Способы и системы для добавления высоковязкой гипсовой добавки в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя

Способы и системы для добавления высоковязкой гипсовой добавки в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Отвержденный гипс (дигидрат сульфата кальция) является хорошо известным материалом, который включается обычно во множество видов продуктов, таких как гипсокартон, применяющийся в типичных штукатурных конструкциях внутренних стен и потолков зданий. Обычно гипсосодержащий картон получают, образуя смесь обожженного гипса, то есть полугидрата сульфата кальция и/или ангидрита сульфата кальция, и воды, а также при желании других компонентов. Смесь обычно отливают в заранее заданную форму на поверхность конвейера или в лоток. При движении по конвейеру обожженный гипс реагирует с водой с образованием матрицы кристаллического гидратированного гипса или дигидрата сульфата кальция. Именно желательная гидратация обожженного гипса позволяет образовать связанную матрицу кристаллов отвердевшего гипса, придавая тем самым прочность гипсовой структуре в содержащем гипс продукте. Для удаления непрореагировавшей воды может применяться умеренный нагрев, чтобы дать в результате сухой продукт. Смесители для гипса и способы получения гипсовых продуктов описаны, например, в патентах US 1.767.791, 2.253.059, 2.346.999, 4.183.908, 5.683.635, 5.714.032 и 6.494.609.

При получении продуктов из гипса обычно используются материалы-ускорители, чтобы повысить эффективность гидратации и для регулирования времени схватывания. Ускорители описаны, например, в патентах US 3.573.947, 3.947.285, 4.054.461 и 6.409.825. Некоторые ускорители включают тонкоразмолотый сухой дигидрат сульфата кальция, известный как "гипсовые зерна". Гипсовые зерна улучшают образование зародышей кристаллов схватившегося гипса, повышая тем самым скорость его кристаллизации. Традиционно ускорители добавляли в ту же смесительную камеру, которая использовалась для соединения воды с обожженным гипсом. Хотя добавление ускорителя в смеситель имеет преимуществом хорошее и равномерное вмешивание ускорителя в смесь воды и обожженного гипса, ускоритель может также вызвать преждевременное начало схватывания гипса. Преждевременное схватывание может привести к забивке смесителя, может повредить смеситель, снизить производительность и требует более частой чистки смесителя. Чистка смесителя требует остановки линии производства картона при серьезном ущербе для производительности. Хотя в смесителе использовались добавки, включающие замедлители, чтобы воспрепятствовать преждевременному схватыванию, такие добавки влекут дополнительные затраты и расчеты.

Соответственно, необходимы новые материалы и способы, способствующие схватыванию гипса.

Сущность изобретения

В соответствии с одним объектом настоящего изобретения прилагается способ введения влажного ускорителя схватывания гипса (WGA - wet gypsum accelerator) в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя. Причем способ включает: образование водной дисперсии обожженного гипса в смесительной камере; выгрузку водной дисперсии в сливной аппарат; введение влажного ускорителя схватывания гипса в водную дисперсию в сливном аппарате, при этом вязкость указанного ускорителя составляет от около 2000 до около 5000 сантипуаз и отношение вязкости указанного ускорителя к вязкости указанной дисперсии от около 2:1 до около 10:1.

В соответствии с изобретением указанный ускоритель предпочтительно содержит: молотый продукт, причем молотый продукт содержит дигидрат сульфата кальция, воду и по меньшей мере одну добавку, выбранную из группы, состоящей из: (а) органического фосфонового соединения, (b) фосфатсодержащего соединения и (с) смеси (а) и (b).

При этом молотый продукт может иметь средний размер частиц около 5 мкм или меньше, предпочтительно, от около 0,5 до около 2 мкм, более предпочтительно, от около 1 до около 1,7 мкм и, еще более предпочтительно, от около 1 до около 1,5 мкм, при этом молотый продукт является, по существу, аморфным.

Предпочтительно, добавка присутствует в количестве от около 0,1 до около 10% от веса указанного ускорителя и, предпочтительно, является смесью по меньшей мере одного органического фосфонового соединения и по меньшей мере одного фосфатсодержащего соединения, причем органическое фосфоновое соединение присутствует в количестве от около 0,05 до около 9,95% от веса указанного ускорителя, а фосфатсодержащее соединение присутствует в количестве от около 0,05 до около 9,95% от веса указанного ускорителя.

