CS236774B2 - Plaster product esp.continuous belt or plate and its production method - Google Patents

Description

Pro zhotovení výrobku ze sádry se smísí hydratovatelný síran vápenatý (CaSO4) s vodou, ze směsi se vytvaruje příslušný výrobek, přičemž (dochází k hydrataci síranu vápenatého, který se přemění v dihydrát a současně krystaluje. K vytvoření výrobku se často používá vody v množství, převyšujícím ono množství, jehož je zapotřebí pro. hydrataci síranu vápenatého, a po. vytvarování výrobku je třeba tuto nadbytečnou vodu odstranit.

Je známe odstraňovat větší podíl této vody před počátkem tuhnutí mechanickým postupem, jako· je volný odtok nebo lisování, pak počkat určitou dobu, aby nastalo tuhnutí sádry a aby se vázala hydratační voda, načež se výrobek ze sádry podrobí několikahodinovému „tepelnému sušení“ v „tepelné .sušárně“, aby se odstranila všechna zbylá volná voda.

Podle dosavadní praxe má vzduch, jemuž jsou vystaveny výrobky ze sádry v sušárnách během tepelného· sušení, mírnou konstantní teplotu, s výhodou nižší než 70 °C nebo teplotu zpočátku vyšší (150 °C), která se však postupnými prodlevami snižuje tak, aby sádra měla vždy teplotu, která je nižší než teplota, která by způsobila rozklad vzniklého dihydrátu.

Za těchto· podmínek je doba sušení dlouhá, trvá někdy několik hodin, dokonce několik dnů, jednak proto, že použitá teplota je nízká, jednak proto, že nadbytek vody uzavřené v mřížoví krystalů dihydrátu síranu vápenatého· (CaSOá.2 HžO), se obtížně odstraňuje. Je proto nutné používat rozměrných a nákladných zařízení.

Nadto je stanovení optimální doby sušení a správné sušicí teploty v každé teplotní prodlevě choulostivou záležitostí, vzhledem k nebezpečí poškození sádrového· výrobku. Teplo působí na povrch sušeného výrobku a je nutno upravit teplotu tak, aby na povrchu výrobku se nacházející voda byla neustále odstraňována. Na počátku sušení se na povrchu sušeného předmětu nachází povrchová voda, avšak později je třeba, aby voda z nitra výrobku měla dosti času .proniknout na povrch; v opačném případě .dojde k narušení povrchové vrstvy sádry.

238774

Rychlost odstraňování vody je větší na okrajích desek než v jiných místech, z čehož — aby se zabránilo' poškození sádry na okrajích desek — plyne nutnost . chránit okraje například ochranným krytem nebo zmírnit topení nebo zmenšit množství . teplého. vzduchu, který na ně směřuje.

Tyto nedostatky nemá výrobek ze .sádry a způsob jeho výroby podle vynálezu, kterýžto výrobek se vyznačuje tím, že je vytvořen z .neúplně hydratované sádry, nicméně natolik hydratované, aby měl mechanickou pevnost umožňující s ním manipulovat, přičemž obsahuje maximálně 5 % nadbytečné .vody nad množství, potřebné k úplné hydrataci.

Stupeň hydratace u výrobku podle vynálezu je alespoň 30 až 60 % podle druhu sádry. .

Výhodně obsahuje výrobek podle vynálezu pouze 1 % nadbytečné vody.

Způsob podle vynálezu k výrobě výše zmíněných výrobků ze sádry odstraňuje uvedené nedostatky dosavadních způsobů, kterými jsou dlouhá doba sušení, nutně přesně předepsaná doba a teplota sušení, veliké rozměry sušicího zařízení, jeho. nákladnost a složitost.

Za tím účelem .vynález navrhuje podrobit výrobky ze sádry tepelnému sušení v okamžiku, kde se velká část vody určené pro rehydrataci ještě nachází v nevázané podobě.

Předmětem vynálezu je proto rovněž způsob výroby výše uvedených výrobků ze sádry, při .němž se výrobky zhotoví ze směsi síranu vápenatého s nadbytkem vody a takto. vytvarované výrobky .se tepelně suší, kterýžto. způsob se vyznačuje tím, že se s tímto sušením začíná před skončením hydratace síranu vápenatého·, jakmile hydratace dosáhne stupně udělujícího výrobku dostatečnou mechanickou pevnost pro manipulaci, a skončí před ukončením hydratace síranu vápenatého, přičemž stupeň hydratace po skončení sušení je alespoň stejný jako, stupeň hydratace na počátku sušení a ve výrobku' .se ponechá voda potřebná k úplné hydrataci síranu vápenatého.

V okamžiku, kdy se velká část vody určené pro rehydrataci nachází ještě v nevázaném stavu, nevytvořilo se ještě . mřížoví krystalů dihydrátu síranu vápenatého. a neuzavírá .tedy v sobě vodu, kterou je proto možno· snadno a rychle odstranit, tím snáze, že je . přítomna ve velkém množství, poněvadž v sušeném výrobku se v tom -okamžiku nachází .nejen nadbytečná voda, nýbrž i rehydratační, k tomuto účelu dosud nevyužitá voda.

Za těchto^ podmínek je možno bez poškození výrobku začít provádět velmi účinné sušení teplem, které se přeruší před úplným odstraněním volné vody ve výrobku, aby v něm zůstal alespoň ten podíl vody, kterého je třeba k úplné hydrataci sádry. Sušení teplem se přeruší v .okamžiku, . kdy se výrobku kromě vody potřebné pro. hydrataci zbývá nanejvýš 5 %, a zpravidla jen 1 % nadbytečné vody.

Stupeň hydratace, který uděluje výrobku dostatečnou mechanickou pevnost pro manipulaci, .je . v rozmezí 20 až 50 % podle druhu sádry.

Hydratační reakce sádry se po vytvarování výrobku urychlí, až se dosáhne stupně hydratace, při němž je již možno s výrobkem manipulovat. K urychlení počátku hydratační -reakce sádry se z výrobku buď odstraní voda, nébo. se k němu přidají urychlovače tuhnutí, popřípadě se oba tyto postupy kombinují.

