NO791998L - Fremgangsmaate til fremstilling av en gipsplate - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte til fremstilling av

en gipsplate".

Denne oppfinnelse angår forbedringer ved fremstilling av gipsplater. '

Gips, eller kalsiumsulfat-hemihydrat, finnes i flere former; den foreliggende beskrivelse befatter seg med to av disse, nemlig a-hemihydrat og B-hemihydrat. De kan fremstilles av naturlig eller kjemisk produsert gips, enten ved kalsinering, hvorved (3-hemihydratet erholdes, eller ved behandling i autoklav, hvorved a-hemihydratet erholdes.

Fremstillingen av a-hemihydrat krever mindre energitilførsel enn fremstilling av B-hemihydrat, sistnevnte er tilsvarende dyrere enn a-formen. Det vil således være økonomisk fordelaktig å fremstille gipsplater av a-hemihydratet, men ved forsøk på å gjøre dette på liknende måte som ved den konvensjonelle metode, dvs. B-hemihydrat-metoden, gjør flere vanskeligheter seg gjeldende, som forklart nedenfor.

Det er vanlig å fremstille gipsplatematerialet

ut fra en oppslemning av B-hemihydrat. Det er da hensiktsmessig å fremstille en oppslemning som inneholder 0,7-0,9 vektdeler vann pr. 1,0 vektdel B~hemihydrat med tilsetning av skum.. En slik oppslemning inneholder tilstrekkelig vann for utvikling av sterke papir-til-kjerne-bindinger i gipsplaten. Den har dessuten en passende viskositet for bibehold av det tilsatte skum i en homogen grunnmasse. Det er konvensjonelt å inkorporere skum i oppslemningen, slik at den resulterende gipsplate får en akseptabel kjernedensitet, dvs. at en ferdig

plate med tykkelse 9,5 mm har en kvadratmetervekt på 6,5-10,5 kg (verdiene er fremkommet som en kombinasjon av forskriftene ifølge B.S.S. 1230 og DIN 18180).

Når a-hemihydrat anvendes istedenfor 3-hemihydrat, vil et vanh/gips-forhold i det nevnte område 0,7-0,9 til 1,0 gi en utilstrekkelig viskøs oppslemning for skumretensjon. Som følge herav vil en del av det tilsatte skum gå tapt, platedensiteten blir høyere enn ønsket, og platen er ikke-homogen over sin tykkelse. En løsning på vanskeligheten er å anvende et noe høyere vann/gips-forhold (over 1:1) for å redusere densiteten av den endelige plate til et akseptabelt nivå. Denne foranstaltning har imidlertid den ulempe at den medfører økte energiomkostninger på.grunn av den økte mengde fritt vann i den herdnede masse, hvilket vann må fjernes ved tørking for oppnåelse av den endelige gipsplate. Det at de resulterende oppslemninger vil være meget lettflytende, gjør dem dessuten vanskelige å arbeide med. På den annen side, hvis vann/gips-forholdet reduseres til under 0,4, får man be-tydelige vanskeligheter med å utvikle og opprettholde aksep-table papir-til-kjerne-bindinger, mens derimot meget tilfreds-stillende skumretensjon og hensiktsmessig oppslemningsdensitet kan oppnås. Lave vann/gips-forhold med derav følgende lave tørkekostnader er imidlertid fordelaktige sammenliknet med de høye forhold som er påkrevet ved anvendelse av (3-hemihydrat.

Det er et formål med oppfinnelsen å fjerne de vanskeligheter som er forbundet med gipsplatefremstilling ut fra a-hemihydrat, ved angivelse av foretrukne prosessbetingel-ser som reduserer ovennevnte vanskeligheter.

Det.ble nå funnet at en gipsplate med akseptabel platedensitet så vel som god gips-til-papir-adhesjon kan fremstilles ved anvendelse av en skumholdig oppslemning som om-fatter vann og a-hemihydrat i et vektforhold i området 0,4:1 til 1:1 forutsatt at oppslemningen i de tilfeller hvor området er 0,65:1 til 1:1, dessuten inneholder en leire som er i stand til å gjøre oppslemningen tiksotrop eller pseudoplastisk, hvilket bidrar til retensjon av skummet i en.homogen grunnmasse.

Oppfinnelsen tilveiebringer således en fremgangsmåte til fremstilling av gipsplater, hvilken fremgangsmåte går ut på at man tilbereder en gipsoppslemning ved å blande vann med a-hemihydrat i et forhold i området 0,4-1,0 vektdel vann pr. vektdel a-hemihydrat og, når det nevnte forhold ligger i området 0,65-1,0, dessuten inkorporerer i oppslemningen en leire som er i stand til å gjøre oppslemningen tiksotrop eller pseudoplastisk, idet også et konvensjonelt skum inkorporeres i oppslemningen.

Leiren er fortrinnsvis en gelerende leire. Spesielt godt egnede leirer kan utvelges fra den klasse som består av attapulgitt, bentonitt og sepiolitt. Mengden av leiren, besert på oppslemningens vekt, er hensiktsmessig i området 0,1-5% .