Указанное органическое фосфоновое соединение, предпочтительно, выбрано из группы, состоящей из аминотри(метиленфосфоновой) кислоты, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты, диэтилентриамин пента(метиленфосфоновой) кислоты, гексаметилендиамин-тетра(метиленфосфоновой) кислоты, пентанатриевой соли, тринатриевои соли, тетранатриевои соли, натриевой соли, аммониевой соли, калиевой соли, кальциевой соли или магниевой соли любой из вышеупомянутой кислот и их комбинаций.

Фосфатсодержащее соединение, предпочтительно, выбрано из группы, состоящей из ортофосфатов, полифосфатов и их комбинаций или выбрано из группы, состоящей из тетракалий пирофосфата, кислого пирофосфата натрия, триполифосфата натрия, тетранатрий пирофосфата, триполифосфата натрий-калия, натриевой соли гексаметафосфата, содержащей от 6 до около 27 фосфатных звеньев, полифосфата аммония, триметафосфата натрия и их комбинаций.

Предпочтительно, добавка является смесью пентанатриевой соли аминотри(метиленфосфоновой) кислоты, около 0,5% от веса дигидрата сульфата кальция, и триметафосфата натрия, около 0,5% от веса дигидрата сульфата кальция.

Дигидрат сульфата кальция, предпочтительно, присутствует в количестве по меньшей мере около 20% от веса указанного ускорителя, и вода присутствует в количестве от около 55 до около 65% от веса указанного ускорителя.

Предпочтительно, водная дисперсия имеет вязкость от около 700 до около 1200 сантипуаз и отношение вязкости указанного ускорителя к вязкости водной дисперсии составляет от около 10:1 до около 2:1, предпочтительно, от около 4:1 до около 3:1.

Предпочтительно, указанный ускоритель вводится, по существу, перпендикулярно сливному аппарату и, когда добавляется в смесь, содержащую обожженный гипс и воду, используемую для образования связанной матрицы отвердевшего гипса, имеет время до 50%-ной гидратации обожженного гипса около 6 минут или меньше, предпочтительно, около 5 минут или меньше.

Способ, предпочтительно, включает, кроме того: выгрузку содержимого сливного аппарата на движущийся кроющий лист; наложение второго кроющего листа на нанесенное содержимое; сушку листов и нанесенного содержимого.

Согласно другому объекту настоящего изобретения предлагается способ введения технологической добавки в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя. Причем способ включает: образование водной дисперсии обожженного гипса в смесительной камере; выгрузку водной дисперсии в сливной аппарат; введение технологической добавки в водную дисперсию в сливном аппарате, причем отношение вязкостей технологической добавки и водной дисперсии составляет от около 10:1 до около 2:1, предпочтительно, от около 4:1 до около 2:1.

Технологическая добавка, предпочтительно, содержит ускоритель, при этом ускоритель, предпочтительно, содержит влажный ускоритель схватывания гипса.

Технологическая добавка может содержать, кроме того, пену и раствор крахмала.

В качестве объекта настоящего изобретения также предлагается система для осуществления способа введения влажного ускорителя схватывания гипса в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя. Причем система включает: источник указанного влажного ускорителя схватывания гипса; нагнетательное устройство; смеситель водной дисперсии обожженного гипса и сливной аппарат, функционально связанный с выходом из смесителя, причем указанный источник, нагнетательное устройство и сливной аппарат функционально соединены друг с другом.

Нагнетательное устройство, предпочтительно, содержит насос, который может являться поршневым насосом.

Система может, кроме того, включать: датчик давления, функционально связанный с линией перекачки, причем линия перекачки может быть функционально связана со сливным аппаратом; второй сливной аппарат, функционально связанный со смесителем; датчик давления, функционально связанный с линией перекачки, а линия перекачки функционально связана со вторым сливным аппаратом; второе нагнетательное устройство, функционально связанное со смесительным резервуаром и вторым сливным аппаратом.

Система, кроме того, может включать подсистему, содержащую по меньшей мере один компонент, выбранный из группы, состоящей из устройства разветвления типа "паук", коллектора, тройника, клапана и рукава, причем подсистема функционально связана с указанным сливным аппаратом, источником и нагнетательным устройством, чтобы можно было закачивать влажный ускоритель схватывания гипса в несколько сливных аппаратов.

Сливной аппарат, предпочтительно, содержит кольцо с несколькими входными отверстиями, причем отверстия функционально связаны с указанным источником.

