Гипсосодержащее изделие, имеющее повышенное сопротивление постоянной деформации, способ и состав для его изготовления

Гипсосодержащее изделие, имеющее повышенное сопротивление постоянной деформации, способ и состав для его изготовления

Реферат

 

В изобретении предложены гипсосодержащее отвержденное изделие, имеющее повышенное сопротивление постоянной деформации, и способ его изготовления, включающий получение смеси материала на основе сульфата кальция, воды и достаточного количества одного или более улучшающих агентов, выбираемых из концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных элементов фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждые из которых содержат 2 или более структурных элементов фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса. Технический результат - получение гипсосодержащих изделий, имеющих повышенные прочность, сопротивление постоянной деформации и стабильность размеров. 6 н. и 42 з.п. ф-лы, 19 табл., 5 ил.

Изобретение относится к способу изготовления и составу гипсосодержащих отвержденных изделий, например, гипсовых панелей, упрочненных гипсовых композитных панелей, штукатурки, подвергаемых механической обработке материалов, материалов для обработки стыков и звукоизолирующих плиток и к способам их получения и их составам. Более конкретно, изобретение включает такие отвержденные гипсосодержащие изделия, которые имеют повышенное сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу) за счет применения одного или нескольких улучшающих агентов. В некоторых предпочтительных вариантах изобретения предусмотрено изготовление таких изделий посредством гидратации прокаленного гипса в присутствии улучшающего агента, который обеспечивает у отвержденных гипсовых материалов, полученных путем такой гидратации, повышенную прочность, сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу) и стабильность размеров (например, отсутствие усадки в процессе сушки отвержденного гипса). Улучшающий агент обеспечивает также повышение других свойств и преимуществ при получении гипсосодержащих отвержденных изделий. В другом варианте изобретения отвержденный 2 гипс обрабатывают одним или несколькими улучшающими агентами для получения, если не такой же, то подобной, повышенной прочности сопротивления непрерывной деформации (например, сопротивления прогибу), стабильности размеров и улучшение других свойств и преимуществ гипсосодержащих изделий. В некоторых вариантах изобретения гипсосодержащее отвержденное изделие в соответствии с настоящим изобретением содержит относительно высокие концентрации солей хлористоводородной кислоты, однако исключающее вредное влияние таких концентраций солей в гипсосодержащих изделиях.

Многие хорошо известные полезные изделия содержат отвержденный гипс (дигидрат сульфата кальция) как важный, а часто как основной компонент. Например, отвержденный гипс является основным компонентом покрытых бумагой гипсовых панелей, используемых в типовых конструкциях внутренних стен и потолков сухой кладки в зданиях (см., например, патенты США №4009062 и 2985219). Он является также основным компонентом композитных панелей и изделий из гипса/волокон целлюлозы, как описано в патенте США №5320677. Основную часть состава в продуктах, которыми заполняют и заглаживают стыки между кромками гипсовых панелей часто составляет гипс (см., например, патент США №3297601). Звукоизолирующие плитки, полезные для использования в подвесных потолках могут содержать значительное количество в процентном отношении гипса, как описано, например, в патентах США №5395438 и 3246063. Традиционные виды штукатурки, как правило, например, для использования в покрытии штукатуркой поверхности внутренних стен зданий, обычно зависят главным образом от образования отвержденного гипса. Основную часть состава многих специальных материалов, таких как материалы, полезные для изготовления моделей и форм, которые можно подвергать точной механической обработке, как описано в патенте США №5534059, составляет гипс.