Po dosažení stupně hydratace udělujícího sádře . mechanickou pevnost se hydratační reakce sádry zpomalí, - a to alespoň během tepelného sušení, zejména odstraněním vody po vytvarování a před začátkem tepelného sušení. ......

Pro .zkrácení doby tepelného sušení je výhodné .provést .předběžné .odstranění vody ihned po vytvarování výrobku mechanickým zařízením pracujícím na bázi deprese nebostlačení. Talk například je možno. použít filtrace; je možno ji provádět až k dosažení celkového -objemu výrobku ze ' sádry, který odpovídá . dosaženému . nakupením zrn sádry na sebe.

Ještě výhodněji je možno· po filtraci zařadit odsávání.

Odstranění vody se dosáhne bud filtrací, po níž následuje určitá doba pro vznik- hydratovaného stavu před tepelným sušením, nebo filtrací, po níž následuje odsávání.

Při odstraňování vody filtrací, po níž následuje odsávání, se voda odsává až do- dosažení takového- stupně hydratace, který umožňuije manipulaci s výrobkem.

Při odsávání vody filtrací, po níž následuje odsávání přerušené před tím, než se dosáhne stupně hydratace umožňujícího manipulaci, následuje po> odsávání určitá doba pro. vznik hydratovaného stavu umožňujícího manipulaci.

Každý z . těchto dvou předběžných postupů jednak odstraňuje vodu, jednak působí na kinetiku hydratace sádry buď urychlením počátku reakce, nebo - naopak oddálením konce . reakce. Nebude tedy muset veškerá voda, odstraněná již při tomto .předběžném postupu, být odstraňována při tepelném sušení, bude možno dospět .rychleji k výrobku obsahujícímu dostatečné množství -hydratované fáze, aby s .ním . bylo možno. manipulovat a přemísťovat jej v tepelné sušárně, podpoří se odstraňování vody tepelným sušením tím, že se zpomalí tvorba krystalů překážejících migraci vody na. povrch výrobku, neboť ve. výrobku zůstane větší množství hydratační vody, a tepelné sušení se přeruší dříve, přičemž se ve výrobku ponechá dostatečné množství vody pro- dokončení hydratace, která byla takto zpomalena.

Jak již -bylo výše uvedeno, je možno, místo filtrování nebo filtrování a odstředění, nebo místo kombinace obou těchto postupů, zkrátit dobu trvání postupů následujících po tvarování, popřípadě působit na kinetiku hydratace sádry přidáním přísad, tj. urychlovačů tuhnutí, například přidáním krystalů .sádry, ikteré urychlí počátek krystalizace.

Sušení je možno provádět vzduchem vyšší teploty a . s vysokým koeficientem přestupu mezi sádrou a tímto· sušicím vzduchem. S výhodou se volí teplota vyšší než 150 °C a zpravidla kolem 200 °C.

Výhodně činí obsah vlhkosti v odcházejícím sušicím vzduchu více než 200 g/kg vzduchu, a zejména 300 g/kg vzduchu.

Doba tepelného sušení trvá kolem 10 minut, výhodně kolem 4 minut.

Výhodně je stupeň hydratace sádry na výstupu ze zóny tepelného sušení alespoň 30 až 60 ’% podle druhu sádry.

Výrobek, který se získá po· tepelném .sušení, je tedy ze sádry, jejíž tuhnutí není ještě skončeno, která však .obsahuje · vodu potřebnou pro další tuhnutí a nadbytečnou vodu v množství přibližně 1 %. Kromě toho je výrobek hutnější následkem předchozího zpracování, například působením sníženého tlaku nebo stlačením, a jeho vlastnosti, zejména mechanické vlastnosti a obsah vody, jsou lepší.

Vynález rovněž popisuje zařízení k provádění způsobu odstraňování nadbytečné vody.

Vynález je v dalším popsán s přihlédnutím k přiloženým výkresům, na nichž znázorňuje obr. 1 schéma zařízení pro výrobu desek ze sádry, obr. 2 průmyslový filtr, obrázek 3 sušárnu, obr. 4 Mollier-Ramzinův diagram, obr. 5 křivky enthalpické bilance sušicího· pochodu, a obr. 6 diagram stability hydrátů síranu vápenatého· CaSCO. HzO v přítomnosti vlhkého vzduchu.

Obr. 1 .znázorňuje schéma zařízení určeného k výrobě výrobků ze sádry, jako· jsou například stavební desky. Prvním dílčím zařízením je mísící zařízení pro míšení jednoho· nebo několika hydratovatelných síranů vápenatých (CaSOd a CaSCO . Vz HhO) s vodou a popřípadě s plnivy a/nebo výztužnými prvky, přísadami, které mohou pozměňovat způsob podle vynálezu, jako jsou urychlovače, zpomalovače, povrchově aktivní látky, ředidla, nebo; které mohou měnit výsledný výrobek, jako· jsou pryskyřice, pěna atd. Takovéto mísící zařízení je podrobně popsáno ve francouzských patentových spisech č. 2 417 ·134 a 2 416 717; sestává z mísící nádoby 1 válcového; tvaru, do· níž se přivádí prášková sádra a tuhé přísady v konstantním hmotnostním množství pásovým dopravníkem — váhami 2, a voda a kapalné přísady zakrytým prstencovým přepadem 3, z kterého· přetékají na boční stěnu mísící nádoby 1.

Tato mísící nádoba 1 má mezilehlé dno 4, opatřené po obvodě děrováním, kterým vytvořená směs může vytékat, přičemž toto mezilehlé dno· 4 je tvořeno horní částí vložky, například kužele uspořádaného základnou vzhůru, v prodloužené spodní části mísící nádoby, mající rovněž podobu kužele. Odtok z mísící nádoby 1 je řízen pneumatickým ventilem 6 s ohebným pružným tělesem, aby se tak udržely jednak množství materiálu v mísící nádobě 1, jednak délka doby míchání konstantní.