Система может содержать линию перекачки, функционально связанную с указанным сливным аппаратом и источником, причем линия перекачки функционально связана со сливным аппаратом через иглу, вставляемую в сливной аппарат.

Система может содержать линию перекачки и переходник типа "паук" или коллектор, причем нагнетательное устройство, линия перекачки, "паук" или коллектор и кольцо функционально связаны, чтобы можно было закачивать влажный ускоритель схватывания гипса через несколько входных отверстий.

Кроме того, система может включать тройник, функционально связанный со сливным аппаратом, чтобы позволить смешивание влажного ускорителя схватывания гипса и раствора пены до ввода в сливной аппарат.

Настоящее изобретение особенно выгодно, например, для получения гипсокартона, такого как стеновые плиты или потолочные плитки. В таких вариантах осуществления после того, как высоковязкая технологическая добавка, такая как WGA, добавлена в водную дисперсию обожженного гипса, дисперсию помещают на движущийся кроющий лист. В случае стеновой плиты второй кроющий лист кладут на нанесенное содержимое до сушки. В некоторых вариантах осуществления, таких как некоторые виды потолочных плиток, второй кроющий лист не используется.

Далее способы, системы по настоящему изобретению и их компоненты раскрываются и описываются посредством чертежей и детального описания, в которых представлены характерные варианты осуществления.

Краткое описание некоторых видов на чертежах

Фиг.1 показывает схематический вид сверху системы для добавления высоковязкой гипсовой добавки в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя.

Фиг.2 показывает схематический вид в разрезе части системы, показанной на фиг.1, содержащей инжекционное кольцо с несколькими инжекционными отверстиями.

Фиг.3 показывает вариант схематического поперечного разреза на Фиг.2, охватывающий тройниковое соединение.

Фиг.4 показывает схематический вид сверху варианта системы, показанной на фиг.1.

Фиг.5 показывает частичный вид в перспективе смесителя и сливного аппарата.

Фиг.6 показывает вид в перспективе первой части системы смеситель/сливной аппарат.

Фиг.7 показывает вид в перспективе второй части системы смеситель/сливной аппарат.

Фиг.8 показывает схематический вид сверху системы, изображенной на фиг.6 и 7.

Фиг.9 показывает схематический вид сверху варианта системы, изображенной на фиг.8.

Фиг.10 показывает схематический вид сверху варианта системы, изображенной на фиг.9.

На чертежах показаны иллюстративные варианты осуществления изобретения, которые будут подробно описаны ниже, хотя изобретение допускает различные модификации и альтернативные конструкции. Следует, однако, понимать, что отсутствуют намерения ограничить изобретение раскрываемыми частными вариантами осуществления; напротив, целью является охватить все модификации, альтернативные конструкции и эквиваленты, соответствующие сущности и объему изобретения, как они определены в приложенной формуле изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение основано, по меньшей мере, частично на неожиданном обнаружении, что высоковязкая технологическая добавка, такая как влажный ускоритель схватывания гипса, может добавляться в относительно низковязкую водную дисперсию обожженного гипса в сливном аппарате после штукатурного смесителя и, кроме того, достигает адекватного смешивания, чтобы дать в результате гипсовый продукт с приемлемым временем схватывания. Преимущественно сливной аппарат согласно изобретению не требует отдельного источника энергии для смешивания высоковязкой технологической добавки с водной дисперсией обожженного гипса, когда дисперсия выходит из штукатурного смесителя через сливной аппарат.

Согласно одному объекту изобретения предлагается система 12 для добавления высоковязкой технологической добавки в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя. Система 12 включает источник 15 высоковязкой технологической добавки, в котором в некоторых вариантах осуществления может содержаться влажный ускоритель схватывания гипса (WGA). Хотя показан только один источник 15, это сделано только в иллюстративных целях, так как может иметься несколько источников. Система 12 включает также нагнетательное устройство 18, которое может содержать насос, и в некоторых вариантах осуществления является поршневым насосом. Насосы, подходящие для применения в системах по изобретению, более подробно описаны в связи со способами по изобретению. Система 12 содержит, кроме того, смеситель 21 для получения водной дисперсии обожженного гипса. Смеситель 21 имеет внутреннюю область или смесительную камеру 24, в которой имеется, по меньшей мере, один выход 27. От выходного отверстия 27 смесителя идет сливной аппарат 30, через который может течь водная дисперсия гипса и в конце концов выходить через выпуск 31. В некоторых вариантах реализации выпуск содержит сливной кран. Сливной кран подходит для применения на сливном аппарате, используемом для нанесения основной дисперсии (в противоположность дисперсии уплотненного слоя). В других вариантах осуществления выпуск выполнен как трубопровод, такой как рукав. Трубопроводный или рукавный выпуск подходит для аппарата для слива уплотненного слоя.