Большинство таких гипсосодержащих изделий получают посредством приготовления смеси прокаленного гипса (полугидрат сульфата кальция и/или ангидрид сульфата кальция) и воды (и других компонентов, по мере необходимости), заливки смеси в форму требуемой конфигурации или на плоскость и выдерживания смеси для затвердевания с образованием отвержденного (т.е. повторно гидратированного) гипса в процессе реакции прокаленного гипса с водой с образованием кристаллической решетки гидратированного гипса (дигидрата сульфата кальция). Это часто сопровождается нагревом до умеренных температур для удаления остатка свободной (непрореагировавшей) воды для получения сухого изделия. Желательна также гидратация прокаленного гипса, чтобы обеспечить образование взаимосвязанных ячеек кристаллической решетки отвержденного гипса, что тем самым придает прочность гипсовой структуре в гипсосодержащем изделии.

Все гипсосодержащие изделия, описанные выше, могут быть эффективными, если повышена прочность кристаллической структуры отвержденного гипса в их компонентах, чтобы получить повышенное сопротивление напряжениям, которые могут возникнуть в них в процессе использования.

Существует также непрерывная тенденция получения множества таких гипсосодержащих изделий, более легких по весу, за счет замены части их основы из отвержденного гипса материалами более низкой плотности (например, со вспученным перлитом или с воздушными порами). В этих случаях возникает необходимость повышения прочности отвержденного гипса выше нормальных уровней, с тем чтобы только сохранить суммарную прочность изделия на уроне исходного продукта с более высокой плотностью, поскольку для получения прочности в изделии с более низкой плотностью в нем присутствует меньше гипсовой массы.

Кроме того, существует потребность в более высоком сопротивлении постоянной деформации (например, сопротивлении прогибу) в структуре большинства из этих гипсосодержащих изделий, особенно в условиях высокой влажности и температуры, или даже нагрузки. Человеческий глаз, как правило, не замечает провисания гипсосодержащей панели при прогибе менее приблизительно 2,54 мм на длине панели 0,61 м. Таким образом, существует потребность в гипсосодержащих изделиях, которые обладают достаточным сопротивлением постоянной деформации на протяжении срока службы таких изделий. Например, гипсосодержащие панели и плитки часто хранят и используют в условиях, при которых они расположены горизонтально. Если кристаллическая структура отвержденного гипса у этих изделий обладает недостаточным сопротивлением постоянной деформации, особенно при высокой влажности и температуре, или даже нагрузки, то изделия могут начать прогибаться на участках между точками, где они прикреплены к нижерасположенной конструкции или опираются на нее. Это может испортить внешний вид и вызвать трудности при использовании изделий. Во многих областях применения гипсосодержащие изделия должны быть способны нести нагрузки, например, отдельные или сосредоточенные нагрузки без заметного прогиба. Таким образом, существует постоянная потребность в получении отвержденного гипса, имеющего повышенное сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу).

Существует также необходимость в более высокой стабильности размеров отвержденного гипса в гипсосодержащих изделиях в процессе их изготовления и промышленного применения. Отвержденный гипс, особенно в условиях изменения температуры и влажности, может давать усадку или расширяться. Например, влага, поглощенная кристаллическими пустотами гипсовой матрицы в гипсовой панели или плитке, находящихся в условиях высокой влажности и температуры, может увеличить связанную с прогибом проблему из-за расширения пропитанной влагой панели. Кроме того, при изготовлении изделий из отверждаемого гипса обычно присутствует значительное количество свободной (непрореагировавшей) воды, выделенной из матрицы после отверждения гипса. Эта свободная вода по существу вся удаляется путем нагрева при умеренных температурах. По мере того как испаряющаяся вода уходит из кристаллических пустот гипсовой матрицы, в матрице возникает тенденция к усадке, вызванной природными силами отвержденного гипса (а именно, вода удерживается отдельными частями блокирующих кристаллов отвержденного гипса в кристаллической решетке, которая затем стремится к более тесному сближению по мере испарения воды).