Toto pružné těleso· ventilu se kromě toho udržuje v neustálém pohybu, aby se zabránilo usazování mokré sádry. Vzniklá směs se odvádí potrubím 7 do; druhého zařízení, v němž se tvarují desky. Takovéto zařízení je podrobně popsáno ve francouzském patentovém spisu č. 2 416 777. Je tvořeno korečkem 8 bez dna, uloženým na pohyblivé licí půdě 9 a tvořeným dvěma deskami 10, 11, tvořícími přední a zadní stěny, jakož i dvěma bočními pásy 12, pohybujícími se stejnou rychlostí jako· licí půda 9, kteréžto pásy dosedají k okrajům obou desek 10, 11.

Hod deskou 11, čelní ve směru pohybu, je upravena licí štěrbina; směs sádry s vodou se přivádí do ko-rečku trubkami 13 ústícími kolmo k čelní desce 11, kterými se přivádějí jednotlivé proudy pod hladinu směsi nacházející se zpočátku v korečku 8.

Jak je patrné z obr. 1, zařízení pro výrobu pásu nebo· desek .ze sádry může zahrnovat ústrojí 14 pro zavádění výztuže, například skelných vláken dodávaných v podobě rolí skelné tkaniny, rohože, roun ze zplstěných nepřetržitých vláken, skelných roštů nebo v jiných podobách.

V dalším zařízení se odstraňuje nadbytečná voda obsažená ve směsi, tedy voda, které se nevyužívá pro· hydrataci na dihydrát síranu vápenatého· CaSCU . 2 HaO. Podle vynálezu · toto zařízení zahrnuje mechanické ústrojí A a tepelné ústrojí B.

Mechanické ústrojí A je upraveno bezprostředně za tvarovacím zařízením. Je tvořeno například průmyslovým filtrem, znázorněným podrobněji na obr. 2, v němž se voda odstraňuje odsáváním. Jde o pásový filtr s nepřetržitým filtračním povrchem tvořeným nekonečným pásem 15, opatřeným odvodňovacími otvory, napnutým mezi dvěma otáčejícími se bubny 16, 17, jehož horní část 18 se posouvá po alespoň jedné odsávací skříni 19, spojené alespoň jedním potrubím 20 s alespoň jednou evakuační komorou 21, na kterou je napojeno vakuové odsávací zařízení 22 vedením 23.

Nekonečný pás 15 sestává z několika vrstev 15a, 15b, 15c nad sebou, z tkaniny nebo gumy opatřených otvory, s příčným žebrováním v horní vrstvě 15a, přičemž nekonečný pás má profil v podobě žlabu. Tento· nekonečný pás 15 je na své horní straně pokryt filtračním nosičem 24, například z tkaniny spočívající na žebroví, který se pohybuje stejnou rychlostí jako nekonečný pás 15 a obíhá na vodicích a unášecích válečcích 25.

Na evakuační komoru 21 ja napojeno čerpadlo¹ 26, kterým se odčerpává voda odstraněná z deselk nebo pásu sádry během výroby; pro očištění nekonečného pásu a filtračního nosiče procházejí tyto na své cestě zpět kolem zkrápěcích hubic 27. Tyto zkrápěcí hubice 27 jsou upraveny uvnitř rekuperační komory 28, jíž filtrační nosič prochází, a některé jsou rovněž nasměřovány na nekonečný pás 15 na jeho, vratné · dráze; v rekuperační komoře 28 se oplachovaní voda regeneruje.

Odsávací skříň 19 začíná v takové vzdálenosti od čelní desky 11 korečku 8 pro odlévání směsi vody se sádrou, aby lití nebylo rušeno odsáváním. Zcela postačující je vzdálenost 10 až 20 cm, jestliže snížení tlaku je přibližně 13,3 kPa.

V popsaném příkladu provedení má průmyslový filtr A délku přibližně 3 m; zahrnuje dvě od sebe oddělené odsávací skříně 19, z nichž každá je spojena s vlastním zdrojem vakua, a umožňuje provádět nejprve filtraci tj. odstranění vody až po stupeň, kdy se zrna sádry vzájemně dotýkají, a poté následné odsátí, jímž se dosáhne odvodnění prostor mezi zrny.

U popsaného* provedení následuje po filtru bezprostředně ústrojí B pro tepelné sušení, v daném případě průběžná průmyslová sušárna znázorněná na obr. 3. Tato· sušárna zahrnuje větší počet komor 30a, 30b, 30c atd., oddělených od sebe otevíratelnými přepážkami 31a, 31b, 31c, atd., jimiž prochází dopravní pás 32. Každá z těchto· komor má vlastní topné ústrojí, kterým mohou být například plynové hořáky.

V každé z těchto komor se dosahuje tepelné výměny mezi sušicím prostředím a výrobkem pomocí dvou proudů velkého množství vzduchu, z nichž jeden je veden nad výrobkem *a druhý pod ním, které se velkou rychlostí točí kolem vyrobených desek a narážejí na ně. Teplota tohoto vzduchu je řízena. Soustavou všech těchto komor pak prochází další proud vzduchu, v množství mnohem menším než předcházející, ve směru opačném* k postupu vyrobených desek.

Velikost tohoto množství se nastavuje regulováním vlhkosti vzduchu vycházejícího ze sušárny. U takovéto vysoce výkonné sušárny je známo, že pro dosažení zvolených sušicích podmínek stačí regulovat jednak teplotu suchého vzduchu, vstupujícího· do každé z komor, řízením provozu topného ústrojí, jednak stupeň vlhkosti odcházejícího vzduchu, рю regulování množství vzduchu procházejícího sušárnou.

U jiných provedení může být filtr A kratší, přibližně 1 m, a/nebo může být mezi filtrem A a tepelnou sušárnou B upravena určitá větší vzdálenost.

Popsané zařízení pro výrobu sádrových desek pracuje takto. Zvolí se hmotnostní poměr voda/sádra, Eo/Po, kde Eo· a Po· znamenají hmotnostní množství vody, respektive sádry. Tento poměr Eo/Po * se výhodně volí vyšší a v rozmezí *0,80 až 0,90, aby bylo zmožněno snadné a rychlé formování.

Mísící zařízení, jako je například zařízení popsané v uvedeném francouzském patentovém spisu č. 2· 416 717, umožňuje rychlé promísení během velmi krátké doby, například pouze 3 sekund, která zpravidla činí přibližně 20 sekund.

Toto zařízení skýtá kapalnou směs konstantní tekutosti po uplynutí přibližně 20 sekund, počítáno po uvedení vody do styku se sádrou. Jak je uvedeno ve francouzském patentovém spisu č. 2 416 777, dopravuje se tato· směs potrubím 7 až do licího· zařízení (korečku 8). Vzhledem k velké tekutosti je tato přeprava rychlá. Pak se směs, přivedená do korečku 8, lije na licí půdu, která nepřetržitě postupuje. Tím se získá pásový sádrový výrobek, jehož jakost je homogenní ve všech příčných průřezech, kolmo- ke směru postupu licí půdy, a stejná od jednoho úseku k druhému, podle regulování celého zařízení. Do výrobku je popřípadě možno vložit výztuhu.

I když pro* celou tuto první fázi výroby je výhodné mít mnoho vody pro dobré rychlé smáčení sádry pro její dobré promísení, pro dopravu směsi potrubím, pro snadné a rychlé lití, pro· snadné vložení výztuhy, pro výhodnost · zpracování pouze lehkého materiálu, je naproti tomu od skončení lití přítomnost nadbytku vody nevýhodná.

Cím je množství přítomné vody větší, · tím delší bude doba před počátkem tuhnutí, tím delší bude i sama doba tuhnutí, tím větší bude množství energie, kterou bude nutno vynaložit k odstranění této nadbytečné vody, tím delší bude doba sušení, tím větší bude množství zpracovávaného* materiálu· a tedy i nákladnější, a tím menší bude mechanická pevnost získaného výrobku.

Bezprostředně po vytvarování přichází pás lité sádry na průmyslový filtr A. Odsávací skříň 19 začíná teprve ve vzdálenosti 1Ό až 20 cm od čelní desky 11 korečku 8 proto, aby lití nebylo rušeno použitým vakuem. Snížení tlaku je tak veliké, jak jen je možno, aby se netvořily trhlinky. Jeho velikost závisí na jakosti použité sádry, na tloušťce pásu sádry a na typu a množství použité výztuže. Během této· fáze se obsah vody rychle zmenšuje a směřuje asymptoticky k obsahu přibližně o velikosti jako při· rozdělování do stavu nasycení.

Homogenita jakosti sádry ve všech příčných průřezech vyrobeného pásu je stejná. Při klesání obsahu vody hustota výrobku vzrůstá, tloušťka pásu se zmenšuje, spojení mezi výztuhou a sádrou se stává dokonalejší a zrna sádry se ik sobě blíží, až se vzájemně dotknou. Veškerá voda odstraněná filtrací se už nemusí odstraňovat tepelným sušením, čímž se právě o· tolik zkrátí jeho trvání.

Podporuje se tím rovněž tvorba krystalů sádry, což má za následek urychlení počátku tuhnutí a mírné oddálení konce této reakce. Tím se jednak dosáhne toho, že rychleji vznikne výrobek dostatečně hydratovaný, aby jím bylo· možno manipulovat při přemístění do tepelné sušárny, jednak to později, když již výrobek bude v sušárně, umožní mírně zpomalit hydrataci, čímž se podpoří odstraňování vody, -a ukončit rychleji toto· odstraňování nadbytku vody, přičemž se ve výrobku ponechá právě potřebné množství hydratační vody.

V průběhu této filtrace voda prochází filtračním nosičem 24, svádí se do· rýh na povrchu gumové vrstvy 15a vytvořených žebrováním, načež odtéká otvory, zatímco zrna sádry jsou filtračním nosičem zadržena. U vyrobeného pásu o· počáteční tloušťce řádově 10 mm, například 8,5 mm, ze sádry z výroby superfosfátu, jež má zrna o středním průměru v rozmezí 25 až 30 ,um, je snížení tlaku, aplikovatelné bez tvorby trhlinek, menší než 20 kPa a v praxi se může pohybovat v rozmezí od 5,33 do· 20 kPa, přičemž doba, potřebná pro snížení obsahu vody z počáteční hodnoty 0,80 až 0,90 na obsah při rozdělávání na stav nasycení, je v rozmezí od 80- sekund do několika- sekund.

Zpravidla se používá snížení tlaku o

13,3 kPa, přičemž doba filtrace trvá 30· sekund a oblast, kde voda mizí s povrchu vyrobeného pásu, leží ve vzdálenosti 90 cm od čelní desky licího korečku ve směru postupu pásu. Poměr tloušťky desky nebo pásu po· odlití k jeho tloušťce po- filtraci činí přibližně 1,3'5. Celý tento postup je skončen za přibližně 120 až 150 sekund od uvedení práškové sádry do styku s vodou.

Celou tuto· operaci je možno uskutečnit na průmyslovém filtru o délce přibližně 1 metru. Již sama tato· operace má za následek zkrácení doby tepelného sušení. Po filtraci je možno výrobek dopravit dopravníkem až do tepelné sušárny. Během postupu výrobku dochází k tuhnutí sádry a délka dopravníku se volí tak, aby na konci dopravníku byl výrobek již dostatečně hydratován, aby bylo· možno jím manipulovat a byl schopen dopravy do sušárny.

Dobu sušení lze výhodně ještě zkrátit tím, že se filtrace prodlouží odsáváním. Odsávání je možno· provádět na tomtéž nekonečném pásu 15 průmyslového filtru A jako· filtraci. V tomto případě pak má filtr A délku přibližně 3 metry. Odsávání spočívá v tom, že se znovu aplikuje snížení tlaku, aby se z prostor mezi zrny sádry odstranila v nich obsažená voda. Snížení tlaku se dosahuje druhou odsávací skříní, oddělenou od odsávací skříně použité pro filtraci a nezávislou na ní. I zde má snížení tlaku být menší než snížení, které by vyvolalo· tvorbu trhlinek. Je výhodné provádět toto odsávání až do okamžiku, kdy výrobek dosáhne takového· stupně hydratace, při němž lze s ním již manipulovat a kdy již obsahuje 2Q až 50/ % hydratované fáze podle typu použité sádry.

U vyrobeného· pásu o tloušťce přibližně až 10 mm ze sádry, získané při výrobě superfosfátu,· mající zrna o středním průměru v rozmezí 25 až 30· ,«m, činí maximálně použitelné snížení tlaku v případě, že se má zabránit vzniku trhlinek, přibližně 33,3 kPa. Odsávání trvá přibližně 1 minutu.

Odstraněnou vodu je možno vypustit do odpadu nebo, aby se zabránilo znečištění, recyklovat a přivádět současně s novou vodou do mísícího zařízení k vytvoření další směsi sádry s vodou.

V tomto stadiu filtrace a odsávání rehydratace síranu vápenatého· CaSCU nebo to, co· se běžně nazývá tuhnutím, sotva začala, takže toto, recyklování podstatně neovlivňuje tvorbu síranu vápenatého CaSCM.

Odsáváním se stabilizuje struktura získaná filtrací, odstraní se ještě další malé množství vody, kterou pak nebude nutno odstraňovat .tepelným sušením, ještě více se urychlí počátek tuhnutí sádry a tím se tedy rychleji dosáhne Okamžiku, kdy lze výrobek přemést do· tepelné sušárny; naproti tomu se oddálí konec tuhnutí sádry a tepelnému sušení se tedy podrobí výrobek obsahující více vody; tato ještě volná voda může vystupovat na povrch výrobku tím, že se zpomalí tvorba krystalů sádry, které by mohly ucpávat kanálky, jimiž voda proudí, a tepelné sušení je možno ještě dříve přerušit, takže se ve výrobku ponechá určité množství vody potřebné k tomu, aby tato hydratace pokračovala až do· svého· skončení.

Díky filtraci a odsávání je možno od obsahu vody přibližně 0,80 na výstupu z tvarovacího zařízení dospět k obsahu vody přibližně 0,45 až 0,50 na konci průmyslového filtru A za dobu přibližně 2 minut.

Filtrace a odsávání se mohou provádět bez rozdílu na spodní a/nebo vrchní straně vyrobené desky. Obdobně je možno použít, současně s výše uvedenými postupy nebo místo nich, jiných způsobů odstraňování vody, jako, je například lisování nebo odstřelování.

Jestliže, se odsávání neprovádí až do stavu, kdy s výrobkem lze manipulovat, je možno vyhradit část dopravníku před vstupem do tepelné sušárny tak, aby výrobek měl při svém postupu touto částí dopravníku dosti času k dosažení požadovaného· stupně hydratace. Může tomu být tak v případě, když se odsávání — vzhledem k okolnosti, že množství odstraňované vody příliš klesá, přibližně na 5 až ·10 % původního množství — přeruší před dosažením stavu, kdy je možno s výrobkem manipulovat.

Místo mechanických prostředků k odstraňování vody odsáváním,· popřípadě v kombinaci s těmito prostředky, je možno použít přísad k úpravě doby trvání jednotlivých etap tuhnutí sádry, a tím zkrátit trvání doby

3 6 7 7 4 tepelného sušení. Tak je možno · bezprostředné po vytvarování naočkovat sádru očkovacími krystaly, které urychlí počátek tuhnutí sádry a které budou · mít z tohoto důvodu účinek srovnatelný s účinkem filtrace a odsávání. Například v případě, kdy se použije tohoto, jiného _ prostředku v kombinaci s filtrací a popřípadě odsáváním, mohou tyto· očkovací krystaly pocházet z rekuperovaného filtrátu, zavedeného do mezilehlé .zračí nádrže, v· níž se nechají vytvořit krystaly dihydrátu nebo v nichž se vyvolá jejich .růst.

Jakmile lze s výrobkem manipulovat, dopraví se do· tepelné sušárny.

I když se zřetelem k rychlému vyrobení desky bylo, účelné desku rychle odlít použitím velmi tekuté směsi, obsahující značné množství vody, a. pak po ukončení formování odstranit maximální množství vody pro urychlení hydratace síranu vápenatého, není naopak, jakmile lze s výrobkem manipulovat, již žádoucí urychlovat hydrataci; je dokonce výhodné, aby hydratace nepokračovala nebo· aby pokračovala alespoň velmi pomalu.

Předchozí zpracování filtrací a odsáváním na jedné straně, a vysoká teplota v sušárně na straně druhé přispějí k tomuto zpomalení hydratace. V jednotlivých komorách, sušárny naráží proud teplého vzduchu na vyrobený pás kolmo k jeho· povrchu. Voda odstraněná ze sádry se odvádí proudem vzduchu, který obíhá v protisměru.

Sušení se podrobí hybridní výrobek, tj. výrobek obsahující určité procento· (například na počátku sušení minimálně 20 až 50 procent .podle typu použité sádry) hydratované fáze nehydratovaného· síranu vápenatého a velké množství vody. Díky předchozímu zpracování, spočívajícímu v odstranění vody odsáváním, bylo již určité množství vody odňato, což umožní příslušně zkrátit dobu tepelného· sušení.

Týmž předchozím zpracováním je možno· oddálit konec hydratační reakce, což umožňuje pracovat s výrobkem majícím vyšší podíl vodné fáze a tedy rychleji dosáhnout okamžiku, kdy je možno· přeirušit topení při zanechání ve výrobku většího množství vody potřebné k tomu, aby hydratace pokračovala.

Za těchto· podmínek se tepelnému sušení podrobí výrobek obsahující velmi volně vázanou vodu, tedy výrobek, který snese bez nebezpečí nejtěžší tepelné podmínky. Bude proto možno použít vysoce účinného sušení, aniž by ibylo nutné se obávat poškození výrobku. Ostatně bude možné si kontrolou stupně hydratace ověřit, že výrobek snáší bez poškození vysoce účinné sušení. Pokud jde o toto tepelné sušení, budou jedinými hledisky, kterých je třeba dbát, jednak nutnost odstranit na přibližně 5 % veškerou nadbytečnou vodu, jednak hledisko ekonomické.

Všechny tyto faktory umožňují dosáhnout vysušení v pozoruhodně krátkém čase. K určení ekonomických podmínek provozu sušárny je třeba stanovit několik parametrů: teplotu (T) vzduchu v sušárně, vlhkost (H) vzduchu odcházejícího ze sušárny a dobu (s) setrvání výrobku v sušárně. Je známo, že na vstupu do sušárny je nutné, aby výrobky byly schopny manipulace, a že na výstupu ze sušárny nemají již prakticky obsahovat nadbytečnou vodu. Kromě vody, která bude nutná ipro hydrataci, je popřípadě možno na výstupu ze sušárny ještě ponechat ve výrobku malé množství další vody, menší než 5 % · a s výhodou kolem 1 °/o, což odpovídá množství vody, jež jakákoliv sádra pohlcuje, aby byla v hygrotermické rovnováze s okolním vzduchem. Jinak je žádoucí, aby· během tepelného sušení procento zcela hydratovaného síranu vápenatého· neklesalo.

Pro stanovení uvedených tří parametrů T, H, s je možno použít Mollier-Ramzinova diagramu sádry (olbr. 4), na němž je zejména zakreslena isohygra (křivka isovlhkosti) 0,9, tj. křivka, která znázorňuje veškeré druhy vzduchu, jež jsou v· rovnováze -se sádrou, která obsahuje kapalnou vodu nebo která se nachází na hranici zadržování kapalné vody. U kteréhokoliv· druhu vzduchu A o teplotě T a vlhkosti H je rychlost sušení představována délkou úsečky A(_H; r)Pe, kde Pe je průsečík isohygry 0,9 s isenthalpou procházející bodem A₍h, Tvar isohyger je takový, že při kterémkoliv A bude tato úsečka delší, tedy rychlost větší, jestliže teplota T je vysoká a jestliže vlhkost H je vysoká počínaje okamžikem, kdy teplota T je vyšší než 150 °C.

Na druhé straně, jestliže se provede enthalpická bilance postupu tepelného· sušení, je možno· znázornit křivkami energii, uvolněnou 1 kg odpařené vody, v závislosti na obsahu vlhkosti odcházejícího sušicího vzduchu, při různých teplotách vzduchu (obr. 5), přičemž vstupujícím vzduchem je okolní vzduch o průměrné teplotě 15 °C a o průměrné vlhkosti 0,00'65 kg v 1 kg vzduchu. Získá se řada hyperbol, u nichž je uvolněná energie tím nižší, čím je koncentrace vodních par v· odcházejícím vzduchu větší, avšak u nichž též, když se postupuje do· asymptotické oblasti těchto křivek, tj. vlhkost alespoň 200 g a s výhodou více než 300 gramů vodní páry v 1 kg suchého· vzduchu, se uvolněná energie za jakýchkoliv podmínek mění velmi málo. Jeví se tedy výhodné při porovnání závěrů plynoucích z Mollier-Ramzinova diagramu a z příslušných křivek enthalpické bilance, s přihlédnutím k ekonomickému hledisku na jedné straně a s ohledem na požadovanou vysokou rychlost sušení na straně druhé, zvolit pro vzduch v sušárně vyšší teplotu a vyšší vlhkost .na výstupu.

V každém případě se výkon stává zajímavým od teploty T vyšší než 150 °C a od vlhkosti H odcházejícího' vzduchu vyšší než

200 g, s výhodou vyšší než 300 g vodní páry v 1 kg suchého· vzduchu; výkon je tím lepší, čím jsou vlhkost H a do určité míry i teplota T vyšší. Přesto však existuje mez, která by se neměla překračovat, tj. mez, při níž dehydratace již vzniklého dihydrátu převažuje nad hydíratací síranu vápenatého nebo mezilehlého hydrátu.

Před sušením teplem bylo třeba krátké doby pro dosažení takového stupně hydratace, který umožňuje manipulaci výrobkem (méně než 4 minuty); jestliže se tím, že se v sušárně •odstraní nadbytečná veda, nechá poklesnout stupeň hydratace, bude pak zapotřebí několika dnů, aby bylo opět dosaženo původního stupně a aby bylo možno manipulovat vyrobeným sádrovým panelem, poněvadž veškeré předcházející postupy, tj. filtrace a odsávání, způsobily zpomalení reakce a odsunutí konce tuhnutí sádry.

Kontrolováním stavu hydratace sádrových výrobků na výstupu ze sušárny se tedy sleduje, aby se nevolily takové podmínky vlhkosti H a teploty T, při nichž by stupeň hydratace na výstupu byl nižší než stupeň hydratace na vstupu. Například pro stanovení stupně hydratace vzorků výrobku ze semihydrátové sádry se použije této· metody:

Hydratace síranu vápenatého· se zarazí isopropylalkoholem, vzorek se nechá sušit v sušárně o teplotě 60 °C po dobu 24 až 48 hodin (až do konstantní hmotnosti). Po zvážení se vzorek ponechá 3 hodiny při teplotě 400 °C, načež se znovu zváží. Při znalosti ztráty žíháním se z ·celkové hmotnosti (přeměněný hydrát + nepřeměněný hydrát) a z hmotnosti při teplotě 60 °C určí množství přeměněného hydrátu. Existuje mez, kterou je nutno respektovat při volbě vlhkosti H a teploty T; jde o mez určenou diagramem stability různých hydrátů síranu vápenatého CaSO4. HaO v přítomnosti vlhkého vzdu ·chu, sestaveného· z termodynamických konstant. Tento diagram, znázorněný na obr. 6, kde teplota jě vynesena na ose X a tlak vodních par, neboli relativní vlhkost na ose Y, vymezuje pro· síran vápenatý a jeho hydráty · oblasti stability.

Křivky na tomto· diagramu, odpovídají stejné rychlosti hydratace vzorku ve vícehydratovaný vzorek a · dehydratace téhož vícehydratovaného vzorku ve vzorek méně hydratovaný. Zdá se tedy, že aby nedošlo ke zmenšení hydratace, by bylo· třeba vystavit desky působení vzduchu, jehož charakteristické parametry (teplota, vlhkost) by ležely nad křivkou vymezující obě oblasti stability semihydrátu a dihydrátu síranu vápenatého, nebo v mezním případě na této křivce. Ovšem tyto závěry platí pouze v rovnovážném stavu, když doba setrvání při těchto· podmínkách vlhkosti a teploty je dlouhá a když celý výrobek je v· podobě dihydrátu.

Je-li doba setrvání v sušárně krátká, kratší než 10 minut a s výhodou přibližně 3 až minuty i při vzduchu o vyšší teplotě a nízké vlhkosti, nedochází téměř k dehydrataci nebo dokonce pokračuje hydratace v míře, v jaké je stále k dispozici voda. To je případ, když se podrobí sušení nikoliv sádra, jejíž tuhnutí je skončeno, nýbrž hybridní výrobek, jehož tuhnutí není ještě dovršeno a v němž je pouze několik krystalů v nadbytku vody.

Ponechá-li se tedy sádrová deska v sušárně o teplotě 200 °C -a s obsahem vlhkosti odcházejícího vzduchu v hodnotě 50 g vodní páry na 1 kg vzduchu, po dobu 4 minut, zjistí se, že jestliže tato deska byla při svém vstupu hydratována na 55 %, je na výstupu hydratována na 80 °/o. Tedy i za podmínek teploty a vlhkosti, které by normálně u zcela hydratované sádry přivodily rozklad vzniklého dihydrátu v semihydrát, když doba setrvání je krátká a když je stále přítomna volná nevázaná voda, nejen nedochází k dehydrataci, nýbrž hydratace stále ještě pokračuje.

Když se při této teplotě 200 °C budou volit příznivější podmínky vlhkosti z hlediska hospodárnosti a rychlosti sušení, tj. vlhkost rovná 200 nebo i 300 g, vodní páry v 1 kg vzduchu, tím spíše nebude třeba se obávat dehydratace při krátkých dobách setrvání kolem 4 minut, obecněji při krátkých dobách nižších než asi 10 minut.

U výrobku tvořeného pásem · o malé tloušce, obecně nižší než 10 mm a s výhodou kolem 6 mm, bude možno volit, s ještě menším nebezpečím poškození sádry, náročné podmínky při sušení, tak například teplotu T = 200 ^OC a vlhkost H = 300 g/kg.

Za těchto podmínek je možno docílit vysoké rychlosti sušení v rozmezí asi 20 až 50 kilogramů, v průměru 25 kg vody odpařené za 1 hodinu s 1 m² výměnné plochy. Doba setrvání v sušárně je tedy přibližně 4 minuty.

V praxi se tedy bude používat velmi výkonné sušárny, schopné rychle, tj. za dobu asi 4 minut odpařit tolik vody, kolik jí sádra obsahuje jako nadbytečnou vodu.

U této sušárny se nastaví provozní podmínky, tj. teplota a vlhkost odcházejícího vzduchu tak, aby se na výstupu ze sušárny získal výrobek obsahující nanejvýš 5) % a s výhodou 1 % nadbytečné vody. Ověří se, že během tepelného sušení nedochází k úbytku hydratace. S výhodou se bude usilovat o koncentrování vlhkosti H ve vycházejícím vzduchu tak, aby byla vyšší než 200 g nebo dokonce aby činila 300 g vodní páry na 1 · kg vzduchu tím, že se omezí průtok vzduchu proudícího sušárnou.

Délka sušárny bude vyhovovat a provozní podmínky sušárny budou výhodné z ekonomického hlediska, jesllže se pro dosažení cílů sušení bude sušárna provozovat při teplotě vyšší než 1.5.0 ^rC, s výhodou při teplotě přibližně 200 °C, a při vlhkosti vyšší než 200 g/kg, s výhodou přibližně 300 g/kg.

Pás sádry, vyrobený jak bylo výše popsá236774

1S no, je možno rozřezat po výstupu ze sušárny na panely, ihned potom balené. Obsahuje kromě malého množství nadbytečné vody ve výši asi 1 % ještě vodu nutnou pro pokračování hydratace. Když pás přijde do sušárny se stupněm hydratace postačujícím k tomu, aby s ním bylo možno manipulovat (minimálně 20· až 50 % podle druhu použité sádry) a když se suší za podmínek, které zabraňují poklesu stupně hydratace, 'lze tedy s ním stále manipulovat na výstupu ze sušárny, i když jeho hydratace není skončena.

Dosti často též, přes vyšší teplotu, se stupeň hydratace během sušení mírně zvýší; když sádrový výrobek vstoupí do sušárny s minimálním stupněm hydratace 20 až 50 %, bude odcházet s minimálním stupněm 30 až Θ0 % podle druhu použité sádry; tudíž jeho mechanické vlastnosti se jen zlepší. Je možno se domnívat, že výrobek, hydratovaný asi ze 40 až '50 % na výstupu ze sušárny, avšak obsahující vodu nutnou pro jeho' další hydrataci, je téměř úplně hydratován po uplynutí 48 hodin.

Díky vynálezu je zapotřebí kratší doby než 10 minut, počítáno od uvedení práškové sádry do styku s vodou, pro vyrobení a

Claims (19)

1. Výrobek ze sádry, zejména nepřetržitý pás nebo· desky, vyznačující se tím, že je vytvořen z neúplně hydratované sádry, nicméně natolik hydratované, aby měl mechanickou pevnost umožňující s ním manipulovat, přičemž obsahuje maximálně 5 % nadbytečné vody nad množství potřebné k úplné hydrataci.