Источник 15, нагнетательное устройство 18 и сливной аппарат 30 функционально связаны, чтобы допустить протекание WGA и/или другой технологической добавки. В некоторых вариантах осуществления связность обеспечивается линией перекачки 33, которая, в свою очередь, может иметь несколько сегментов, например 36, 39, в зависимости от варианта осуществления. Линия перекачки 33 может иметь манометр 42 для использования при измерении давления технологической добавки в линии перекачки. Линия перекачки 33 соединена с инжекционным кольцом 45. Инжекционное кольцо 45 содержит, по меньшей мере, одно инжекционное отверстие 48, через которое может питаться линия перекачки 33. Более детальные виды инжекционного кольца и соответствующих ему элементов показаны на фиг.2 и 3. Хотя инжекционные кольца обсуждаются в контексте как систем, так и способов по настоящему изобретению, в добавление или альтернативно инжекционному кольцу могут применяться другие средства нагнетания. Например, в некоторых вариантах осуществления на линии перекачки может использоваться игла для перевода в сливной аппарат. В некоторых вариантах реализации в сливном аппарате предусмотрен ниппель, чтобы разрешить перенос в аппарат.

Система 12 может, кроме того, включать один или более дополнительных сливных аппаратов, например 130 и 230. Такие дополнительные сливные аппараты, например 130 и 230, могут быть функционально связаны с разными элементами, аналогично тому, как описано для сливного аппарата 30. Нагнетательные устройства 118, 218, выходы 127, 227 смесителя, выходы 131, 231 сливного аппарата, линии перекачки 133 (в некоторых вариантах осуществления включающая 136 и 139), 233 (в некоторых вариантах осуществления включающая 236 и 239), датчики давления 142, 242, инжекционные кольца 145, 245, инжекционные отверстия 148, 248 функционально связаны аналогично тому, как описано для сливного аппарата 30 и соответствующих им элементов. Хотя фиг.1 показывает систему 12 с тремя сливными аппаратами 30, 130 и 230 и соответствующими им элементами, система 12 может иметь всего один сливной аппарат 30 при одновременном допущении отсутствия верхнего предела числа дополнительных аппаратов.

На фиг.2 показан вариант осуществления, в котором линия перекачки 33 содержит переходник типа "паук", коллектор или другое устройство 51 с возможностью разветвления, которое делит линию перекачки 33 на несколько ответвлений 53, 57 и 60. Три ответвления показаны только в целях иллюстрации. Инжекционное кольцо 45 на фиг.2 показано с несколькими инжекционными отверстиями 48, 48' и 48'', но опять же такое число показано лишь в целях иллюстрации. Ответвления 53, 57 и 60 ведут в инжекционные отверстия 48, 48' и 48'' соответственно. В некоторых вариантах реализации могут присутствовать дополнительные инжекционные кольца, например 145, 245, как показано на фиг.1, которые отличаются упомянутыми выше свойствами.

Фиг.3 показывает разновидность варианта осуществления, показанного на фиг.2, которая включает тройник 63, позволяющий смешивать технологическую добавку из источника 15 с одной или более дополнительными технологическими добавками любой вязкости до нагнетания в сливной аппарат 30. Тройник 63 содержит место соединения 66, в котором сходятся первая добавка 69 и вторая добавка 72. Хотя фиг.3 показывает тройник 63 только для одного из инжекционных отверстий 48, это представление сделано лишь в целях иллюстрации. Любое число инжекционных отверстий может иметь соответствующий ему тройник 63.