Если бы такую нестабильность размеров можно было ликвидировать или свести к минимуму, можно было бы получить различные преимущества. Например, при использовании существующих способов получения гипсовых панелей можно было бы изготовить больше продукции, если бы панели не давали усадки в процессе сушки, а нужные гипсосодержащие изделия, предназначенные для поддержания точной формы и размерных пропорций (например, при использовании для изготовления моделей и форм), могли лучше служить для этих целей. Кроме того, например, некоторые виды штукатурки, предназначенные для внутренних поверхностей стен зданий, могут обладать преимуществами за счет отсутствия усадки при сушке, так что штукатурку лучше можно было бы накладывать толстыми слоями без опасности появления трещин, чем необходимости наложения множества тонких слоев с продолжительными паузами, чтобы выполнить соответствующую сушку между наложениями слоев.

Некоторые конкретные виды гипсосодержащих изделий также обнаруживают другие конкретные проблемы. Например, гипсосодержащие изделия с более низкой плотностью получают часто при использовании вспенивающих агентов для образования водяных пузырьков в тесте (текучие водные смеси) из прокаленного гипса, которые образуют соответствующие постоянные поры в изделии, когда произойдет отверждение гипса. Это часто вызывает проблему, поскольку водяной пене присуща нестабильность, и поэтому многие пузырьки могут соединяться и выходить из относительно жидкого теста (подобно пузырькам в гидромассажной ванне) до того, как произойдет отверждение гипса, причем значительные концентрации вспенивающих агентов должны быть использованы для получения требуемой концентрации пор в гипсе, чтобы получить изделие с желаемой плотностью. Это увеличивает расходы и риски неблагоприятного влияния химически активных вспенивающих агентов на другие компоненты и свойства гипсосодержащих изделий. Было бы желательно получить возможность снизить количество вспенивающего агента, необходимого для получения необходимой концентрации пор в гипсосодержащих отвержденных изделиях.

Существует также потребность в новых и улучшенных составах и способах изготовления гипсосодержащих отвержденных изделий, изготовленных из смесей, содержащих высокие концентрации (а именно, по меньшей мере 0,015 вес.% по отношению к весу в смеси материалов на основе сульфата кальция) ионов хлоридов или их солей. Ионы хлоридов или их соли могут быть загрязняющими примесями в самом материале на основе сульфата кальция или в воде (например, в морской воде или в подпочвенной воде, содержащей рассол), используемой в смеси, которую до настоящего изобретения нельзя было использовать для получения гипсосодержащих отвержденных изделий со стабильными свойствами.

Существует также потребность в новых и улучшенных составах и способах обработки отвержденного гипса для повышения прочности, сопротивления постоянной деформации (например, сопротивлении прогибу), и стабильности размеров.

Таким образом, существует постоянная потребность в новых и улучшенных гипсосодержащих изделиях, составах и способах их получения, которые решают, устраняют или сводят к минимуму проблемы, описанные выше. Настоящее изобретение удовлетворяет эти потребности.

Было обнаружено, что гипсосодержащие отвержденные изделия, составы и способы их получения удовлетворяют потребностям, описанным выше. Каждый вариант изобретения удовлетворяет одну или несколько этих потребностей.

Способ изготовления отвержденного, гипсосодержащего изделия, имеющего повышенное сопротивление постоянной деформации, включающий: получение смеси материала на основе сульфата кальция, воды, ускорителя и одного или более улучшающих агентов, выбранных из группы, состоящей из одной или более из следующих кислот или солей, или их анионных групп: триметафосфат натрия, имеющий 6-27 повторяющихся структурных элементов фосфата, тетракалий-пирофосфат, тринатрий-дикалий-триполифосфат, тетранатрий-пирофосфат, триметафосфат алюминия, кислый пирофосфат натрия, полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся структурных элементов фосфата, или полифосфорная кислота, имеющая 2 или несколько повторяющихся структурных элементов фосфорных кислот, причем смесь содержит от приблизительно 0,015 до приблизительно 1,5 вес.% (по отношению к весу материала на основе сульфата кальция в смеси) ионов хлоридов или их солей, и выдерживание смеси при условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса с взаимосвязанными ячейками кристаллической решетки, при этом улучшающий агент или агенты введены в смесь в таком количестве, чтобы содержащее отвержденный гипс изделия имело более высокое сопротивление постоянной деформации чем, если бы улучшающий агент не был введен в смесь, а ускоритель введен в таком количестве, чтобы содержащее отвержденный гипс изделие имело более высокую прочность чем, если бы ускоритель не был введен в смесь.

