штукатурный гипс, между первым покрывающим листом и вторым покрывающим листом, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция и одну или более хлоридных солей, а водная суспензия содержит:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой (безводной) основе,

от около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

воду при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1.

[0016] Внутренняя поверхность переднего бумажного покрывающего листа, имеющего внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, находится в контакте с первой лицевой стороной слоя сердечника плиты. Внутренняя поверхность заднего бумажного покрывающего листа, имеющего внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, также находится в контакте со второй лицевой стороной слоя сердечника плиты. Задний бумажный покрывающий лист имеет множество проходящих сквозь него перфорационных отверстий. Более конкретно, внешняя поверхность заднего бумажного покрывающего листа может быть прикреплена к стене после установки гипсокартонной плиты, а внешняя поверхность переднего бумажного покрывающего листа может быть обращена наружу от стены после установки гипсокартонной плиты. Один или оба покрывающих листа могут включать бумажный покрывающий лист, который может быть выполнен из одного и того же или разных бумажных материалов.

[0017] Полугидрат сульфата кальция присутствует в осажденной водной суспензии по изобретению в количестве, составляющем по меньшей мере 60% мас. сухих (безводных) материалов водной суспензии. Предпочтительно, полугидрат сульфата кальция составляет по меньшей мере 70% мас. сухих (безводных) материалов водной суспензии, более предпочтительно, по меньшей мере 80% мас. сухих (безводных) материалов водной суспензии. В типовых составах стеновых плит по изобретению сухие (безводные) материалы водной суспензии содержат по меньшей мере 90% мас. или по меньшей мере 95% мас. полугидрата сульфата кальция. Также предполагается использование ангидрита сульфата кальция, хотя его предпочтительно применяют в небольших количествах, составляющих менее 20% мас. сухих (безводных) материалов водной суспензии.

[0018] Аналогично, дигидрат сульфата кальция, присутствующий в слое сердечника плиты гипсокартонной плиты по изобретению в результате затвердевания водной суспензии, составляет по меньшей мере 60% мас. сердечника, предпочтительно не менее 70% мас. и более предпочтительно по меньшей мере 80% мас. В типовых составах стеновых плит сухие (безводные) материалы водной суспензии содержат по меньшей мере 90% мас. или по меньшей мере 95% мас. дигидрата сульфата кальция.

[0019] В одном или более других аспектах изобретения, в изобретении предлагаются способы изготовления гипсокартонной плиты, имеющей значительные количества одной или более посторонних солей в слое сердечника плиты. В гипсокартонных плитах может проявляться существенная адгезия между слоем сердечника плиты и задним покрывающим листом, даже когда присутствует одна или более посторонних солей. Указанными способами изготавливают гипсокартонную плиту с задним покрывающим листом, имеющим множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него, для улучшения адгезии слоя сердечника плиты к заднему покрывающему листу по сравнению с гипсокартонной плитой, не имеющей перфорационных отверстий в покрывающем листе.

[0020] Способы по изобретению включают:

приготовление водной суспензии, содержащей смесь воды и штукатурного гипса, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, и любую их комбинацию, а водная суспензия содержит смесь из:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе (мас. ч.) указанного полугидрата сульфата кальция, и воды при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1; а также распределение водной суспензии между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, причем каждый бумажный покрывающий лист имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, и водная суспензия находится в контакте с внутренними поверхностями переднего покрывающего листа и заднего покрывающего листа;

при этом задний бумажный покрывающий лист содержит множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него;

затвердевание полугидрата сульфата кальция с образованием панели, содержащей слой гипсового сердечника, содержащий дигидрат сульфата кальция; а также

сушку панели и нарезание панели на гипсокартонную плиту, имеющую один или более заданных размеров.

От около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция означает, что на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция количество присутствующих хлорид-анионов составляет от около 500 м.д. до около 3000 м.д.

[0021] Концентрация хлорид-анионов в водной суспензии, используемой для изготовления изделий из гипсокартонной плиты по изобретению и осуществления способов по изобретению, может находиться в диапазоне от около 500 м.д. до около 3000 м.д., как правило, от около 500 м.д. до около 2000 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция, более типично, от около 500 м.д. до около 1500 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция.

[0022] Хлорид-анионы в водной суспензии, используемой для изделий и способов по изобретению, могут происходить из любого источника. В целом, одна или более хлоридных солей присутствуют в источнике гипса, используемом для формирования сердечника плиты по изобретению. Источником гипса может быть источник синтетического гипса, в частности, синтетический гипс низкого качества, полученный из потока дымовых газов электростанции. Таким образом, в целом, источником хлорид-анионов является одна или более хлоридных солей в штукатурном гипсе, используемом для приготовления водной суспензии. Хлорид-анионы образуются из атомов хлорида одной или более хлоридных солей в штукатурном гипсе, если штукатурный гипс используется в водных суспензиях. Как правило, одна или более хлоридных солей представляют собой любую из NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂ или любую их комбинацию. Однако хлорид-анионы также могут возникать из примесей, например, из одной или более хлоридных солей, содержащихся в воде, используемой для приготовления гипсовой суспензии.

[0023] Как правило, водная суспензия гипса содержит менее 10% мас. портландцемента или другого гидравлического цемента на сухой (безводной) основе, более типично, они отсутствуют. Как правило, водная суспензия гипса содержит менее 10% мас. летучей золы на сухой (безводной) основе, более типично, она отсутствует. Как правило, водная суспензия гипса содержит менее 10% мас. карбоната кальция на сухой (безводной) основе, более типично, он отсутствует.

[0024] Для целей данного описания сухая основа означает безводную основу.

[0025] Все средние молекулярные массы, процентные содержания и соотношения, используемые в данном документе, являются массовыми (т.е. % мас.), если не указано иное.

[0026] В одном или более других аспектах изобретения, предлагается стеновая система, содержащая каркас, к которому прикреплена по меньшей мере одна гипсокартонная плита по изобретению, при этом внешняя поверхность переднего покрывающего листа обращена в сторону от каркаса. В стеновой системе гипсокартонная плита может находиться на внутренней стене или на потолке здания. Как правило, каркас выполнен из дерева или металла. Как правило, по меньшей мере одна гипсокартонная плита прикреплена к каркасу посредством одного или более из винтов, гвоздей, клея или других механических креплений.

[0027] Преимущества данного изобретения могут стать очевидными для специалистов в данной области техники из обзора последующего подробного описания, взятого вместе с примерами и прилагаемой формулой изобретения. Однако следует отметить, что, хотя изобретение допускает различные формы, данное описание предназначено в качестве иллюстрации и не предназначено для ограничения изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0028] На Фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе гипсокартонной плиты по изобретению, в котором слой сердечника плиты (гипсового сердечника) расположен между передним покрывающим листом и задним покрывающим листом, причем задний покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него.

[0029] На Фиг. 2 проиллюстрирован вид сверху (в осевом направлении) гипсокартонной плиты по Фиг. 1, на котором лучше видно расположение множества перфорационных отверстий в заднем покрывающем листе.

[0030] На Фиг. 3 проиллюстрирован вид в перспективе гипсокартонной плиты по данному изобретению, прикрепленного к одной стороне стены с металлической стойкой перегородок, подходящей для использования в иллюстративной стеновой системе по данному изобретению.

[0031] На Фиг. 4 проиллюстрирована фотография заднего покрывающего листа, который имеет множество проходящих сквозь него перфорационных отверстий.

[0032] На Фиг. 5-8 проиллюстрированы фотографии, демонстрирующие влияние различных солей на адгезию к слою сердечника плиты в гипсокартонных плитах размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), имеющих и не имеющих перфорационные отверстия в заднем покрывающем листе.

[0033] На Фиг. 9 проиллюстрированы фотографии, где сравнивается плита по данному изобретению, имеющая перфорированный покрывающий лист, с плитой, имеющей неперфорированный покрывающий лист, чтобы показать влияние перфорации на гипсокартонную плиту размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), содержащую 30 м.д. Cl^- из NaCl на миллион частей полугидрата сульфата кальция.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] В данном изобретении предлагается возможность использования гипса, содержащего относительно высокие количества посторонних солей, в слое сердечника плиты гипсокартонной плиты. При обычных обстоятельствах высокие концентрации соли в слое сердечника плиты могут приводить к недостаточной адгезии между слоем сердечника плиты и по меньшей мере одним из переднего покрывающего листа и заднего покрывающего листа, в частности, задним покрывающим листом.

[0035] Неожиданно оказалось, что перфорация заднего покрывающего листа гипсокартонной плиты может улучшить его адгезию к слою сердечника плиты, содержащему большое количество посторонних солей. Слой сердечника плиты может быть изготовлен из водной суспензии штукатурного гипса, содержащей полугидрат сульфата кальция и большое количество посторонних солей, в частности, хлоридных солей. Один или оба покрывающих листа могут быть бумажными покрывающими листами, которые могут быть выполнены из одного и того же или разных бумажных материалов. Необязательно, передний покрывающий лист гипсокартонной плиты также может быть перфорированным, что дает аналогичные преимущества. Кроме того, необязательно, в слое сердечника плиты или в гипсовой суспензии, используемой для формирования слоя сердечника плиты могут присутствовать различные добавки. Слой сердечника плиты может дополнительно содержать одну или более областей (слоев) высокой плотности в контакте с внутренней поверхностью переднего покрывающего листа или заднего покрывающего листа и нанесенные на них. Одна или более областей высокой плотности могут находиться в контакте с внутренней частью слоя сердечника плиты, имеющей низкую плотность.