Фиг.4 показывает систему 112, являющуюся вариантом, показанным на фиг.5. Система 112 также содержит источник 15 технологической добавки, из которого высоковязкая технологическая добавка, например WGA, подается в соответствующие сливные аппараты 30, 130 и 230. В отличие от системы 12 система 112 использует единственное нагнетательное устройство 18, например насос, и переходник типа "паук", коллектор или другое устройство 75 с возможностью разветвления, чтобы разделить линию перекачки 33 на несколько ответвлений, например 78, 81 и 84, отделяя их друг от друга в точке 87. Ответвления, например 78, 81 и 84, могут включать клапаны или аналогичные устройства 79, 82 и 85 для управления потоком в ответвлениях, и такие клапаны могут также или альтернативно соединяться с разветвляющим устройством 75. Каждое ответвление в конечном счете ведет к инжекционному кольцу 45, 145 и 245 на соответствующих сливных аппаратах 30, 130 и 230. В некоторых вариантах реализации имеется нагнетательное устройство 18, которое помогает переносить добавку от источника 15 в сливной аппарат 30, и второе нагнетательное устройство 118, которое помогает перекачивать добавку от источника 15 как во второй, так и в третий сливные аппараты 130, 230, используя "паук", коллектор или другое разветвительное устройство 75 с, по меньшей мере, двумя ветвями 81, 84 без третьего нагнетательного устройства 218. Число ответвлений и другие элементы показаны только в целях иллюстрации, возможны также другие числа. В следующих вариантах осуществления каждый сливной аппарат имеет свой собственный источник.

На фиг.5 показан сливной аппарат 430, который является одним вариантом реализации сливного аппарата 30, 130, 230 и т.д. Сливной аппарат 430 также имеет ряд различных элементов и атрибутов, которые могут иметься у сливного аппарата и/или вообще быть функционально связаны с ним. Сливной аппарат содержит затвор 425 с отверстием 426 затвора, ряд рукавных участков 432, 434 и 438, клеточный клапан 440 и два инжекционных кольца 45, 445 с инжекционными отверстиями 48, 448 и выпуск 431. Затвор 425 действует как адаптер, который позволяет соединить линию сливного аппарата со смесителем 21 на выходе 27 смесителя. Затвор 425 показан с факультативным инжекционным отверстием 548. Инжекционные отверстия 48, 448 и 548 являются примерами возможных точек входа WGA, пены или другой технологической добавки. Кольца 45, 445 и затвор 425 могут быть выполнены так, чтобы имелось несколько инжекционных отверстий, например, как показано на фиг.2 и 3. В некоторых вариантах реализации рукавный участок 434, разделяющий кольца 45, 445, имеет длину от 15 до 16 дюймов. Линия перекачки 33 или другие линии перекачки могут быть соединены в любом из инжекционных отверстий. Положение клеточного клапана 440 по длине разгрузочной линии 430 может меняться и может обеспечить управление потоком в разгрузочной линии. Может также применяться несколько клеточных клапанов и/или клапанов другого типа. Сливные аппараты и системы по изобретению могут включать элементы или подсистемы, описанные в принадлежащем заявителю патенте US 6.494.609.

Дополнительные системы по изобретению описаны здесь в связи с нижеследующими примерами. Хотя эти системы обсуждаются в контексте примеров, они не ограничены использованием, описанным в этих примерах.

В способах по настоящему изобретению могут использоваться одна или более систем, подсистем и элементов, какие описаны здесь, например какие описаны в связи с фигурами. Однако в способах могут применяться другие подходящие системы, подсистемы и элементы. Хотя способы описаны в связи с разными системами, подсистемами и элементами, такое описание дается, чтобы помочь читателю разобраться в изобретении, а не для ограничения изобретения, как оно сформулировано в приложенной формуле. Описанные здесь способы описаны в терминах добавления WGA в водную дисперсию обожженного гипса, но это сделано лишь в целях иллюстрации. Могут также применяться другие добавки с высокими вязкостями, близкими к вязкости WGA, или с другими подходящими вязкостями, описанными здесь. Кроме того, могут использоваться один или более дополнительных ускорителей. Примеры таких ускорителей включают поташ, термостойкий ускоритель (HRA), стабилизированный к погодным условиям ускоритель (CSA) и любой ускоритель, известный в области производства гипса. В вариантах осуществления, в которых применяются один или более дополнительных ускорителей, дополнительный ускоритель может добавляться в водную дисперсию обожженного гипса в смесителе или снаружи смесителя, то есть в сливном аппарате. В некоторых вариантах реализации в качестве дополнительного ускорителя применяется поташ в гранулах и/или порошковой форме.