В способе, в котором концентрация улучшающего агента в смеси может составлять приблизительно от 0,004 до 2,0 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция.

В способе концентрация улучшающего агента в смеси может составлять приблизительно от 0,04 до 0,16 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция.

В способе концентрация улучшающего агента в смеси может составлять приблизительно 0,08 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция.

В способе смесь дополнительно может включать предварительно желатинированный крахмал.

В способе материал на основе сульфата кальция может содержать один или более из: ангидрида сульфата кальция; полугидрата сульфата кальция или ионов кальция и сульфата.

В способе материал на основе сульфата кальция может включать полугидрат сульфата кальция.

В способе улучшающий агент может включать одну или более из следующих солей, или их анионных групп: триметафосфат натрия, имеющий 6-27 повторяющихся структурных элементов фосфатов, и полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся структурных элементов фосфатов.

В способе смесь может содержать 0,02-1,5 вес.% (по отношению к весу материала на основе сульфата кальция в смеси) ионов хлоридов или их солей.

Гипсосодержащее отвержденное изделие может быть изготовлено вышеописанным способом

Гипсовая панель, имеющая повышенное сопротивление прогибу, содержащая сердцевину из слоистого материала между листами покрытия, в котором сердцевина содержит отвержденный гипс с взаимосвязанными ячейками кристаллической решеткой, причем панель изготовлена способом, включающим:

получение или размещение смеси между листами покрытия, причем смесь включает материал на основе сульфата кальция, воду, ускоритель и один или более улучшающих агентов, выбранных из группы, состоящей из одной или более из следующих кислот или солей, или их анионных групп: триметафосфат натрия, имеющий 6-27 повторяющихся структурных элементов фосфата, тетракалий-пирофосфат, тринатрий-дикалий-триполифосфат, тетранатрий-пирофосфат, триметафосфат алюминия, кислый пирофосфат натрия, полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся структурных элементов фосфата, или полифосфорная кислота, имеющая 2 или несколько повторяющихся структурных элементов фосфорных кислот, причем смесь дополнительно содержит от приблизительно 0,015 до приблизительно 1,5 вес.% (по отношению к весу материала на основе сульфата кальция в смеси) ионов хлоридов или их солей, и выдерживание смеси при условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в отвержденный гипс с взаимосвязанными ячейками кристаллической решетки, при этом улучшающий агент или агенты введены в смесь в таком количестве, чтобы гипсовая панель имела более высокое сопротивление прогибу, чем если бы улучшающий агент не был введен в смесь, а ускоритель введен в таком количестве, чтобы гипсовая панель имела более высокую прочность, чем если бы ускоритель не был введен в смесь.

В гипсовой панели концентрация улучшающего агента в смеси может составлять приблизительно от 0,004 до 2,0 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция или приблизительно от 0,04 до 0,16 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция, или приблизительно 0,08 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция.

В гипсовой панели материал на основе сульфата кальция может содержать один или более из: ангидрида сульфата кальция; полугидрата сульфата кальция или ионов кальция и сульфата.

В гипсовой панели улучшающий агент может включать одну или более из следующих солей, или их анионных групп: триметафосфат натрия, имеющий 6-27 повторяющихся структурных элементов фосфатов, и полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся структурных элементов фосфатов.

В гипсовой панели смесь может содержать 0,02-1,5 вес.% (по отношению к весу материала на основе сульфата кальция в смеси) ионов хлоридов или их солей.