[0036] Не ограничиваясь какой-либо теорией или механизмом, считается, что перфорационные отверстия в заднем покрывающем листе обеспечивают канал для миграции наружу хлоридных солей, высвобождаемых из слоя сердечника плиты, которые в противном случае агрегировались бы во вред на границе раздела между слоем сердечника плиты и покрывающими листами. Вместо этого, когда имеются перфорационные отверстия, хлорид-ионы и их противоионы (например, Na⁺, K⁺, Mg²⁺и/или Са²⁺) могут мигрировать по меньшей мере частично через перфорационные отверстия и потенциально покидать окружающее пространство гипсокартонной плиты. В альтернативном варианте, соли могут осаждаться внутри или снаружи перфорационных отверстий на внешней поверхности заднего покрывающего листа. Из-за осаждения соли за пределами перфорационных отверстий, объем «чистой соли» между бумагой и сердечником уменьшается, следовательно, на границе раздела присутствует меньше соли, что приводит к хорошему сцеплению бумаги с сердечником. В любом случае, это может приводить к улучшению адгезии между слоем сердечника плиты и покрывающим листом.

[0037] В случае, если задний покрывающий лист гипсокартонной плиты перфорирован описанным в данном документе способом, то гипсокартонная плита может иметь преимущество от улучшенной адгезии между слоем сердечника плиты и покрывающим(и) листом(ами) по сравнению с гипсокартонной плитой, которая является такой же, но не имеет перфорации покрывающего(их) листа(ов). Соответственно, в данном изобретении предлагаются гипсокартонные плиты, содержащие значительные количества посторонних солей в слое сердечника плиты, и способы производства таких гипсокартонных плит с использованием источника гипса, содержащего значительные количества посторонних солей. Таким образом, для формирования гипсокартонной плиты перфорация по меньшей мере одного из покрывающих листов гипсокартонной плиты множеством перфорационных отверстий, в частности, заднего покрывающего листа, может позволить использовать источники гипса более низкого качества, содержащие чрезмерное количество посторонних солей, в частности хлоридных солей. В противном случае, такие источники гипса могут быть непригодными для формирования гипсокартонной плиты с достаточной адгезией между слоем сердечника плиты и покрывающими листами. Данное изобретение эффективно решает эту проблему.

[0038] Гипсокартонная плита

[0039] На Фиг. 1 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе стеновой панели (гипсокартонной плиты) 10 по изобретению, в которой гипсовый сердечник (слой гипсового сердечника) 12 (например, толщиной 0,5 дюйма (1,27 см)) расположен между изнаночным бумажным покрывающим листом (задним покрывающим листом) 14 и облицовочным бумажным покрывающим листом (передним покрывающим листом) 18, каждый из которых может быть однослойной или многослойной бумагой. Изнаночный бумажный покрывающий лист (задний покрывающий лист) 14 имеет перфорационные отверстия 20. Внутренняя поверхность изнаночного бумажного покрывающего листа 14 образует сторону 24 сцепления изнаночного бумажного покрывающего листа 14, которая обращена к гипсовому сердечнику 12. Внутренняя поверхность облицовочного бумажного покрывающего листа 18 образует сторону 28 сцепления, которая обращена к гипсовому сердечнику 12. Внешняя поверхность изнаночного бумажного покрывающего листа 14 обращена к каркасу стены (см. Фиг. 3) комнаты после установки стеновой панели 10 в качестве внутренней стены. Внешняя поверхность облицовочного бумажного покрывающего листа 18 обращена внутрь комнаты после установки стеновой панели 10 в качестве внутренней стены.

[0040] Изнаночный бумажный покрывающий лист (задний покрывающий лист) 14 имеет множество перфорационных отверстий 20, проходящих сквозь него, в соответствии с данным изобретением. На Фиг. 2 проиллюстрирован вид сверху (в осевом направлении) стеновой панели 10, на котором можно увидеть иллюстративную конфигурацию перфорационных отверстий 20 в изнаночном бумажном покрывающем листе 14. Как показано, перфорационные отверстия 20 структурированы в виде правильного расположения столбцов и рядов. Следует принимать во внимание, что другие структурированные расположения перфорационных отверстий 20 также находятся в пределах объема изобретения, и изображенное количество, интервалы и плотность покрытия перфорационными отверстиями 20 не следует рассматривать как ограничивающие.

[0041] Неожиданно обнаружилось, что перфорационные отверстия 20 в изнаночном бумажном покрывающем листе 14 повышают эффективность сцепления между гипсовым сердечником 12 и изнаночным бумажным покрывающим листом 14. Улучшенная эффективность сцепления может быть особенно очевидна, когда гипс, используемый для формирования гипсового сердечника 12, имеет высокую концентрацию соли.

[0042] Необязательный тонкий плотный слой 22 гипса (область низкой плотности) лежит между гипсовым сердечником 12 и облицовочным бумажным покрывающим листом 18, чтобы находиться в контакте с гипсовым сердечником 12 и облицовочным бумажным покрывающим листом 18. Таким образом, между гипсовым сердечником 12 и облицовочным бумажным покрывающим листом 18 расположен тонкий плотный слой 22 гипса. Другой необязательный тонкий плотный слой гипса (не показан) может быть расположен между и находиться в контакте с гипсовым сердечником 12 и изнаночным бумажным покрывающим листом 14. В целом, гипсовый сердечник 12 и тонкий плотный слой 22 гипса имеют одинаковый состав и прилегают друг к другу. В совокупности гипсовый сердечник 12 и тонкий плотный слой 22 гипса могут определять внутреннюю часть гипсокартонной плиты 10, при этом гипсовый сердечник 12 является областью или слоем с низкой плотностью, а тонкий плотный слой 22 гипса является областью или слоем с относительно более высокой плотностью. Как правило, водную суспензию гипса, используемую для формирования гипсового сердечника 12, вспенивают. Таким образом, область низкой плотности может быть образована из гипсовой суспензии во вспененном состоянии. И наоборот, водную суспензию гипса, используемую для формирования тонкого плотного слоя 22 гипса, не вспенивают. Таким образом, область высокой плотности может быть сформирована из невспененной гипсовой суспензии. Таким образом, тонкий плотный слой 22 гипса является относительно более плотным, чем остальная часть гипсового сердечника 12.

[0043] Таким образом, область высокой плотности может иметь более низкую пористость, связанную с ней, чем внутренняя область низкой плотности. Как правило, тонкий плотный слой 22 гипса наносится на внутреннюю поверхность выбранного покрывающего листа. Если тонкий плотный слой 22 гипса присутствует, то он находится между покрывающим листом и областью низкой плотности (гипсовым сердечником 12).

[0044] Одна или более хлоридных солей в указанном количестве могут присутствовать в гипсовом сердечнике 12 в соответствии с данным изобретением. Если включена область высокой плотности (тонкий плотный слой 22 гипса), то одна или более хлоридных солей также могут в ней присутствовать. В целом, одна или более хлоридных солей могут быть выбраны из группы, состоящей из NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂ или любой их комбинации.

[0045] Концентрация хлорид-анионов в водной суспензии, используемой для изготовления сердечника 12 плиты и, если она присутствует, области высокой плотности (тонкого плотного слоя 22 гипса) может находиться в диапазоне от около 500 м.д. до около 3000 м.д., как правило, от около 500 м.д. до около 2000 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция, более типично, от около 500 м.д. до около 1500 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция.

[0046] Из-за прохождения соли через перфорационные отверстия, часть соли из исходной водной гипсовой суспензии может не оставаться в сердечнике 12 и, если присутствует, в области высокой плотности (в тонком плотном слое 22 гипса), но она может находиться в поре перфорационного отверстия или на внешней поверхности бумажного листа.

[0047] Способы изготовления

[0048] Для изготовления гипсокартонной плиты по данному изобретению из водной суспензии гипса, содержащей полугидрат сульфата кальция и большое количество хлоридной соли, могут применяться различные способы. Однако, вместо обычного источника гипса, в производственном процессе может быть использован источник гипса, содержащий одну или более хлоридных солей, как описано выше.

[0049] Основным материалом, из которого изготавливают гипсовую стеновую плиту и другие гипсовые изделия, является полугидратная форма сульфата кальция обычно называемая «кальцинированный гипс» или «штукатурный гипс», которую получают посредством термического преобразования (кальцинирования) дигидратной формы сульфата кальция (CaSO₄).

[0050] Данное изобретение охватывает способы изготовления гипсокартонной плиты, включающие:

приготовление водной суспензии, содержащей смесь воды и штукатурного гипса, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, а водная суспензия содержит смесь из:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе (мас.ч.) указанного полугидрата сульфата кальция, и

воды при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1; а также

распределение водной суспензии между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, причем каждый бумажный покрывающий лист имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность, и водная суспензия находится в контакте с внутренними поверхностями переднего бумажного покрывающего листа и заднего бумажного покрывающего листа;

при этом задний бумажный покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него;

затвердевание полугидрата сульфата кальция с образованием панели, содержащей слой гипсового сердечника, содержащий дигидрат сульфата кальция; а также

сушку панели и нарезание панели на гипсокартонную плиту, имеющую один или более заданных размеров.