Влажный ускоритель схватывания гипса (WGA) и/или другие высоковязкие добавки, например растворы крахмала, могут использоваться в соответствии со способами по настоящему изобретению. Высоковязкая добавка может содержать одну или более дополнительных добавок, которые сами могут иметь низкую вязкость при условии, что при соединении с высоковязкой добавкой вязкость высоковязкой добавки остается высокой. WGA и другие высоковязкие добавки по изобретению типично имеют вязкость в диапазоне от 3000 до 5000 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации диапазон будет от около 3250 до около 4750 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации диапазон будет от около 3500 до около 4500 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации диапазон будет от около 3750 до около 4250 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации вязкость влажного ускорителя схватывания гипса составляет от около 2000 до около 4000 сантипуаз.

Описанные здесь измерения вязкости относятся к измерениям, сделанным при температуре окружающей среды. Характерные WGA для применения в настоящем изобретении описаны в патенте US 6.409.825, а также в поданной одновременно заявке заявителя "WET GYPSUM ACCELERATOR AND METHODS, COMPOSITION, AND PRODUCT RELATING THERETO". Вязкость используемой высоковязкой добавки может ограничиваться ограничениями, накладываемыми применяющейся системой, например тем, является ли использующийся насос достаточно мощным, чтобы можно было закачать добавку в сливной аппарат. Специалист в области производства гипса должен быть способен идентифицировать надлежащий тип WGA для заданного применения гипса на основе идей настоящего изобретения и знаний, имеющихся в данной области.

Один объект изобретения предусматривает способ введения влажного ускорителя схватывания гипса (WGA) в водную дисперсию обожженного гипса после смесителя, причем способ включает образование водной дисперсии обожженного гипса в смесительной камере, перевод водной дисперсии в сливной аппарат и введение WGA в водную дисперсию в сливном аппарате. В некоторых вариантах реализации WGA содержит дигидрат сульфата кальция, воду и, по меньшей мере, одну фосфорсодержащую добавку, выбранную из группы, состоящей из: (а) органического фосфонового соединения, (b) фосфатсодержащего соединения и (с) смеси (а) и (b). В некоторых вариантах реализации молотый продукт WGA содержит дигидрат сульфата кальция и имеет средний размер частиц около 5 мкм или меньше. Молотый продукт является результатом мокрого размола, применяемого для получения WGA. Этот способ описан в принадлежащем заявителю патенте US 6.409.825, а также в поданной одновременно заявке заявителя "WET GYPSUM ACCELERATOR AND METHODS, COMPOSITION, AND PRODUCT RELATING THERETO". В некоторых вариантах реализации молотый продукт WGA имеет средний размер частиц от около 0,5 до около 2 мкм. В некоторых вариантах реализации молотый продукт WGA имеет средний размер частиц от около 1 до около 1,7 мкм. В некоторых вариантах реализации молотый продукт WGA имеет средний размер частиц от около 1 до около 1,5 мкм.

В некоторых вариантах реализации фосфорная добавка присутствует в количестве от около 0,1 до около 10% от веса указанного ускорителя. В некоторых вариантах реализации молотый продукт WGA является, по существу, аморфным. В некоторых вариантах реализации фосфорная добавка является смесью, по меньшей мере, одного органического фосфонового соединения и, по меньшей мере, одного фосфатсодержащего соединения, причем органическое фосфоновое соединение присутствует в количестве от около 0,05 до около 9,95% от веса указанного ускорителя, а фосфатсодержащее соединение присутствует в количестве от около 0,05 до около 9,95% от веса указанного ускорителя.

В некоторых вариантах реализации WGA содержит органическое фосфоновое соединение, выбранное из группы, состоящей из аминотри(метиленфосфоновой) кислоты, 1-гидроксиэтилиден-1,1-дифосфоновой кислоты, диэтилентриамин пента(метиленфосфоновой) кислоты, гексаметилендиамин тетра(метиленфосфоновой) кислоты, пентанатриевой соли, тринатриевой соли, тетранатриевой соли, натриевой соли, аммониевой соли, калиевой соли, кальциевой соли или магниевой соли любой из вышеупомянутых кислот и их комбинаций.

В некоторых вариантах реализации WGA содержит фосфатсодержащее соединение, выбранное из группы, состоящей из ортофосфатов, полифосфатов и их комбинаций. В некоторых вариантах реализации WGA содержит фосфатсодержащее соединение, выбранное из группы, состоящей из тетракалийпирофосфата, кислого пирофосфата натрия, натрийтриполифосфата, тетранатрийпирофосфата, триполифосфата натрий-калия, натриевой соли гексаметафосфата, содержащей от 6 до около 27 фосфатных звеньев, полифосфата аммония, триметафосфата натрия и их комбинаций.