В гипсовой панели смесь может содержать предварительно желатинированный крахмал, причем концентрация предварительно желатинированного крахмала в смеси составляет приблизительно от 0,08 до 0,5 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция, или приблизительно от 0,16 до 0,4 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция, или приблизительно 0,3 вес.% по отношению к весу материала на основе сульфата кальция.

В гипсовой панели сердцевина содержит поры, однородно распределенные в ней, а смесь дополнительно содержит пену на водной основе.

Гипсовая панель, в которой пена на водной основе получена из вспенивающего агента или смеси вспенивающих агентов, имеющих формулу:

СН₃(СН₂)_хСН₂(ОСН₂СН₂)_уОSО₃ M

где Х представляет собой число от 2 до 20, У представляет собой число от 0 до 10 и составляет 0 по меньшей мере в 50 вес.% вспенивающего агента или смеси вспенивающих агентов, а М является катионом.

В гипсовой панели У составляет 0 в 86-99 вес.% вспенивающего агента или смеси вспенивающих агентов.

В гипсовой панели смесь дополнительно может содержать предварительно желатинированный крахмал и пену на водной основе.

Способ изготовления гипсовой панели измененной формы, включающий:

приготовление однородного водного раствора, включающего воду, по меньшей мере, одну хлористую соль, смачивающий агент и один или более улучшающих агентов, выбранных из группы, включающей: фосфорные кислоты, каждая из которых содержит 1 или более структурных элементов фосфорных кислот; соли или ионы концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных элементов фосфатов и одноосновные соли или одновалентные ионы ортофосфатов, и нанесение однородного водного раствора на гипсовую панель в количестве, достаточном для размягчения гипсовой панели для облегчения изменения формы гипсовой панели, изменение формы гипсовой панели, как необходимо, и высушивание гипсовой панели для получения гипсовой панели измененной формы, причем хлористую соль, улучшающий агент или агенты и смачивающие агенты наносят на гипсовую панель в количестве, достаточном, чтобы обеспечить изменение за короткое время формы гипсовой панели и более высокое сопротивление постоянной деформации гипсовой панели измененной формы, чем, если бы на гипсовую панель не нанесли улучшающего агента и смачивающего агента.

В способе наносимый раствор может содержать предварительно желатинированный крахмал и, кроме того, противопенный агент.

Наносимый раствор может иметь концентрацию хлористой соли 0,05-1,0 вес.% по отношению к весу раствора, концентрацию смачивающего агента 0,05-0,3 вес.% по отношению к весу раствора, концентрацию улучшающего агента 0,05-0,5 вес.% по отношению к весу раствора, концентрацию крахмала 0,025-0,2 вес.% по отношению к весу раствора, концентрацию противопенного агента 0,01-0,05 вес.% по отношению к весу раствора.

Гипсовая панель может представлять собой панель с бумажным покрытием.

Однородный раствор на водной основе может быть нанесен только на одну сторону гипсовой панели.

Гипсовая панель измененной формы может быть изготовленная вышеуказанным способом

Способ изготовления гипсовой панели измененной формы, включающий:

нанесение на гипсовую панель однородного раствора на водной основе, содержащего воду и смачивающий агент, нанесение на гипсовую панель однородного раствора на водной основе, содержащего воду и по меньшей мере одну хлористую соль, нанесение на гипсовую панель, перед выполнением ее высушивания, раствора, содержащего один или более улучшающих агентов, выбранных из группы, включающей: фосфорные кислоты, каждая из которых содержит 1 или более структурных элементов фосфорных кислот; соли или ионы концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных элементов фосфатов и одноосновные соли или одновалентные ионы ортофосфатов, изменение формы гипсовой панели, как необходимо, и высушивание гипсовой панели для получения гипсовой панели измененной формы, причем хлористую соль, улучшающий агент или агенты и смачивающие агенты наносят на гипсовую панель в количестве, достаточном, чтобы обеспечить изменение за короткое время формы гипсовой панели и более высокое сопротивление постоянной деформации гипсовой панели измененной формы, чем, если бы на гипсовую панель не нанесли улучшающего агента и смачивающего агента.