[0051] Иллюстративные технологии производства и оборудование, подходящие для формирования гипсокартонной плиты в соответствии с данным изобретением, можно найти, например, в патенте США 7364676 и публикации заявки на патент США 2010/0247937, каждый из которых включен в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Вкратце, такие процессы могут включать выгрузку покрывающего листа на движущийся конвейер. Поскольку гипсокартонная плита обычно формируется «лицевой стороной вниз», этот покрывающий лист соответствует облицовочному бумажному покрывающему листу 18 по завершении процесса изготовления. Гипсовая суспензия может быть приготовлена при любом подходящем соотношении воды к полугидрату сульфата кальция для нанесения на покрывающий лист.

[0052] Для производства гипсокартонной плиты, штукатурный гипс смешивается с водой и добавками с образованием водной суспензии, которая непрерывно подается между сплошными слоями бумаги на картоноделательной машине. Один бумажный покрывающий лист называется лицевым бумажным листом или облицовочным, а другой бумажный покрывающий лист называется задним бумажным листом или изнаночным. По мере перемещения плиты вниз по конвейерной линии для формирования панели, сульфат кальция перекристаллизовывается или регидратирует, возвращаясь к своему первоначальному каменному состоянию. По мере затвердевания гипса бумага становится химически и механически сцепленной со слоем сердечника плиты. Затем панель нарезается по длине и транспортируется через сушилки для удаления свободной влаги.

[0053] Сухие и/или влажные компоненты гипсовой суспензии подаются в смеситель (например, стержневой смеситель), где они перемешиваются с образованием гипсовой суспензии. Смеситель имеет основной корпус и выпускной канал (например, приемный бункер с выпускным затворным отверстием, известный в данной области техники, или альтернативное устройство, например, описанное в патентах США 6494609 и 6874930, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки). В некоторых конфигурациях процесса выпускной канал может включать в себя распределитель суспензии с одним загрузочным отверстием либо с несколькими загрузочными отверстиями, например, описанными в публикациях патентных заявок США 2012/0168527 и 2012/0170403, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки. При использовании распределителя суспензии с несколькими загрузочными отверстиями, выпускной канал может содержать подходящий разделитель потока, например, описанный в публикации патентной заявки США 2012/0170403. В выпускной канал смесителя (например, в затвор, как описано, например, в патентах США №5683635 и 6494609, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки) или в основной корпус при желании может быть добавлен вспенивающий агент (как правило, мыло). Суспензия, выгружаемая из выпускного канала после добавления всех ингредиентов, включая вспенивающий агент, является основной гипсовой суспензией и используется для формирования слоя сердечника плиты. Эта гипсовая суспензия выгружается на перемещаемый передний покрывающий лист.

[0054] После смешивания, к водной суспензии, необязательно, добавляется пена для уменьшения плотности изделия. Пена образуется посредством объединения мыла и воды. Затем пена инжектируется в водную суспензию после того, как она вышла из смесителя через шланг или желоб. Кольцо вспенивания представляет собой устройство, имеющее множество отверстий, которые расположены в виде кольца перпендикулярно оси шланга, таким образом, при прохождении через кольцо вспенивания, пена под давлением нагнетается в водную суспензию. Пена, как правило, добавляется к порции суспензии, чтобы уменьшить плотность слоя сердечника, но не к порции суспензии для накрывочного слоя.

[0055] Когда пена и суспензия собраны воедино, полученная суспензия перемещается и выливается на конвейер, покрытый первым отрезком облицовочного материала, который представляет собой передний покрывающий лист (например, облицовочный бумажный покрывающий лист 18). Другой отрезок облицовочного материала, который представляет собой перфорированный задний покрывающий лист (например, изнаночный бумажный покрывающий лист 14) помещается поверх суспензии, образуя многослойную сборку с суспензией между двумя облицовочными материалами. Многослойная сборка подается на формующую плиту, высота которой определяет толщину плиты гипсокартона. Затем сплошная многослойная сборка нарезается отрезным ножом на отрезки соответствующей длины, как правило, от восьми до двенадцати футов (от 2,44 м до 3,66 м). В процессе этой обработки суспензии дают затвердеть (схватиться) с образованием сердечника плиты, содержащего связную кристаллическую матрицу затвердевшего гипса.

[0056] Затем плиты перемещаются в печь для сушки. Температура в печи, как правило, находится в диапазоне от 450°F (232°С) до 500°F (260°С) максимум. Предпочтительно, чтобы в печи имелось три или более температурных зоны. В первой зоне, с которой находится в контакте влажная плита, температура повышается до максимальной температуры, а в последних двух зонах температура медленно снижается. Воздуходувка для первой зоны расположена на выходе из зоны, выдувая воздух противотоком по отношению к направлению движения плиты. Во второй и третьей зонах воздуходувки расположены на входе в зону, направляя поток горячего воздуха параллельно движению плиты. Менее сильный нагрев в последней зоне предотвращает кальцинирование сухих участков плиты, приводя к плохому сцеплению с бумагой. Типичное время пребывания в печи составляет около сорока минут, но время будет варьироваться в зависимости от производительности линии, влажности плиты и других факторов.

[0057] Как описано выше, один или оба покрывающих листа в гипсокартонной плите, необязательно, могут находиться в пограничном контакте с областью или слоем высокой плотности слоя сердечника плиты, также известном как накрывочный слой. После затвердевания накрывочный слой может прилегать к слою сердечника плиты. При введении пены в выпускной канал, поток вторичной гипсовой суспензии может быть удален из корпуса смесителя до вспенивания, чтобы получить суспензию для формирования накрывочного слоя. Если накрывочный слой присутствует, то он может быть нанесен на перемещаемый передний покрывающий лист до нанесения основной части гипсовой суспензии для формирования слоя сердечника плиты, причем нанесение накрывочного слоя, как правило, происходит перед смесителем. После выгрузки из выпускного канала, гипсовую суспензию, при необходимости, распределяют по переднему покрывающему листу (необязательно, покрытому накрывочным слоем). В этот момент распределенная гипсовая суспензия находится в контакте со вторым покрывающим листом, который может соответствовать заднему покрывающему листу. Полученная мокрая сборка имеет форму многослойной сборки, которая является предшественником конечного изделия из гипсокартонной плиты. На задний покрывающий лист, необязательно, может быть нанесен второй накрывочный слой, который может быть сформирован из такой же или отличной вторичной гипсовой суспензии, что и накрывочный слой на переднем покрывающем листе, если он присутствует.

[0058] Гипсовый сердечник (например, гипсовый сердечник 12 на Фиг. 1), полученный из затвердевшей гипсовой суспензии для сердечника, как правило, имеет толщину от 0,25 дюйма (0,635 см) до 1,5 дюйма (3,81 см) и плотность от 15 до 55 фунтов/кубический фут (от 0,2403 до 0,881 г/см³). При вспенивании гипсовый сердечник, полученный из затвердевшей вспененной гипсовой суспензии, имеет общий объем пустот от 10 до 92% об., в частности, от 25 до 90% об. и более конкретно, от 30 до 85% об. И наоборот, полученный накрывочный слой, если он присутствует, имеет общий объем пустот менее 30% об.

[0059] Задний покрывающий лист (задний бумажный облицовочный лист) может быть перфорирован до того, как задний покрывающий лист войдет в контакт с гипсовой суспензией. Задний покрывающий лист может быть получен/приобретен у производителя с уже имеющимися перфорационными отверстиями, или перфорационные отверстия могут быть выполнены непосредственно перед приведением в контакт заднего покрывающего листа с гипсовой суспензией. По существу, перфорационные отверстия не простираются в слой сердечника плиты или гипсовую суспензию до затвердевания. Например, множество перфорационных отверстий может быть выполнено с использованием подходящего устройства для перфорации стеновых панелей, например, описанного в публикации заявки на патент США 2018/0065336. Однако, следует понимать, что может быть использовано любое подходящее устройство для перфорации стеновых плит.

[0060] Гипс и штукатурный гипс (кальцинированный гипс)

[0061] Компонент полугидрата сульфата кальция (как правило, содержащийся в исходном материале, известном как штукатурный гипс или кальцинированный гипс), используемый для образования кристаллической матрицы сердечника гипсовой панели, как правило, включает бета-полугидрат сульфата кальция, водорастворимый ангидрит сульфата кальция, альфа-полугидрат сульфата кальция или смеси любого или всех из них, полученные из натуральных или синтетических источников. В некоторых аспектах, штукатурный гипс может включать негипсовые минералы, например, небольшие количества глин или других компонентов, которые связаны с источником гипса или добавляются в процессе кальцинирования, обработки и/или доставки штукатурного гипса в смеситель. Штукатурный гипс может быть волокнистым или неволокнистым. Как правило, сырой штукатурный гипс содержит по меньшей мере 70% мас. полугидрата сульфата кальция, предпочтительно, по меньшей мере 80% мас. полугидрата сульфата кальция, более предпочтительно, по меньшей мере 85% мас. полугидрата сульфата кальция и еще более предпочтительно, по меньшей мере 90% мас. полугидрата сульфата кальция.

[0062] Хлоридные соли

[0063] Водная суспензия гипса для формирования гипсокартонной плиты по изобретению содержит воду и штукатурный гипс, при этом водная суспензия гипса также содержит хлорид-анионы. Хлорид-анионы могут происходить из одной или более хлоридных солей из любого источника. Как правило, одна или более хлоридных солей присутствуют в источнике гипса, используемом для формирования сердечника плиты по изобретению. Таким образом, все или по меньшей мере большая часть одной или более хлоридных солей может быть введена в гипсовую суспензию из используемого источника гипса. Источником гипса может быть источник синтетического гипса, в частности, синтетический гипс низкого качества, полученный из потока дымовых газов электростанции. Такой источник гипса низкого качества может иным образом не подходить для формирования стеновой плиты без использования по меньшей мере одного слоя крахмала, в соответствии с данным изобретением. Одна или более хлоридных солей также могут образовываться из примесей, например, из одной или более хлоридных солей в воде, используемой для приготовления водной гипсовой суспензии.

[0064] Хлоридные соли - это любые соли, которые содержат хлорид. Таким образом, они включают одновалентные соли из хлорид-аниона и одновалентного катиона, например, натрия или калия. Таким образом, они включают двухвалентные соли из хлорид-анионов и двухвалентного катиона, например, кальция или магния. Также предусмотрены другие хлоридные соли, например, трехвалентные соли из хлорид-анионов и трехвалентного катиона.

[0065] Концентрация хлорид-анионов одной или более хлоридных солей в водной суспензии, используемой для изготовления сердечника плиты и, если она присутствует, области высокой плотности (тонкого плотного слоя гипса) по изобретению, может находиться в диапазоне от около 500 м.д. до около 3000 м.д., как правило, от около 500 м.д. до около 2000 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция, более типично, от около 500 м.д. до около 1500 м.д. на 1000000 частей по массе полугидрата сульфата кальция.

[0066] Добавки

[0067] Другие добавки, которые могут присутствовать в гипсовой суспензии, используемой для формирования слоя сердечника плиты, включают, но не ограничиваются ими, упрочняющие средства, пену (полученную из подходящего пенообразователя), диспергаторы, полифосфаты (например, триметафосфат натрия), замедлители схватывания, ускорители схватывания, ингибиторы повторного кальцинирования, связующие, адгезивы, вторичные диспергирующие добавки, выравнивающие или невыравнивающие средства, загустители, бактерициды, фунгициды, регуляторы рН, буферы, красители, усиливающие наполнители, антипирены, водоотталкивающие средства (например, силоксан), наполнители, крахмалы и смеси вышеуказанного.

[0068] Добавки и другие компоненты гипсовой суспензии могут быть добавлены в смеситель различными способами. Например, различные комбинации компонентов могут быть предварительно смешаны перед подачей в смеситель в виде одного или более сухих компонентов и/либо в виде одного или более влажных компонентов. Отдельные компоненты аналогичным образом могут быть введены в смеситель во влажном или сухом виде. При введении во влажном виде, компоненты могут быть включены в жидкость-носитель, например, воду, в любой подходящей концентрации.

[0069] В способах и композициях по данному изобретению, необязательно, могут быть использованы волокна. Волокна могут включать минеральные волокна (также известные как минеральная вата), стекловолокно, углеродные волокна и смеси таких волокон, а также другие сопоставимые волокна, обеспечивающие сопоставимые преимущества для стеновой плиты. Например, стекловолокно может быть включено в суспензию гипсового сердечника и/или суспензию накрывочного слоя, что приведет к кристаллической структуре сердечника. Стекловолокно в таких аспектах может иметь среднюю длину от около 0,5 (1,27 см) дюйма до около 0,75 дюйма (1,91 см) и диаметр от около 11 до около 17 микрон. В других аспектах, такое стекловолокно может иметь среднюю длину от около 0,5 (1,27 см) до около 0,675 дюйма (1,71 см) и диаметр от около 13 до около 16 микрон. В других аспектах, используются волокна E-glass, имеющие температуру размягчения выше около 800°С или выше по меньшей мере около 900°С. Вместо или в комбинации со стекловолокном могут быть использованы минеральная вата или углеродные волокна, известные специалистам.

[0070] Волокна, если они включены, могут присутствовать в суспензии гипсового сердечника и/или в суспензии накрывочного слоя в количествах, в пересчете на сухое вещество на 100 мас. ч. (мас. ч. = частей по массе) полугидрата сульфата кальция, от около 0,5 до около 10 мас. ч.; предпочтительно, от около 1 до около 8 мас. ч.; более предпочтительно, от около 2 до около 7 мас. ч.; и наиболее предпочтительно, от около 3 до около 6 мас. ч. Также волокна могут отсутствовать.

[0071] При желании, в состав суспензии также может быть, необязательно, включено одно или более фосфатсодержащих соединений. Например, эти фосфатсодержащие компоненты могут включать водорастворимые компоненты и могут находиться в форме иона, соли или кислоты, а именно, в форме конденсированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит два или более звеньев фосфорной кислоты; солей или ионов конденсированных фосфатов, каждый из которых содержит два или более фосфатных звеньев; и одноосновных солей или одновалентных ионов ортофосфатов, а также в виде водорастворимых ациклических полифосфатных солей. Иллюстративные примеры описаны в патентах США 6342284; 6632550; 6815049; и 6822033, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

[0072] Фосфатсодержащие компоненты могут усиливать прочность в сыром состоянии, сопротивление остаточной деформации (например, провисанию), стабильность размеров и аналогичные параметры. Могут использоваться триметафосфатные соединения, включая, например, триметафосфат натрия, триметафосфат калия, триметафосфат лития и триметафосфат аммония. Триметафосфат натрия (STMP) является широко используемым, хотя пригодными могут быть и другие фосфаты, в том числе, например, тетраметафосфат натрия, гексаметафосфат натрия, имеющий от около 6 до около 27 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу где n=6-27, тетракалий пирофосфат, имеющий молекулярную формулу K₄P₂O₇, тринатрий-дикалий триполифосфат, имеющий молекулярную формулу Na₃K₂P₃O₁₀, триполифосфат натрия, имеющий молекулярную формулу Na₅P₃O₁₀, тетранатрий пирофосфат, имеющий молекулярную формулу Na₄P₂O₇, триметафосфат алюминия, имеющий молекулярную формулу Al(РО₃)₃, пирофосфат натрия кислый, имеющий молекулярную формулу Na₂H₂P₂O₇, полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу где n=1000-3000, или полифосфорная кислота, имеющая два или более повторяющихся звеньев фосфорной кислоты и имеющая молекулярную формулу где n равен двум или более.

[0073] Фосфаты, как правило, добавляются в сухом виде и/или в жидком виде водного раствора вместе с сухими ингредиентами, добавляемыми в смеситель для суспензии, вместе с жидкими ингредиентами, добавляемыми в смеситель, или на других стадиях или в других процедурах.

[0074] В случае, если фосфат присутствует, то он может быть включен в состав гипсовой суспензии в сухом виде или в виде водного раствора (например, фосфатного раствора с концентрацией от около 5% до около 20%, например, около 10%). Если фосфат включен в состав, то он может присутствовать в любых пригодных количествах (из расчета соотношения масс сухих веществ), например, от около 0,01% до около 0,5% от массы штукатурного гипса, например, от около 0,03% до около 0,4%, от около 0,1% до около 0,3% или от около 0,12% до около 0,4% от массы штукатурного гипса. Также фосфат может отсутствовать.

[0075] Гипсовая суспензия, необязательно, может включать по меньшей мере один диспергатор для улучшения текучести. Диспергатор(ы) может(гут) быть введен(ы) в гипсовую суспензию в сухом виде, необязательно, вместе с другими добавками, и/или в жидком виде, необязательно, вместе с другими жидкими компонентами. Примеры подходящих диспергаторов включают нафталинсульфонаты, например, полинафталинсульфоновую кислоту и ее соли (полинафталинсульфонаты) и производные, которые являются продуктами конденсации нафталинсульфоновых кислот и формальдегида, а также поликарбоксилатные диспергаторы, например, поликарбоновые эфиры. Другие примеры подходящих диспергаторов включают лигносульфонаты или сульфированный лигнин. Лигносульфонаты представляют собой водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры, которые являются побочными продуктами производства древесной целлюлозы с использованием сульфитной варки.

[0076] Могут быть желательны диспергаторы с более низкой молекулярной массой. Предпочтительными могут быть нафталинсульфонатные диспергаторы с более низкой молекулярной массой, поскольку им свойственно требовать меньшего количества воды, чем необходимо для диспергаторов с более высокой вязкостью и большей молекулярной массой. Таким образом, молекулярные массы от около 3000 до около 10000 (например, от около 8000 до около 10000) могут быть желательными молекулярными массами для диспергатора. При желании, молекулярная масса поликарбоксилатных диспергаторов может составлять от около 20000 до около 60000 и они могут проявлять меньшее замедление схватывания, чем диспергаторы, имеющие молекулярную массу выше около 60000.