Специалисты в данной области должны понять, что настоящее изобретение может быть реализовано многими путями, не отходя от идеи изобретения. Например, в некоторых вариантах осуществления WGA содержит смесь пентанатриевой соли аминотри(метиленфосфоновой) кислоты, около 0,5% от веса дигидрата сульфата кальция, и триметафосфата натрия, около 0,5% от веса дигидрата сульфата кальция. При желании, содержание твердой фазы в WGA может меняться в зависимости от конкретного применения. Также может меняться вязкость WGA в зависимости от конкретного применения. Таким образом, как должны понимать специалисты в данной области, если вязкость или содержание твердой фазы в WGA нежелательно высоки для данного применения, WGA может перед использованием разбавляться водой. В качестве иллюстрации, но не для ограничения изобретения, в некоторых вариантах осуществления WGA включает твердую фазу, содержащую дигидрат сульфата кальция в количестве, по меньшей мере, около 20% от веса указанного ускорителя. В некоторых вариантах реализации часть твердой фазы ускорителя, содержащая дигидрат сульфата кальция, присутствует в количестве от 35 до около 45% от указанного ускорителя, а вода присутствует в количестве от около 55 до около 65% от веса указанного ускорителя. Технологичность WGA по настоящему изобретению также должна быть оценена специалистами в данной области. Например, в некоторых вариантах осуществления при добавлении в смесь, содержащую обожженный гипс и воду, используемую для образования связанной матрицы отвердевшего гипса, WGA по настоящему изобретению допускает время 50%-ной гидратации обожженного гипса около 6 минут или меньше. В некоторых вариантах осуществления при добавлении в смесь, содержащую обожженный гипс и воду, используемую для образования связанной матрицы отвердевшего гипса, WGA по настоящему изобретению допускает иметь время 50%-ной гидратации обожженного гипса около 5 минут или меньше. Желаемое время схватывания может зависеть от различных факторов, в том числе содержания твердой фазы в WGA, вязкости WGA и размера твердых частиц WGA. Когда WGA используется для производства гипсокартона, другие факторы, которые могут влиять на время схватывания, включают скорость производственной линии, длину линии, характеристики гипса и тому подобное, как должны понимать специалисты среднего уровня.

WGA и/или другая высоковязкая добавка вводится в относительно низковязкую водную дисперсию обожженного гипса, содержащуюся в сливном аппарате 30. В некоторых вариантах реализации водная дисперсия имеет вязкость от около 700 до около 1200 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации дисперсия имеет вязкость около от 750 до 1150 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации дисперсия имеет вязкость около от 800 до 1000 сантипуаз. В некоторых вариантах реализации дисперсия имеет вязкость около от 850 до 950 сантипуаз.

В некоторых вариантах реализации дисперсия имеет вязкость около от 875 до 925 сантипуаз. WGA и/или другая высоковязкая технологическая добавка, добавляемая в водную дисперсию обожженного гипса в сливном аппарате, согласно настоящему изобретению может быть также выражена в терминах отношения. Например, WGA может иметь вязкость приблизительно в четыре раза большую, чем водная дисперсия. В некоторых вариантах реализации WGA имеет вязкость приблизительно в три раза большую, чем водная дисперсия. Подходящие отношения включают 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4,5:1, 4,25:1, 4:1, 3,75:1, 3,5:1, 3,25:1, 3:1, 2,75:1, 2,5:1, 2,25:1, 2:1, а также промежуточные отношения между указанными отношениями.

В соответствии с настоящим изобретением способ включает подачу высоковязкой технологической добавки, такой как WGA, из источника 15 в сливной аппарат 30, где добавка вводится в водную дисперсию обожженного гипса, которая была выгружена из смесителя для гипса, в котором она перемешивалась, например лопастной мешалки, многоходового смесителя, безлопастной мешалки или других смесителей, которые могут применяться для получения водных дисперсий гипса. Хотя допускается перелив под действием силы тяжести, WGA обычно перемещается от источника 15 в сливной аппарат 30 с помощью одного или более нагнетательных устройств, например, 18, 118, 218. В некоторых вариантах реализации нагнетательное устройство является насосом. В некоторых вариантах реализации насос является поршневым насосом, но может использоваться и другой тип насосов, в добавление или как альтернатива, например центробежный насос. Примеры подходящих поршневых насосов включают винтовой, шестеренчатый и шланговый насосы. Давление дисперсии, входящей в сливной аппарат, должно удерживаться на значении большем, чем давление содержимого сливного аппарата, чтобы минимизировать противодавление и сделать возможным эффективную перекачку дисперсии HRA. В некоторых вариантах реализации давление в сливном аппарате составляет от около 5 до около 15 ф/кв.дюйм. Давление WGA в линии перекачки 33 между источником 15 и сливным аппаратом 30 может быть измерено с помощью датчика давления 42. Однако применение такого датчика необязательно, если применяющийся насос является саморегулирующимся. В некоторых вариантах реализации датчик имеет диапазон 0-30 ф/кв.дюйм.

WGA может выгружаться в сливной аппарат 30 через инжекционное отверстие 48, которое может быть связано с инжекционным кольцом 45. В некоторых вариантах реализации WGA разделяют на несколько ветвей, чтобы сделать возможным его ввод в сливной аппарат 30 через несколько входов. Такие множественные входы могут быть получены, если предусмотреть несколько входных отверстий, например 48, 48' и 48'', в инжекционном кольце 45. В некоторых вариантах реализации WGA объединяется с одной или более дополнительными добавками, например пеной, до введения в водную дисперсию в сливном аппарате 30. Такое объединение может быть выполнено при использовании тройника 63, образованного входом для WGA или другой высоковязкой добавки 69 и другой добавки 72, не важно какой вязкости. В некоторых вариантах реализации WGA и одна или более дополнительных добавок объединяются приблизительно в трех дюймах от точки ввода в сливной аппарат. В некоторых вариантах реализации WGA переводится в сливной аппарат ниже пережимного клапана, функционально связанного со сливным аппаратом.

Для конкретного гипсового продукта может предусматриваться несколько сливных аппаратов. Например, если намечаемый продукт является стеновой плитой и желательны верхний и нижний уплотненные слои, то могут устанавливаться второй и третий сливные аппараты (то есть экстракторы уплотненного слоя) 130, 230. Для определенных стеновых плит, а также других картонных продуктов, таких как потолочная плитка, применяется только один уплотненный слой (см. находящуюся одновременно на рассмотрении патентную заявку заявителя US 10/804,359). В некоторых вариантах реализации используются отдельные нагнетательные устройства 18, 118 и 218 для перевода WGA из источника 15 в сливные аппараты 30, 130 и 230. В других вариантах осуществления имеется одно нагнетательное устройство 30 для перевода WGA во все три сливных аппарата. В следующих вариантах осуществления нагнетательное устройство 18 используется для сливного аппарата 30, а нагнетательное устройство 118 используется для сливных аппаратов 130 и 230. Независимо от числа или наличия нагнетательных устройств WGA можно разделить на ответвительные линии перекачки, используя разветвления типа "паук", тройник, коллектор или другое устройство, позволяющее разделить линию перекачки. Регулирование потока WGA в конкретные ответвления может осуществляться с помощью клапана или другого элемента со сходной функцией.

WGA и/или другая высоковязкая технологическая добавка обычно вводится в водную дисперсию после смесителя в потоке, перпендикулярном течению дисперсии в сливном аппарате. Однако возможны также другие ориентации введения WGA. Для идеального введения в водную дисперсию WGA вводится в сливной аппарат ближе к выходу 27 смесителя, чем к выходу разгрузочного устройства 31. В некоторых вариантах реализации введение производят на расстоянии от около 2,5 до 3 дюймов от выхода 27 смесителя. В некоторых вариантах реализации введение проводится на расстоянии около 1 дюйма от выхода смесителя. Вообще говоря, перемещение введения WGA ниже по потоку в сливном аппарате будет способствовать задержке ускорения схватывания.

При применении настоящих способов для изготовления стеновых плит с первым, например нижним, и вторым, например верхним, уплотненными слоями каждый аппарат 130, 230 для слива уплотненного слоя может содержать и/или быть функционально связан с одним или более из следующего: рукав и кольцо (например, 145, 245). Процентная доля WGA, необходимая, чтобы получить надлежащее схватывание, зависит от количества водной дисперсии, которая наносится на уплотненный слой картона. Например, если 10% основной дисперсии гипса (водная дисперсия из смесителя 21) наносится на первый, например, нижний уплотненный слой, то предпочтительно приблизительно 10% WGA направляется на нижний уплотненный слой через нижний сливной аппарат 130. Если используется второй, например, верхний уплотненный слой, доля WGA снова должна предпочтительно соответствовать приблизительно процентной доле дисперсии