В способе на гипсовую панель перед ее высушиванием может быть нанесен также раствор, содержащий предварительно желатинированный крахмал, а также раствор, содержащий противопенный агент.

Причем наносимый раствор, содержащий хлористую соль, может иметь концентрацию хлористой соли 0,05-1,0 вес.% по отношению к весу раствора.

В способе наносимый раствор, содержащий смачивающий агент, может иметь концентрацию смачивающего агента 0,05-0,3 вес.% по отношению к весу раствора, наносимый раствор, содержащий улучшающий агент, может иметь концентрацию улучшающего агента 0,05-0,5 вес.% по отношению к весу раствора, наносимый раствор, содержащий крахмал, может иметь концентрацию крахмала 0,025-0,2 вес.% по отношению к весу раствора.

В способе наносимый раствор, содержащий противопенный агент, может иметь концентрацию противопенного агента 0,01-0,05 вес.% по отношению к весу раствора.

Гипсовая панель может представлять собой панель с бумажным покрытием.

В способе хлористую соль, улучшающий агент или агенты и смачивающий агент можно наносить только на одну сторону гипсовой панели.

Гипсовая панель измененной формы может быть изготовлена вышеуказанным способом.

Все улучшенные материалы, описанные выше, будут обладать повышенным сопротивлением постоянной деформации у полученного отвержденного гипса. Однако некоторые улучшающие агенты (например, следующие соли или их анионные группы: триметафосфат натрия (который также упоминают здесь как ТМФН), имеющий 6-27 повторяющихся структурных единиц фосфата (который также упоминают здесь как ГМФН), и полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся структурных единиц фосфата (который также упоминают здесь как ПФА)) будут обеспечивать такие преимущества, как очень существенное увеличение сопротивления прогибу. Кроме того, у ПФА получают такое же сопротивление прогибу, которое получают у ТМФН, даже когда добавляют только одну четвертую часть концентрации ТМФН.

В некоторых предпочтительных вариантах настоящего изобретения это сопровождают добавлением иона триметафосфата в смесь прокаленного гипса и воды, подлежащую использованию при получении гипсосодержащих отвержденных изделий (термин "прокаленный гипс", как его используют здесь, означает полугидрат альфа-сульфата кальция, полугидрат бета-сульфата кальция, водорастворимый ангидрид сульфата кальция или смеси любого или их всех, а термины "отвержденный гипс" и "гидратированный гипс" означают дигидрат сульфата кальция). Было обнаружено, что, когда вода в смеси самопроизвольно реагирует с прокаленным гипсом с образованием отвержденного гипса, то повышается прочность, сопротивление постоянной деформации (например, сопротивлении прогибу) и стабильность размеров по сравнению с отвержденным гипсом, полученным из смеси, не содержащей иона триметафосфата. Механизм такого повышения свойств непонятен.

Кроме того, было обнаружено, что ион триметафосфата (подобно ПФА) не замедляет скорости превращения отвержденного гипса из прокаленного гипса. Действительно, когда ион триметафосфата добавляют при относительно высоких уровнях концентрации в пределах ее эффективных диапазонов добавления, он даже ускоряет скорость гидратации прокаленного гипса с образованием отвержденного гипса. Это особенно неожиданно, поскольку происходит увеличение прочности отвержденного гипса, потому что обычно специалисты в области гипса полагают, что производные фосфорной кислоты или фосфаты замедляют скорость образования отвержденного гипса и снижают прочность полученного гипса. Фактически это действительно для большинства таких материалов, но не для иона триметафосфата. В общем, в некоторых предпочтительных вариантах настоящего изобретения предложен способ получения гипсосодержащего отвержденного изделия, имеющего повышенную прочность, сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу), и стабильность размеров, включающий: образование смеси прокаленного гипса, воды и иона триметафосфата и выдерживание смеси при условиях (например, при температуре, предпочтительно ниже приблизительно 48,9 С), достаточных для превращения прокаленного гипса в отвержденный гипс.