[0077] Типичные нафталинсульфонаты представляют собой раствор нафталинсульфоната в воде с содержанием твердого вещества нафталинсульфоната в диапазоне от около 35% мас. до около 55% мас. Однако, при желании, нафталинсульфонаты могут быть использованы в твердой или порошковой форме.

[0078] В случае, если диспергатор присутствует, то он может быть включен в гипсовую суспензию в любых пригодных количествах (по соотношению масс сухих веществ), например, от около 0,1% до около 5% от массы штукатурного гипса, например, от около 0,1% до около 4%, от около 0,1% до около 3%, от около 0,2% до около 3%, от около 0,5% до около 3%, от около 0,5% до около 2,5%, от около 0,5% до около 2%, от около 0,5% до около 1,5% и в аналогичных количествах. Также любой один или более из полинафталинсульфонатов, простых эфиров поликарбоновых кислот или лигносульфонатов может отсутствовать.

[0079] Ускорители и/или замедлители схватывания могут быть добавлены к суспензии гипсового сердечника и/или суспензии накрывочного слоя для изменения скорости, с которой протекают реакции гидратации полугидрата сульфата кальция. Подходящие ускорители схватывания могут включать, например, ускоритель схватывания влажного гипса, термостойкий ускоритель схватывания (HRA) или ускоритель схватывания с климатической стабилизацией (CSA). «CSA» представляет собой ускоритель схватывания, содержащий 95% дигидрата сульфата кальция, размолотого с 5% сахара и нагретый до 250°F (121°С) для карамелизации сахара. CSA доступен от компании USG Corporation и производится в соответствии с патентами США №3573947 и 6409825, включенными в данный документ посредством ссылки. Еще одним предпочтительным ускорителем схватывания является сульфат калия. Термостойкий ускоритель схватывания (HRA), который является предпочтительным ускорителем схватывания, представляет собой дигидрат сульфата кальция, свежеразмолотый с сахаром в соотношении от около 5 фунтов (2,268 кг) до 25 фунтов (11,340 кг) сахара на 100 фунтов (45,359 кг) дигидрата сульфата кальция. Это дополнительно описано в патенте США №2078199, включенном в данный документ посредством ссылки. Они оба являются предпочтительными ускорителями схватывания. В случае, если ускоритель и/или замедлитель схватывания присутствует, то каждый из них может быть включен в гипсовую суспензию в количестве сухого вещества, составляющем, например, от около 0% до около 10% от массы штукатурного гипса (например, от около 0,1% до около 10%), например, от около 0% до около 5% от массы штукатурного гипса (например, от около 0,1% до около 5%). Подходящие ускорители схватывания могут включать, например, дигидрат сульфата кальция, сульфат кальция с углеводным покрытием, дигидрат/органический фосфонат сульфата кальция и дигидрат/органический фосфат сульфата кальция. Ускорители и/или замедлители схватывания также могут отсутствовать.

[0080] Пена (также известная как вспененная вода), необязательно, может быть введена в суспензию гипсового сердечника и/или суспензию накрывочного слоя (предпочтительно, в суспензию гипсового сердечника) в количествах, которые обеспечивают вышеупомянутые пониженные плотность сердечника и вес панели. Пенообразователь для получения пены, как правило, представляет собой мыло или другое подходящее поверхностно-активное вещество. Введение пены в суспензию гипсового сердечника в надлежащих количествах, рецептурах и процессе будет производить желаемую сеть и распределение пустот внутри сердечника окончательно высушенных стеновых плит. Эта структура из пустот позволяет уменьшить количество гипса и других составляющих сердечника, а также плотность и вес сердечника при сохранении желаемых структурных и прочностных свойств панели. Вспенивающие агенты, если они присутствуют, могут содержать основную массовую часть нестабильного компонента и небольшую массовую часть стабильного компонента (например, при объединении нестабильного компонента со смесью стабильного и нестабильного компонентов). Массовое отношение нестабильного компонента к стабильному компоненту является эффективным для формирования распределенных воздушных пустот внутри сердечника из затвердевшего гипса, как описано в патентах США 5643510; 6342284; и 6632550, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Подходы для добавления пены к суспензии гипсового сердечника известны в данной области техники, и один пример такого подхода рассмотрен в патенте США №5683635, описание которого включено в данный документ посредством ссылки. Пустоты от испаряющейся воды, как правило, имеющие диаметр около 5 мкм или менее, также вносят вклад в общее распределение пустот наряду с вышеупомянутыми воздушными (пенными) пустотами. Объемное отношение пустот с размером пор более, чем около 5 микрон к пустотам с размером пор около 5 микрон или менее составляет от около 0,5:1 до около 9:1, например, от около 0,7:1 до около 9:1, от около 1,8:1 до около 2,3:1 или аналогичные соотношения. Пенообразователь присутствует в гипсовой суспензии в количестве, например, менее, чем около 0,5% от массы штукатурного гипса, например, от около 0,01% до около 0,5%, от около 0,01% до около 0,2%, от около 0,02% до от около 0,4%, от около 0,02% до около 0,2%, от около 0,01% до около 0,1% или аналогичных количествах. Также пенообразователи могут отсутствовать.

[0081] В гипсовую суспензию также могут быть включены компоненты для обеспечения огнестойкости и/или водонепроницаемости. Примеры включают, например, силоксаны (водонепроницаемость); волокна; теплопоглощающие добавки, например, тригидрит алюминия (ΑΤΗ, aluminum trihydrite), гидроксид магния или аналогичные добавки; и/или частицы с высоким коэффициентом теплового расширения (например, расширяющиеся до около 300% или более от первоначального объема при нагревании в течение около одного часа при 1560°F (849°С)). Дополнительное описание таких добавок можно найти в патенте США 8323785, который включен в данный документ в полном объеме посредством ссылки. В состав может быть включен вермикулит с высоким коэффициентом теплового расширения, хотя могут быть включены и другие огнестойкие материалы. Огнестойкие или водонепроницаемые добавки, если они присутствуют, могут быть включены в состав, при желании, в любом подходящем количестве в зависимости, например, от степени огнестойкости и подобных эксплуатационных параметров. Например, если огнестойкие или водонепроницаемые добавки включены, то они могут по отдельности присутствовать в количестве от около 0,5% до около 10% от массы штукатурного гипса, например, от около 1% до около 10%, от около 1% до около 8%, от около 2% до около 10%, от около 2% до около 8% и в аналогичном количестве. Если в состав включен силоксан, то желательно, чтобы он был введен в виде эмульсии. Затем суспензия может быть сформована и высушена в условиях, которые способствуют полимеризации силоксана с образованием силиконовой смолы с высокой степенью сшивки. В гипсовую суспензию может быть добавлен катализатор, который способствует полимеризации силоксана с образованием силиконовой смолы с высокой степенью сшивки. В качестве силоксана может быть использована не содержащая растворителей метилгидросилоксановая жидкость. Этот продукт представляет собой жидкий силоксан, не содержащий воды или растворителей. Предполагается, что, при желании, может быть использовано от около 0,3% до около 1,0% силоксана в расчете на массу сухих ингредиентов. Например, при желании, в гипсовой суспензии может присутствовать от около 0,4% до около 0,8% силоксана в расчете на массу сухого штукатурного гипса. Также любой один или более из этих компонентов для обеспечения огнестойкости и/или водонепроницаемости может отсутствовать. Например, может отсутствовать силоксан.

[0082] Крахмал, если присутствует, может быть предварительно желатинизированным (вареным) крахмалом и/или сырым крахмалом. В этом отношении, крахмалы классифицируются как углеводы и содержат два типа полисахаридов: неразветвленную амилозу и разветвленный амилопектин. Гранулы крахмала являются полукристаллическими, как видно, например, в поляризованном свете, и они нерастворимы при комнатной температуре или при температуре, близкой к комнатной. Сырые крахмалы характеризуются как нерастворимые в холодной воде и имеющие полукристаллическую структуру. Как правило, сырые крахмалы получают мокрым размолом, и они не модифицируются нагреванием мокрого крахмала, как в случае вареных крахмалов. Предварительно желатинизированные или вареные крахмалы характеризуются как растворимые в холодной воде и имеющие некристаллическую структуру. Также крахмал может отсутствовать.

[0083] Вода

[0084] Воду добавляют в суспензию в любом количестве, которое делает суспензию текучей. Количество используемой воды значительно варьируется в зависимости от области применения, в которой она используется, строго соответствующего используемого диспергатора, свойств полугидрата сульфата кальция и используемых добавок.

[0085] Для лучшего управления свойствами как суспензии, так и схватившегося гипса, вода, используемая для приготовления суспензии, должна быть настолько чистой, насколько это практически возможно. Хорошо известно, что соли и органические соединения модифицируют время схватывания суспензии, они варьируются в широком диапазоне от ускорителей до ингибиторов схватывания. Некоторые примеси приводят к нарушениям в структуре, поскольку образуется связная матрица из кристаллов дигидрата, что снижает прочность схватившегося изделия. Таким образом, прочность и консистенция изделия улучшаются посредством использования воды, которая настолько не содержит загрязнений, насколько это практически возможно.

[0086] Вода может присутствовать в суспензии гипсового сердечника и/или в суспензии накрывочного слоя по данному изобретению при массовом отношении воды к полугидрату сульфата кальция от около 0,2:1 до около 1,2:1; предпочтительно от около 0,3:1 до около 1,1:1; более предпочтительно от около 0,6:1 до около 1:1; наиболее предпочтительно от 0,7:1 до 0,95:1; и, как правило, около 0,85:1.

[0087] Задний покрывающий лист, передний покрывающий лист и перфорационные отверстия

[0088] Задний бумажный покрывающий лист и передний покрывающий лист могут быть изготовлены из любого подходящего бумажного материала, имеющего любой подходящий базовый вес.

[0089] В соответствии с данным изобретением только задний покрывающий лист гипсокартонной плиты имеет множество проходящих сквозь него перфорационных отверстий. Задний покрывающий лист изготовлен из перфорированной бумаги.

[0090] Задний и передний покрывающие листы изготовлены из бумаги. Однако, бумажные материалы для каждого покрывающего листа могут быть одинаковыми или разными.

[0091] В гипсовых панелях могут использоваться различные сорта бумаги, в том числе в качестве облицовочного бумажного покрывающего листа часто используется бумага марки Manila с гладкой пленочной отделкой, а бумага Newsline с более грубым покрытием часто используется в качестве изнаночного бумажного покрывающего листа. Как правило, бумага обоих сортов является многослойной, по меньшей мере с одним декоративным покровным слоем и несколькими слоями наполнителя. Однако, при желании, по меньшей мере один бумажный покрывающий лист или оба бумажных покрывающих листа могут быть изготовлены из однослойной бумаги.

[0092] При желании, для повышения прочности (например, прочности на выдергивание гвоздя), особенно для гипсокартонных плит с более низкой плотностью, один или оба покрывающих листа могут быть сформированы из бумаги, имеющей базовый вес, например, по меньшей мере около 45 фунтов/MSF (219,5 г/м²) (например, от около 45 до около 65 фунтов/MSF (317,0 г/м²), от около 45 до около 60 фунтов/MSF (292,6 г/м²), от около 45 до около 55 фунтов/MSF (268,3 г/м²), от около 50 фунтов/MSF (243,9 г/м²) до около 65 фунтов/MSF от около 50 до около 60 фунтов/MSF или аналогичный базовый вес). При желании, передний покрывающий лист может иметь более высокий базовый вес, чем задний покрывающий лист, что может обеспечить повышенное сопротивление выдергиванию гвоздя и удобство обращения с ним. При желании, задний покрывающий лист может иметь меньший базовый вес (например, базовый вес менее 45 фунтов/MSF, например, от около 33 фунтов/MSF (161,0 г/м²) до 45 фунтов/MSF (например, от около 33 до около 40 фунтов/MSF (195,1 г/м²)).

[0093] Как упомянуто выше, задний покрывающий лист содержит множество перфорационных отверстий. Множество перфорационных отверстий может быть выполнено на заднем покрывающем листе любым подходящим способом. Как правило, перфорационные отверстия расположены в виде рисунка, например, регулярной сетки или совокупности перфорационных отверстий (см., например, Фиг. 2). Другие структурированные расположения перфорационных отверстий также находятся в пределах объема данного изобретения, и конкретное расположение перфорационных отверстий, показанных на Фиг. 2, не следует рассматривать как ограничивающее. Иллюстративное оборудование для перфорирования одного или более покрывающих листов в гипсокартонной плите способом, совместимым с данным изобретением, описано в публикации заявки на патент США 2018/0065336, которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки.

[0094] Перфорационные отверстия в покрывающем листе имеют форму, размер и плотность перфорации, подходящие для поддержания высыхания и/или повышения адгезии в гипсокартонной плите.

[0095] Как правило, перфорационные отверстия имеют по существу круглую форму. Однако, следует принимать во внимание, что перфорационные отверстия могут иметь альтернативные геометрические формы, например, овальную, треугольную, квадратную, прямоугольную или аналогичные формы. В зависимости от требований для конкретного применения, может присутствовать любая комбинация круглых и некруглых перфорационных отверстий. Может присутствовать любая комбинация некруглых перфорационных отверстий.

[0096] Каждое из перфорационных отверстий в покрывающем(их) листе(ах), в частности, в заднем покрывающем листе, может определять отверстие, имеющее размер, который находится в диапазоне от около 0,005 дюйма (0,013 см) до около 0,1 дюйма (0,254 см) в его наибольшем поперечном размере, предпочтительно, размер от около 0,01 дюйма (0,025 см) до около 0,1 дюйма, а более предпочтительно, размер от около 0,01 дюйма до около 0,02 дюйма (0,051 см). Термин «наибольший поперечный размер» означает наибольший размер, измеренный по каждому перфорационному отверстию в плоскости покрывающего(их) листа(ов). Для круглых перфорационных отверстий наибольший поперечный размер представляет собой диаметр круглого отверстия.

[0097] Перфорационные отверстия в заднем покрывающем листе, как правило, имеют одинаковые размер и форму. Однако, перфорационные отверстия могут иметь смешанные размеры и/или формы. Размеры перфорационных отверстий, одинаковые или разные, могут находиться в любом из диапазонов, указанных выше. Более того, в случае, если по меньшей мере некоторые из перфорационных отверстий имеют разные формы, то может присутствовать первое множество перфорационных отверстий, имеющих первую форму и первый размер, и второе множество перфорационных отверстий, имеющих отличную форму и/или отличный размер. Например, первое множество перфорационных отверстий и второе множество перфорационных отверстий могут иметь разные формы, но по существу одинаковый размер. [0098] Плотность покрытия перфорацией означает количество перфорационных отверстий на единицу площади в заднем покрывающем листе. Перфорационные отверстия, присутствующие в заднем покрывающем листе, имеют подходящую плотность покрытия перфорацией для обеспечения эффективной адгезии со слоем сердечника плиты. Плотность перфорации в покрывающем(их) листе(ах) может составлять от около 5 до около 50 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 0,78 до около 7,75 перфорационных отверстий/см²), предпочтительно от около 12 до около 25 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 1,86 до около 3,88 перфорационных отверстий/см²), например, от около 10 до около 15 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 1,55 до около 2,33 перфорационных отверстий/см²) или, например, от около 15 до около 20 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 2,33 до около 3,1 перфорационных отверстий/см²).

[0099] Как правило, перфорационные отверстия занимают от 0,1 до 10%, более типично, от 0,5 до 5% поверхности заднего покрывающего листа.

[00100] Системы

[00101] На Фиг. 3 проиллюстрирован вид в перспективе типичной системы 30 наружной листовой обшивки, которая может быть использована в наружной стеновой системе по данному изобретению. На Фиг. 3 проиллюстрирован «каркас» 32 стенки металлической стойки, который включает в себя множество металлических стоек 34, верхнюю направляющую 36 и нижнюю направляющую 38. Гипсокартонные плиты 10 (Фиг. 1) могут быть прикреплены любым известным способом к одной или обеим сторонам металлических стоек 34, чтобы закрыть стену и сформировать внутреннюю поверхность или поверхности стены или потолка. Типовой «каркас» стены с металлическими стойками может быть изготовлен в соответствии с патентом США №6694695, выданным Коллинзу (Collins) и соавт., включенным в данный документ посредством ссылки, который подходит для комбинации с внешней панелью обшивки для получения системы наружных стен по данному изобретению. Эта система металлического каркаса предложена просто как иллюстративная, поскольку также могут быть использованы другие металлические каркасы. Кроме того, в альтернативном варианте каркасная стена может содержать деревянные стойки.

[00102] Приведенные ниже примеры дают дополнительное пояснение для данного изобретения, но, безусловно, не должны рассматриваться как ограничивающие его объем.

ПРИМЕРЫ

[00103] Готовили составы гипсового сердечника (суспензии) с высокой концентрацией различных солей, как указано в таблице 1. Источником хлорид-анионов (образцы №1 - №4) были хлорид натрия (NaCl), хлорид магния (MgCl₂) или хлорид кальция (CaCl₂). Каждый из образцов №1-№4 также содержал триметафосфат натрия (ТМР). Чтобы испытать влияние ТМР на инсоляцию других солей, образцы №5 и №6 содержали только ТМР.

[00104] Для перфорированного бумажного листа, испытанного в этих примерах, расстояние между соседними перфорационными отверстиями составляло дюйма (0,635 см). Диаметр перфорационных отверстий составлял около 0,01-0,02 дюйма (около 0,0254 до 0,0508 см).

[00105] Изготавливали конверты 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см) с использованием бумаги Manila (48#/MSF) в качестве переднего покрывающего листа и бумаги Newsline (42#/MSF) в качестве заднего покрывающего листа. Перед заливкой составов суспензии (таблица 1) в конверт, половину бумаги Newsline (6 дюймов x 12 дюймов (15,24 x 30,48 см)) перфорировали с использованием перфоратора для стеновых панелей, как показано на Фиг. 4. Расстояние между соседними перфорационными отверстиями составлялодюйма (0,635 см). Диаметр перфорационных отверстий составлял около 0,01-0,02 дюйма (около 0,0254 до 0,0508 см).

[00106] Составы суспензии (таблица 1) готовили посредством вымачивания сухих порошков в растворе в течение 10 секунд и перемешивания в течение 10 секунд в смесителе Hobart, после чего инжектировали полученную пену в течение 8 секунд и перемешивали еще 2 секунды. Полученную таким образом суспензию выливали в каждый из конвертов. После схватывания и затвердевания суспензии, конверт герметично закрывали с использованием бумажной ленты. Герметично закрытую плиту сушили при 450°F (232,2°С) в течение 20 минут, а затем перемещали в печь с температурой 350°F (176,7°С). После сушки при 350°F в течение 15 минут, плиту дополнительно сушили при 110°F (43,3°С) в течение ночи.

[00107] Результаты перфорации заднего покрывающего листа оценивали методом Х-образного надреза для проверки сцепления бумаги с сердечником. На задней бумаге готовых образцов стеновых плит делали несколько Х-образных надрезов. По меньшей мере два Х-образных надреза делали в перфорированном участке задней бумаги и по меньшей мере два Х-образных надреза делали в неперфорированном участке (Фиг. 4). Размер Х-образного надреза составлял приблизительно 2 дюйма x 2 дюйма (5,08 см x 5,08 см). От центра надреза отклеивали бумагу. Образцы оценивали качественно в сравнении друг с другом, оценивая количество бумаги, остающейся на гипсовом сердечнике с одной стороны задней бумаги по сравнению с другой (т.е. перфорированные участки по сравнению с неперфорированными участками). При хорошей адгезии к гипсовому сердечнику, на сердечнике остается тонкий слой бумаги. И наоборот, если имеется плохая адгезия к сердечнику, то бумага отслаивается от сердечника и оставляет большую часть сердечника открытой.

[00108] На Фиг. 5-9 проиллюстрированы фотографии, демонстрирующие влияние различных солей на адгезию внутри гипсокартонных плит по изобретению, имеющих или не имеющих перфорацию в заднем покрывающем листе.

[00109] На Фиг. 5-8 проиллюстрированы фотографии образцов плит №1 - №4, соответственно.

[00110] На Фиг. 5 проиллюстрировано влияние перфорации на образец плиты №1 размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), содержащей 600 м.д. Cl^- из NaCl.

[00111] На Фиг. 6 проиллюстрировано влияние перфорации на образец плиты №2 размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), содержащей 800 м.д. Cl^- из NaCl.

[00112] На Фиг. 7 проиллюстрировано влияние перфорации на образец плиты №3 размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), содержащей 800 м.д. Cl^- из CaCl₂.

[00113] На Фиг. 8 проиллюстрировано влияние перфорации на образец плиты №4 размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), содержащей 800 м.д. Cl^- из MgCl₂.

[00114] На Фиг. 5-8 для образцов плит №1 №4 показана меньшая степень отделения бумаги в перфорированном участке заднего покрывающего листа по сравнению с неперфорированным участком. В перфорированном участке присутствовал менее открытый гипс из-за меньшей степени отделения бумаги. Таким образом, при каждой концентрации всех испытанных солей, в перфорированном участке заднего покрывающего листа была реализована улучшенная адгезия к слою сердечника плиты.

[00115] На Фиг. 9 проиллюстрировано влияние перфорации и отсутствия перфорации на плиту размером 12 дюймов x 12 дюймов x 1/2 дюйма (30,48 см x 30,48 см x 1,27 см), имеющую гипсовый сердечник, изготовленный из штукатурного гипса, содержащего 30 м.д. Cl^- из NaCl на миллион частей полугидрата сульфата кальция. Этот штукатурный гипс представляет собой обычный штукатурный гипс с низким содержанием хлоридной соли. На Фиг. 9 в экспериментальном образце плиты №5 использовался покрывающий лист, имеющий перфорационные отверстия. На Фиг. 9 в контрольном образце плиты №6 использовался покрывающий лист, не имеющий перфорационных отверстий.

[00116] Сравнение экспериментального образца плиты №5 по Фиг. 9 и образца плиты №6 по Фиг. 9 показывает, что при использовании низкого содержания хлоридов, перфорационные отверстия не улучшали адгезию в такой степени, как в образцах с высоким содержанием хлоридов.

[00117] Вышеизложенное представляет собой просто примеры по изобретению. Рядовому специалисту в данной области техники будет понятно, что каждый из этих примеров может быть использован в различных комбинациях с другими аспектами изобретения, предложенными в данном документе.

ПУНКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00118] Следующие пункты описывают различные аспекты данного изобретения:

[00119] Пункт 1. Гипсокартонная плита, содержащая:

слой сердечника плиты, содержащий затвердевший гипс;

передний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте с первой лицевой стороной слоя сердечника плиты; и

задний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте со второй лицевой стороной слоя сердечника плиты;

при этом слой сердечника плиты расположен между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, а задний перфорированный бумажный покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него; и

при этом слой сердечника плиты получен в результате затвердевания водной суспензии, содержащей воду и штукатурный гипс, между первым покрывающим листом и вторым покрывающим листом, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, а водная суспензия содержит:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

воду при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1.

[00120] Пункт 2. Гипсокартонная плита по п. 1, в которой передний

покрывающий лист является передним бумажным покрывающим листом, а задний покрывающий лист является задним бумажным покрывающим листом.

[00121] Пункт 3. Гипсокартонная плита по п. 1 или 2, в которой множество перфорационных отверстий расположено в виде рисунка.

[00122] Пункт 4. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой множество перфорационных отверстий имеет по существу круглую форму.

[00123] Пункт 5. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой каждое перфорационное отверстие определяет отверстие размером в диапазоне от около 0,005 дюйма до около 0,1 дюйма (от около 0,0127 см до 0,254 см).

[00124] Пункт 6. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой каждое перфорационное отверстие определяет отверстие размером в диапазоне от около 0,01 дюйма до около 0,02 дюйма (от около 0,0254 см до 0,0508 см).

[00125] Пункт 7. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой задний покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от около 5 перфорационных отверстий/дюйм² до около 50 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 0,78 до около 7,75 перфорационных отверстий/см²).

[00126] Пункт 8. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой задний покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от около 12 перфорационных отверстий/дюйм² до около 25 перфорационных отверстий/дюйм² (от около 1,86 до около 3,88 перфорационных отверстий/см²).

[00127] Пункт 9. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой слой сердечника плиты имеет область низкой плотности и по меньшей мере одну область высокой плотности, причем по меньшей мере одна область высокой плотности расположена в виде слоя между областью низкой плотности и передним покрывающим листом или задним покрывающим листом.

[00128] Пункт 10. Гипсокартонная плита по п. 9, в которой область низкой плотности расположена между первой областью высокой плотности, расположенной в виде первого слоя в контакте с передним покрывающим листом, и второй областью высокой плотности, расположенной в виде второго слоя в контакте с задним покрывающим листом.

[00129] Пункт 11. Гипсокартонная плита по п. 9 или 10, в которой область низкой плотности образована из вспененной гипсовой суспензии и содержит в себе множество пустот.

[00130] Пункт 12. Гипсокартонная плита по любому из предшествующих пунктов, в которой затвердевший гипс образован из синтетического гипса, содержащего одну или более хлоридных солей, причем указанные хлоридные соли обеспечивают по меньшей мере часть указанных хлорид-анионов.

[00131] Пункт 13. Гипсокартонная плита по п. 12, в которой водная суспензия содержит от около 1000 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция.

[00132] Пункт 14. Способ изготовления гипсокартонной плиты, включающий:

приготовление водной суспензии, содержащей смесь воды и штукатурного гипса, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, а водная суспензия содержит смесь из:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 м.д. до около 3000 м.д. хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

воды при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1;

распределение водной суспензии между передним покрывающим листом и задним покрывающим листом, причем каждый покрывающий лист имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность;

при этом задний покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него, и водная суспензия находится в контакте с внутренними поверхностями переднего покрывающего листа и заднего покрывающего листа;

затвердевание полугидрата сульфата кальция с образованием панели, содержащей слой гипсового сердечника, содержащий дигидрат сульфата кальция;

сушку панели и нарезание панели на гипсокартонную плиту, имеющую один или более заданных размеров.

[00133] Пункт 15. Способ по п. 14, дополнительно включающий: выполнение множества перфорационных отверстий в заднем покрывающем листе с использованием устройства для перфорации стеновой панели.

[00134] Пункт 16. Способ по п. 14 или 15, в котором множество перфорационных отверстий присутствует в заднем покрывающем листе до того, как задний покрывающий лист приводят в контакт с водной суспензией.

[00135] Пункт 17. Способ по п. 14 или 15, в котором бумага для заднего бумажного покрывающего листа подается с валика с множеством перфорационных отверстий, имеющихся в заднем покрывающем листе до того, как задний покрывающий лист приводят в контакт с водной суспензией.

[00136] Пункт 18. Способ по любому из пп. 14-17, в котором по меньшей мере часть водной суспензии находится во вспененном состоянии, когда она распределена между передним покрывающим листом и задним покрывающим листом.

[00137] Пункт 19. Способ по п. 18, в котором первую часть водной суспензии распределяют в невспененном состоянии в качестве первой области высокой плотности в форме слоя, который находится в контакте с передним покрывающим листом, а вторую часть водной суспензии распределяют во вспененном состоянии в качестве области низкой плотности, которая находится в контакте с первой областью высокой плотности.

[00138] Пункт 20. Способ по п. 19, в котором область низкой плотности расположена между первой областью высокой плотности и второй областью высокой плотности в форме слоя, который находится в контакте с задним покрывающим листом.

[00139] Пункт 21. Способ по любому из пп. 14-20, в котором полугидрат сульфата кальция содержит синтетический гипс, содержащий одну или более хлоридных солей.

[00140] Пункт 22. Стеновая система, содержащая каркас, к которому прикреплена по меньшей мере одна гипсокартонная плита по любому из пп. 1-13, при этом внешняя поверхность переднего покрывающего листа обращена в сторону от каркаса.

[00141] Пункт 23. Стеновая система по п. 22, в которой гипсокартонная плита находится на внутренней стене или потолке здания.

[00142] Пункт 24. Стеновая система по п. 22 или 23, в которой каркас выполнен из дерева.

[00143] Пункт 25. Стеновая система по п. 22 или 23, в которой каркас выполнен из металла.

[00144] Пункт 26. Стеновая система по любому из пп. 22-25, в которой по меньшей мере одна гипсокартонная плита прикреплена к каркасу посредством одного или более из винтов, гвоздей или клея.

[00145] Для рядовых специалистов в данной области техники варианты конкретно раскрытого изобретения могут стать очевидными после прочтения предшествующего описания. Авторы изобретения ожидают, что квалифицированные специалисты будут использовать такие варианты в соответствующих случаях, и авторы изобретения предполагают, что изобретение будет осуществлено на практике иным образом, чем конкретно описано в данном документе. Соответственно, данное изобретение содержит все изменения и эквиваленты предмета изобретения, перечисленные в прилагаемой к данному документу формуле изобретения, согласно нормам действующего законодательства. Более того, изобретением охватывается любое сочетание вышеописанных элементов во всех их возможных вариациях, если в данном документе не указано иное, либо это явно не противоречит контексту.

[00146] Все ссылки, упомянутые в данном документе, тем самым являются включенными посредством ссылки в аналогичной степени, как и в случае индивидуального и отдельного указания по каждой ссылке о включении ее содержания в виде ссылки и его изложения в данном документе во всей его полноте.

[00147] Подразумевается, что термины, приведенные в единственном числе и в виде термина «по меньшей мере один», а также подобные ссылки в контексте описания данного изобретения (особенно в контексте нижеследующей формулы изобретения) охватывают как единственное, так и множественное число, если в данном документе не указано иное, либо если это явно не противоречит контексту. Использование термина «по меньшей мере один», за которым следует перечисление одного или большего количества элементов (например, «по меньшей один из А и В»), следует понимать, как один элемент, выбранный из перечисленных элементов (А или В) или любую комбинацию из двух или большего количества перечисленных элементов (А и В), если в данном документе не указано иное, либо если это явно не противоречит контексту. «Сцепление» не означает, что два слоя находятся в прямом контакте. Подразумевается, что термины «содержащий», «имеющий», «включающий» и «имеющий в своем составе» представляют собой неограничивающие термины (т.е. означающие «включая, но не ограничиваясь этим»), если не указано иное. Перечисление диапазонов значений в данном документе предназначено для использования в качестве символического способа индивидуальной ссылки на каждое отдельное значение, принадлежащее данному диапазону, если в данном документе не указано иное, при этом каждое отдельное значение включено в описание аналогично индивидуально указанному в данном документе. Все способы, описанные в данном документе, могут быть выполнены в любом приемлемом порядке, если иное не указано в данном документе либо явно не противоречит контексту. Использование любых и всех примеров или типичных формулировок (например, «например»), приведенных в данном документе, предназначено исключительно для лучшей иллюстрации изобретения и не налагает ограничений на объем изобретения, если не утверждается иное. Ни одна формулировка в описании не подразумевает указания ни на один не заявляемый элемент, как существенный для практической реализации изобретения.

Изобретение относится к гипсокартонной плите, сформированной из синтетического гипса и других источников гипса, имеющих высокие концентрации хлоридной соли, а также к способу изготовления гипсокартонной плиты по меньшей мере с перфорированным задним покрывающим листом, а также стеновая система, где применяется гипсокартонная плита. Технический результат заключается в улучшении адгезии между слоем сердечника плиты, содержащим большое количество посторонних солей, и одним или более покрывающими листами, в частности задним покрывающим листом. Плоская гипсокартонная плита содержит слой сердечника плиты, содержащий затвердевший гипс; передний бумажный покрывающий лист, причем передний бумажный покрывающий лист свободен от множества перфорационных отверстий; и задний бумажный покрывающий лист, имеющий множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него; причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, и водная суспензия содержит: по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе, от около 500 частей по массе до около 3000 частей по массе хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и воду при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1, причем задний покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от около 0,78 перфорационных отверстий/см² (около 5 перфорационных отверстий/дюйм²) до около 7,75 перфорационных отверстий/см² (около 50 перфорационных отверстий/дюйм²). 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл.

1. Плоская гипсокартонная плита, содержащая:

слой сердечника плиты, содержащий затвердевший гипс;

передний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте с первой лицевой стороной слоя сердечника плиты, причем передний бумажный покрывающий лист свободен от множества перфорационных отверстий; и

задний бумажный покрывающий лист, имеющий внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, причем внутренняя поверхность находится в контакте со второй лицевой стороной слоя сердечника плиты;

при этом слой сердечника плиты расположен между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, и задний бумажный покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него; и

при этом слой сердечника плиты получен в результате затвердевания водной суспензии, содержащей воду и штукатурный гипс, между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, и водная суспензия содержит:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 частей по массе до около 3000 частей по массе хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

воду при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1,

причем задний покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от около 0,78 перфорационных отверстий/см² – около 5 перфорационных отверстий/дюйм² до около 7,75 перфорационных отверстий/см² – около 50 перфорационных отверстий/дюйм².

2. Плита по п. 1, в которой водная суспензия содержит:

по меньшей мере 90% мас. полугидрата сульфата кальция на сухой основе, причем водная суспензия содержит от около 500 частей по массе до около 2000 частей по массе хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

причем каждое перфорационное отверстие имеет размер отверстия в диапазоне от около 0,0254 см – около 0,01 дюйма до около 0,0508 см – около 0,02 дюйма.

3. Плита по п. 1, в которой каждое перфорационное отверстие имеет размер отверстия в диапазоне от около 0,0127 см – около 0,005 дюйма до около 0,254 см – около 0,1 дюйма.

4. Плита по п. 1, в которой задний бумажный покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от 1,86 перфорационных отверстий/см² – 12 перфорационных отверстий/дюйм² до 3,88 перфорационных отверстий/см² – 25 перфорационных отверстий/дюйм².

5. Плита по п. 1, в которой затвердевший гипс образован из синтетического гипса, содержащего одну или более хлоридных солей, причем указанные хлоридные соли обеспечивают по меньшей мере часть указанных хлорид-анионов.

6. Плита по п. 5, в которой водная суспензия содержит от около 1000 частей по массе, до около 3000 частей по массе хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция.

7. Способ изготовления плоской гипсокартонной плиты по п. 1, включающий: приготовление водной суспензии, содержащей смесь воды и штукатурного гипса,

причем штукатурный гипс содержит полугидрат сульфата кальция, а водная суспензия содержит смесь из:

по меньшей мере 60% мас. указанного полугидрата сульфата кальция на сухой основе,

от около 500 частей по массе до около 3000 частей по массе хлорид-анионов на 1000000 частей по массе указанного полугидрата сульфата кальция, и

воды при массовом соотношении воды к полугидрату сульфата кальция от 0,2:1 до 1,2:1;

распределение водной суспензии между передним бумажным покрывающим листом и задним бумажным покрывающим листом, причем каждый бумажный покрывающий лист имеет внутреннюю поверхность и внешнюю поверхность;

при этом задний бумажный покрывающий лист имеет множество перфорационных отверстий, проходящих сквозь него, и водная суспензия находится в контакте с внутренними поверхностями переднего бумажного покрывающего листа и заднего бумажного покрывающего листа, причем задний покрывающий лист имеет плотность покрытия перфорацией в диапазоне от около 0,78 перфорационных отверстий/см² – около 5 перфорационных отверстий/дюйм² до около 7,75 перфорационных отверстий/см² – около 50 перфорационных отверстий/дюйм²;

затвердевание полугидрата сульфата кальция с образованием панели, содержащей слой гипсового сердечника, содержащий дигидрат сульфата кальция;

сушку панели и нарезание панели на гипсокартонную плиту, имеющую один или более заданных размеров.

8. Способ по п. 7, дополнительно включающий: выполнение множества перфорационных отверстий в заднем бумажном покрывающем листе с использованием устройства для перфорации стеновой панели.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что бумага для заднего бумажного покрывающего листа подается с валика с множеством перфорационных отверстий, имеющихся в заднем бумажном покрывающем листе до того, как задний бумажный покрывающий лист приводят в контакт с водной суспензией.

10. Стеновая система, содержащая каркас стены, к которому прикреплена по меньшей мере одна гипсокартонная плита по п. 1, при этом задний бумажный покрывающий лист расположен в контакте с каркасом стены, и внешняя поверхность переднего покрывающего листа обращена в сторону от каркаса.