En foretr.ukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen innbefatter de suksessive trinn å tilsette leiren til den beregnede mengde av vann, agitere den resulterende blanding for fremstilling av en ensartet suspensjon, innblande a-hemihydratet og inkorporere et passende volum av skum. Ved forhold mellom vann og hemihydratet under 0,65 (dvs. 0,4-0,65) er leire ikke nødvendig, og tørkekostnadene er lave. Når leire anvendes, blir forholdsområdet 0,65-1,0 tilgjengelig for gipsplateproduksjon.

Skummet inkorporeres fortrinnsvis i et mengde-forhold som ligger i området 0,1-0,7 liter skum pr. kg oppslemning. Egnede skum, eller skumdannende overflateaktive stoffer, er tilgjengelige i handelen.

De følgende eksempler på utførelsesformer av oppfinnelsen vil ytterligere belyse denne.

EKSEMPEL 1

Gipsplatemateriale ble fremstilt som følger:

700 kg kalsiumsulfat-a-hemihydrat, som var fremstilt ved behandling i autoklav, ble blandet med 350 kg vann ved hjelp av en for oppslemninger vanlig blandeapperatur. Vektforholdet mellom vann og gips var således 0,5. Skum med en spesifikk vekt på 0,12 ble tilsatt til oppslemningen i mengder tilsvarende 0,3 liter skum pr. kg a-hemihydrat (dvs. 0,2 liter pr. kg oppslemning, eller 0,2 m pr. 1 000 kg oppslemning) hvorved det erholdes en homogen skum-gips-oppslemning.

Oppslemningen ble på konvensjonell måte påført

en kontinuerlig vandrende papirbane. En annen papirbane ble lagt oppå laget av oppslemning på kontinuerlig måte, hvorved det erholdtes en kontinuerlig strimmel av våt gipsplatemateriale. Resten av prosessen er velkjent for fagfolk på området.

Den endelige plate hadde en vekt på 7,5 kg/m 2, hvilket viser at ca. 100 volum% ekstra skum ble dannet i oppslemningsblandeinnretningen. Papir-ti1-kjerne-bindingen var meget god, og platematerialet var uten bølger.

Platedimensjonene var 2480 mm x 1200 x 9,5 mm. Fordelingen av bobler gjennom gipskjernen var særdeles god.

Den gjennomsnittlige bruddfasthet for platematerialet var

650 Newton i L-retningen og 210 Newton i X-retningen.

EKSEMPEL 2

100 kg attapulgitt-leire (selges av Floridin Inc., USA under varemerket "Min-U-Gel" 200) ble tilsatt til 4300 kg vann i en beholder forsynt med agiteringsutstyr. Suspensjonen ble agitert kraftig i ca. 1 time og ble deretter overført til en oppslemningsblandeinnretning, hvor 6300 kg a-hemihydrat, retardert til en forhåndsbestemt grad, ble tilsatt og det hele blandet til en homogen oppslemning på kontinuerlig måte, mens det ble ført fremover til et platefremstillingsanlegg og der omdannet til gipsplatemateriale ved en i og for seg kjent prosess. Det vann/gips-forhold som ble anvendt ved fremstillingen av oppslemningen, var således 4300/6300 eller 0,68.

Ved denne fremgangsmåte ble det produsert 285 plater med en bredde på 1200 mm, en tykkelse på 9,5 mm og en lengde pa 2480 mm, og med en vekt på 9,0 kg/m 2.

Den fordelaktige fysikalske tilstand av oppslemningen ble åpenbar umiddelbart nedstrøms for oppslemnings-blanderen, idet oppslemningen forble ubevegelig på det nedre lag av papir, klar for påføring av det øvre lag. Den hadde liten eller ingen tendens til å flyte over papirets kanter. Oppslémningens tykkelse var ensartet og endret seg ikke

senere.

For sammenlikningsformål ble den i eksemplet ovenfor beskrevne fremgangsmåte gjentatt med en mindre charge / hvor tilsetningen av den gelerende leire og den påfølgende agitering av leirsuspensjonen ble sløyfet. Viskositeten av oppslemningen på det tidspunkt da den ble agitert og påført papiret, viste seg å være omtrent den samme som i dette eksempel. Viskositeten etter passasje gjennom blanderen ble imidlertid funnet å ha øket i mindre grad enn viskositeten av den oppslemning' som ble fremstilt med anvendelse av leire,

på grunn av den langt høyere pseudoplastisitet av sistnevnte oppslemning. Den lave pseudoplastisitet førte til at oppslemningen fløt ut over kantene av papiret.

EKSEMPEL 3

Den i første avsnitt i eksempel 2 beskrevne fremgangsmåte ble gjentatt. I det siste stadium eller opp-slemningsblandestadiet, og umiddelbart før oppslemningen ble påført på papirbanen på formningsbordet, ble et skum fremstilt ved at luft ble blåst gjennom en 1,34% oppløsning av Millifoam, et overflateaktivt middel, tilsatt til oppslemningen i en

-2 3

mengde tilsvarende 16,2 x 10 m skum pr. 1000 kg oppslemning.