В некоторых предпочтительных вариантах настоящего изобретения предложен способ получения гипсовой панели, включающей сердцевину из слоев отвержденного гипса между листами покрытия из бумаги или других материалов. Панель изготавливают путем получения текучей смеси (суспензии) из прокаленного гипса, воды и иона триметафосфата, введения ее между листами покрытия и выдерживания полученной заготовки для отверждения и высушивания.

Хотя полученная таким образом панель имеет все необходимые улучшеннные свойства: повышенную прочность, сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу), и стабильность размеров, было обнаружено, что по неизвестным причинам, когда такая панель по некоторой причине увлажнялась или не была полностью высушена в процессе изготовления, связь между гипсовой сердцевиной и листами покрытия (обычно включающих бумагу) может потерять прочность или даже разрушиться, даже когда панель содержит типичный, не желатинированный предварительно крахмал (например, модифицированный кислотой крахмал), который обычно способствует улучшению целостности связи бумаги с сердцевиной. Листы покрытия могут затем отслоиться от панели, которая может оказаться непригодной. Было найдено решение этой возможно возникающей проблемы. Обнаружено, что проблема может быть ликвидирована посредством введения предварительно желатинированного крахмала в полученную суспензию. Этот крахмал затем рассредоточился по всей полученной гипсовой сердцевине, и было обнаружено, что это устраняет ослабление связи между сердцевиной и листами покрытия.

Таким образом, в некоторых из вариантов настоящего изобретения предложены состав и способ получения более улучшенных гипсовых панелей. Состав включает смесь воды, прокаленного гипса, иона триметафосфата и предварительно желатинированного крахмала. Способ включает получение такой смеси, введение ее между листами покрытия и обеспечение отверждения и высушивания полученной заготовки.

В случае, когда нужно получить более легкую гипсовую панель, в настоящем изобретении предложен состав и способ для выполнения этого. Состав включает смесь воды, прокаленного гипса, иона триметафосфата и пены на водной основе, а способ включает получение такой смеси, введение ее между листами покрытия и выдерживания полученной заготовки для отверждения и высушивания. Такой состав и способ обеспечивают получение более легкой панели благодаря тому, что пузырьки пены на водной основе приводят к образованию воздушных пор в сердцевине из отвержденного гипса готовой панели. Суммарная прочность панели выше, чем панелей, полученных по известным технологиям с введением в смесь пены на водной основе, поскольку повышенную прочность получают за счет введения иона триметафосфата в смесь, используемую для получения панели в соответствии с настоящим изобретением. Например, потолочные панели толщиной 12,7 мм, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, имеют значительно более высокое сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу), чем у потолочных панелей толщиной 15,88 мм, изготовленные по составам и способам известных технологических процессов. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает экономию расходов при изготовлении потолочных панелей.

Было обнаружено другое преимущество от введения иона триметафосфата в смесь, также содержащую пену на водной основе. А именно, было обнаружено, что в готовом гипсосодержащем изделии образуется пропорционально больше воздушных пор (и больший полный объем воздушных пор) на единицу количества использованной пены на водной основе, когда в смесь вводят ион триметафосфата. Причина этого неизвестна, однако, преимущество состоит в том, что можно использовать меньше вспенивающего агента для получения нужного количества воздушных пор в гипсосодержащем отвержденном изделии. Это в свою очередь дает в результате снижение производственных расходов и меньший риск неблагоприятного влияния химически активных вспенивающих агентов на другие компоненты или свойства гипсосодержащего изделия.

В некоторых вариантах настоящего изобретения предложена композитная панель, содержащая гипс и упрочняющий материал, изготавливаемая: формованием или размещением смеси на поверхности, причем смесь содержит упрочняющий материал, материал на основе сульфата кальция, воду и приемлемое количество одного или нескольких улучшающих агентов, выбираемых из концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса.

В настоящем изобретении предложена также композитная панель, содержащая отвержденный гипс и инородные частицы, причем по меньшей мере часть отвержденного гипса находится внутри и около доступных пор в инородных частицах. Панель изготавливают путем формования или размещения смеси на поверхности, причем смесь включает: инородные частицы; полугидрат сульфата кальция, по меньшей мере часть которого в форме кристаллов находится внутри или около пор инородных частиц; воду и приемлемое количество одного или нескольких улучшающих агентов, выбираемых из группы, состоящей из концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения полугидрата сульфата кальция в отвержденный гипс, за счет чего часть отвержденного гипса внутри или около доступных пор в инородных частицах вызывают на месте гидратацию кристаллов полугидрата сульфата кальция внутри или около пор инородных частиц.

В настоящем изобретении предложно также гипсосодержащее отвержденное обрабатываемое механически изделие, изготавливаемое посредством формования смеси, содержащей крахмал, частицы повторно диспергируемого в воде полимера, материала на основе сульфата кальция, воду и достаточное количество одного или нескольких улучшающих агентов, выбираемых из:

концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса. В настоящем изобретении предложен также гипсосодержащий отвержденный продукт, используемый для заделки стыков между кромками гипсовых панелей, причем продукт получают путем введения в стык смеси, включающей связующий агент, загуститель, несглаживающий агент, материал на основе сульфата кальция, воду и достаточное количество одного или нескольких улучшающих агентов, выбираемых из концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса.

В настоящем изобретении предложена также гипсосодержащая отвержденная звукоизолирующая плитка, изготавливаемая посредством формования или помещения в поддон смеси, содержащей крахмал, частицы воды, вспученного перлита, материал на основе сульфата кальция, воду и достаточное количество одного или нескольких улучшающих агентов, выбираемых из: концентрированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит 2 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и солей или ионов концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов. Затем смесь выдерживают в условиях, достаточных для превращения материала на основе сульфата кальция в материал на основе отвержденного гипса.

В настоящем изобретении предложены также гипсосодержащие отвержденные изделия, изготовленные посредством формования смеси улучшающего агента, дигидрата сульфата кальция и воды. Более конкретно, эти варианты осуществления изобретения включают обработку гипсовой отливки улучшающим агентом. При получении смеси улучшающего агента, воды и дигидрата сульфата кальция обнаружили, что можно получить содержащие отвержденный гипс изделия, имеющие повышенную прочность, сопротивление постоянной деформации (например, сопротивление прогибу) и стабильность размеров. Такая последующая отверждающая обработка может сопровождаться ведением улучшающего агента или разбрызгиванием, или пропиткой отливки из дигидрата сульфата кальция улучшающим агентом. В случае такой последующей отверждающей обработки улучшающий агент выбирают из группы, включающей: концентрированные фосфорные кислоты, каждая из которых содержит 1 или несколько структурных единиц фосфорных кислот; и соли или ионы концентрированных фосфатов, каждый из которых содержит 2 или более структурных единиц фосфатов и одноосновные соли или одновалентные ионы ортофосфатов.

В некоторых вариантах настоящего изобретения предложены состав и способ получения гипсосодержащих отвержденных изделий из смесей, содержащих высокие концентрации ионов хлоридов или их солей (например, по меньшей мере 0,015 вес.%, от веса в смеси материалов на основе сульфата кальция). Ионы хлоридов или их соли могут быть примесями в самом материале на основе сульфата кальция или в воде (например, в морской воде или в подпочвенной воде, содержащей рассол), используемых в смеси, которые до настоящего изобретения не могли быть использованы для получения стабильных, гипсосодержащих отвержденных изделий.

Кроме того, было обнаружено, что предварительная отверждающая обработка материала на