'

2. Výrobek podle bodu 1, vyznačující se tím, že stupeň hydratace činí alespoň 30 až 60 % podle druhu sádry.

3. Výrobek podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje pouze 1 % nadbytečné vody.

4. Způsob výroby výrobků ze sádry podle bodů 1 až 3, při němž se výrobky zhotoví ze směsi síranu vápenatého s nadbytkem vody a takto' vytvarované výrobky se tepelně suší, vyznačující se tím, že se s tímto sušením začíná před skončením hydratace síranu vápenatého, jakmile hydratace dosáhne stupně udělujícího výrobku dostatečnou mechanickou pevnost pro manipulaci, a skončí před ukončením hydratace síranu vápenatého, přičemž stupeň hydratace po skončení sušení je alespoň stejný jako stupeň hydratace na počátku sušení a ve výrobku se ponechá voda potřebná k úplné hydrataci síranu vápenatého.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačující se tím, že se ve výrobku po tepelném sušení ponechá kromě hydratační vody ještě nanejvýš 5 % nadbytečné vody, s výhodou pouze '1 '% nadbytečné vody.

'

6. Způsob podle bodu 4 nebo 5, vyznačují vy-sušení sádrových panelů a pro dosažení možnosti s nimi nakládat, nebo jinak řečeno, doby kratší než 9 minut a zpravidla asi 7 minut k odstranění nadbytečné vody.

Sádrový pás Je rovněž možno rozřezat na desky před vstupem do' sušárny.

Díky předchozímu zpracování, tj. filtraci a odsávání se získají výrobky ze sádry s lepšími vlastnostmi, zejména mechanickými, a s výhodnějším obsahem vody.

Tudíž vzorek desky ze sádry, z něhož byla odstraněna nadbytečná voda výše popsanými postupy, absorbuje po ponoření do vody o teplotě 20 °C na dobu 48 hodin pouze 13 o/o vody, vztaženo na jeho počáteční hmotnost v suchém stavu.

Deska ze sádry, z níž byla odstraněna nadbytečná voda výše popsanými postupy, se vyznačuje tvrdostí SHORE C v rozmezí 87 až 94 jednotek SHORE C; když se nepodrobí předchozímu zpracování, tj. filtraci a odsávání, vyznačuje se Jen nižší tvrdostí SHORE C, v rozmezí 84 až 87 jednotek.

Odstraněním nadbytečné vody, jak bylo výše uvedeno, se zvýší měrná hmotnost výrobku přibližně l_,3^,5]^^^'át. Mechanické vlastnosti, zejména odolnost vůči ohybu, jsou podstatně lepší.

VY N ÁL E Z U cí se tím, že stupeň hydratace udělující výrobku dostatečnou mechanickou pevnost pro manipulaci je 'v rozmezí 20 až 50 % podle druhu sádry.

7. Způsob podle bodů 4 až 6, vyznačující se tím, že se hydratační reakce sádry po' vytvarování výrobku urychlí, až se dosáhne stupně hydratace, ' při němž již je možno s výrobkem manipulovat.

8. Způsob podle bodu 7, vyznačující se tím, že k urychlení počátku hydratační reakce sádry se z výrobku buď odstraní voda, nebo se k němu přidají urychlovače tuhnutí, popřípadě se oba tyto postupy kombinují.

9. Způsob podle bodů 4 až 8, vyznačující se tím, že po dosažení stupně hydratace udělujícího sádře mechanickou pevnost se hydratační reakce sádry zpomalí, a to' alespoň během 'tepelného· sušení, zejména odstraněním vody po vytvarování a před začátkem tepelného sušení.

10. Způsob podle bodů 8 nebo 9, vyznačující se tím., že odstranění vody se dosáhne filtrací, po níž následuje určitá doba pro vznik hydratovaného stavu před tepelným sušením, nebo filtrací, po níž následuje odsávání.

11. Způsob podle bodů 8 nebo 9, vyznačující se tím, že odstranění vody se dosáhne filtrací, po níž následuje odsávání až do dosažení stupně hydratace umožňujícího manipulaci s výrobkem.

12. Způsob podle bodů 8 nebo 9, vyznačující se tím, že odstranění vody se dosáhne filtrací, po níž následuje odsávání přerušené před tím, než se dosáhne stupně hydratace umožňujícího manipulaci, po kterémžto -odsávání následuje určitá doba pro vznik hydratovaného stavu umožňujícího manipulaci.

13. Způsob podle bodů 10 až 12, vyznačující se tím, že .se filtruje a odsává snížením tlaku, které je menší, než jaké by způsobilo vznik trhlinek ve výrobku.

14. Způsob podle bodu 13, vyznačující se tím, že u vrstvy výrobku mající bezprostředně po vytvarování tloušťku až 10 mm, je snížení tlaku při filtraci v rozmezí 5,3 až 20 kPa, s výhodou rovné ' 13,3 kPa, a snížení tlaku při odsávání je 33,33 kPa.

15. Způsob podle bodů 11 až 14, vyznačující se tím, že se odsávání provádí až do okamžiku, kdy množství odstraněné vody dosáhne 5 až 10 % množství vody, obsažené na počátku odsávání.

16. Způsob podle bodů 1 až 15, vyznačující se tím, že se tepelné sušení provádí -při teplotě vyšší než 150 °C, s výhodou při teplotě 200· °C.

17. Způsob podle bodu 15, vyznačující se tím, že vlhkost odcházejícího sušicího vzduchu je větší než 200 g/kg vzduchu, a výhodně činí 300 g/kg vzduchu.

13. .Způsob bodu 16 nebo· 17 , vyzna- čující se tím, že doba tepelného sušení trvá kolem 10 minut.

19. Způsob podle bodu 16 až 18, vyznačující se tím, že doba sušení trvá kolem 4 minut.

20. Způsob podle bodů 1 až 19, vyznačující se tím, že stupeň hydratace sádry ,na výstupu ze zóny tepelného sušení je alespoň 30 až 60 % podle druhu sádry.