De ferdige gipsplater hadde i dette tilfelle en vekt på 7,5 kg/m 2 og dimensjonene 2480 mm x 1200 mm x 9,5 mm, som før. Luftboblene var jevnt fordelt gjennom platens tykkelse. Det øvre lag av papir klebet like fast som det nedre.

For sammenlikningsformål ble en.mindre charge av oppslemning fremstilt og behandlet som beskrevet i eksemplet ovenfor, dog uten anvendelse av attapulgitt-leire. Oppslemningens viskositet på formingsbordet var vesentlig lavere enn viskositeten av oppslemningen i eksempel 3, slik at en del fløt over kantene av det nedre lag av papir. Skummet undergikk betydelig separasjon under tyngdekraftens virkning før herdning kunne finne sted, og det øvre lag av papir klebet dårlig. Noe skum, som nådde den øvre overflate av oppslemningen, gikk tapt, og tykkelsen av platen begynnte å avta. For å motvirke dette ble beltehastigheten redusert inntil den ønskede platetykkelse på 9,5 mm var re-etablert, men de dannede plater hadde ikke lenger den tilsiktede vekt

på 7,5 kg/m , men en vesentlig høyere vekt. Det var således anvendt en unødig stor mengde (på vektbasis) av gips for en

tilsvarende produksjon uttrykt som plater pr. tidsenhet, og ytterligere produksjonstid pr. plate gikk med sammenliknet med resultatene i eksempel 3.

For ytterligere å belyse virkningen av tilsetning av leire til gipsoppslemning ble vannbehovet bestemt ved fremgangsmåten ifølge British Standard Specification No. 1191: Part 1, for en gips som krever lite vann, med varierende andeler av attapulgitt-leire. Før fremstillingen av gips-vann-oppslemningen ble leiren blandet med vannet i en kraftig blander. Resultatene er vist i tabellen nedenfor.

Det vil ses at vannbehovet øker med andelen av gelerende leire i oppslemningen.

Ytterligere påvisning av andelene av med hensikt fortykkede oppslemninger, innbefattet oppslemninger fremstilt i henhold til oppfinnelsen, ble utført som følger: Gipsoppslemninger ble fremstilt av autoklav-behandlet gips (vannbehov, 39) og vann i et vann/gips-vektforhold på 0,65. Oppslemningene ble i alle forsøkene retardert med natriumcitrat for å hindre herdning under viskositets-målingen. Før dannelsen av oppslemningen ble forskjellige additiver blandet med vannet som vist i tabellen nedenfor.

Viskositeten ble så målt ved hjelp av et Brookfield-viscosimeter over et område for spindelrotasjonshastighet. Resultatene er vist i tabellen, hvor additiv-mengdene er gitt i vekt% av tørr a-hemihydrat.

Den langt hurtigere økning av den tilsynelatende . viskositet med avtagende spindelrotasjonshastighet er be-tegnende for den høyere pseudoplastisitet hos gipsoppslemninger som inneholder attapulgitt-leire, sammenliknet med oppslemninger som ikke inneholder additiv. Andre gelerende leirarter, herunder bentonitt og sepiolitt, virker i hovedsak like sterkt som attapulgitt.

Metylcellulose er et kjent fortykningsmiddel for gipsoppslemninger. Av denne grunn ble en oppslemning inne-holdende 0,25% metylcellulose (MC-3000) tatt med. Resultatene viser at dette materialet har en liknende virkning på pseudo-plastisiteten hos gipsoppslemninger som attapulgitt. Attapulgitt er imidlertid tilgjengelig til en pris som er ca. 1/20

av prisen for MC-3000. Det vil herav forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er av betydelig teknisk-økonomisk verdi.

Millifoam, som er nevnt i eksempel 3, leveres

av Millimaster-Onyx International Inc., 23 Just Road, P. 0.

Box 832, Fairfield, New Jersey, USA.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av gipsplatemateriale, karakterisert ved at man frem-stiller en gipsoppslemning ved å blande vann med a-hemihydrat i et forhold i området 0,4-1,0 vektdel vann pr. vektdel a-hemihydrat og, når det nevnte forhold ligger i området 0,65-1,0, ytterligere inkorporerer i oppslemningen en leire som er i stand til å gjøre oppslemningen tiksotrop eller pseudoplastisk, idet et konvensjonelt skum også inkorporeres i oppslemningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at leiren er en gelerende leire.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at leiren er attapulgitt og/eller bentonitt og/eller sepiolitt.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at andelen av leire er i området 0,1-5 vekt%. av oppslemningen.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at man tilsetter leire til den beregnede mengde vann, agiterer den resulterende blanding for fremstilling av en ensartet suspensjon og deretter inn-blander a-hemihydratet.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at forholdet mellom vann og hemihydrat ligger i området 0,4-0,6 vektdel vann pr. vektdel hemihydrat, og at leire ikke inkorporeres i oppslemningen.

7. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at skummet blandes med oppslemningen i et forhold slik valgt at det gir en på forhånd bestemt platedensitet.

8. Fremgangsmåte til fremstilling av gipsplatemateriale hovedsakelig som beskrevet under henvisning til eksemplene.

9. Gipsplatemateriale fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav.