CZ20014652A3

CZ20014652A3 - Sádrové směsi a s nimi související způsoby

Info

Publication number: CZ20014652A3
Application number: CZ20014652A
Authority: CZ
Inventors: Quiang Yu; Srinivas Veeramasuneni; Frederick Thomas Jones
Original assignee: United States Gypsum Company
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-16
Also published as: RU2263644C2; PT1202941E; DK1202941T3; CN1366514A; WO2001081264A1; US20020112651A1; EP1202941A4; IL146904A0; BR0106100B1; MXPA01012924A; EP1202941B1; BR0106100A; AU781637B2; CZ300325B6; ATE368018T1; PL204485B1; PL351552A1; CN1199901C; AR029248A1; NO20016173D0

Description

Oblast techniky

Vynález se týká sádrových směsí a způsobů jejich přípravy. Zvláště se vynález týká vytvrzených sádrových směsí se zmenšenou hustotou a způsobů jejich přípravy.

Dosavadní stav techniky

Vytvrzená sádra (dihydrát síranu vápenatého) je dobře známým materiálem pro mnoho typů výrobků. Například je vytvrzená sádra hlavní složkou hotových výrobků vytvořených použitím tradičních omítek (například omítek vnitřních stěn budov) a také sádrokartonů, používaných při stavbě vnitřních stěn a stropů budov. Kromě toho je vytvrzená sádra hlavní součástí kompozitových panelů a výrobků tvořených směsí sádry a celulózových vláken a je také součástí výrobků pro vyplnění a zahlazení spojů mezi hranami sádrokartonů. Četné speciální materiály, například vhodné k modelování a k výrobě forem, které se přesně obrábějí, obsahují jako hlavní složku vytvrzenou sádru.

Výrobky, obsahující sádru, se zpravidla připravují vytvořením směsi kalcínované sádry (hemihydrátu a/nebo anhydridu síranu vápenatého) a vody (a případně dalších složek). Směs se odlévá k získání požadovaného tvaru nebo se lije na povrchy, nechá se ztvrdnout, ke vzniku vytvrzené (například rehydratované) sádry reakcí kalcínované sádry s vodou k vytvořeni matrice krystalické hydratované sádry (dihydrátu síranu vápenatého) . Žádoucí hydratace kal cínované sádry umožňuje vytvoření provázané matrice (interlocking matrixd) ztvrdlých krystalů sádry, která dodává pevnost sádrovým strukturám ve výrobku obsahujícím sádru. K vypuzení zbylé volné (nezreagované) vody k získání suchého výrobku se používá mírného ohřevu.

Trvalým úsilím je takové výrobky obsahující sádru vylehčit zaváděním materiálů nižší hustoty (například expandovaného perlitu nebo vzduchových dutin) jako součástí vytvrzené sádrové matrice, například ke zlepšení zvukových a/nebo izolačních vlastností, stejně jako zlepšení manipulace a dopravy. Dosavadní snahy k podstanému vylehčení výrobků obsahujících sádru nebyly plně úspěšné, neboť například i když je možno použít významných množství pěny k vytvoření dutin postačujících k dosažení nižší hustoty výrobků obsahujících sádru, nemohou takové výrobky dosud dosahovat žádoucích zvukových a izolačních vlastností. Výrobky obsahující sádru s nižší hustotou mají dosud sklon k nepříznivým charakteristikám způsobovaným poměrně velkým množstvím nadouvadel bez dosahování v některých případech žádoucích výsledků. V nedávné době byl vynalezen sádrokarton vytvořený z vláknité kalcinované sádry podle amerického patentového spisu číslo US 5 041333. Příprava vláknité kalcinované sádry je časově náročná a nákladná, čímž se stalo používání vláknité kalcinované sádry na sádrokartony rovněž drahým.

Jiným problémem s vytvářením produktů s podstatně nižší hustotou obsahujících sádru je, že během jejich výroby, zpracování a obchodního použití se stala pochybnou rozměrová stálost. Například při přípravě vytvrzených sádrových výrobků zůstane obvykle významné množství volné (nezreagované) vody v matrici po vytvrzení sádry. Během sušení vytvrzené sádry k vypuzení nadbytku vody mají provázané krystaly vytvrzené sádry v matrici sklon k těsnějšímu vzájemnému posunu při odpařování vody. Při tom, když voda opouští mezilehlé krystalové prostory sádrové matrice, má matrice sklon ke smršťování působením přírodních sil vytvrzené sádry v důsledku zbývajícího kapilárního tlaku působeného vodou na sádrových krystalech. Když se množství vody ve vodných kalcínovaných sádrových směsích zvýší je rozměrová stálost problatičtější.

Rozměrová stálost je znepokojující také u konečných vysušených produktů obzvláště za podmínek kolísavé teploty a vlhkosti, kdy je vytvrzená sádra náchylná například na roztahování a smršťování. Například vlhkost v mezikrysta1 ických prostorech sádrové matrice sádrokartonu nebo obkladových deskek vystavených vysoké vlhkosti může zesílit problém prohýbání tím, že způsobuje roztahování panelu.

Kdyby se podařilo zabránit takové nestálosti nebo ji omezit na minimum, byly by výsledkem různé přednosti. Například stávající způsoby výroby sádrokartonů by produkovaly více výrobků, kdyby se panely během sušení nesmršťovaly a kdyby na výrobky obsahující sádru bylo žádoucí spolehnutí, že si podrží přesný tvar a rozměry (například při výrobě sádrových modelů), což by lépe posloužilo jejich účelům.

Se zřetelem na shora uvedené je zřejmé, že v oboru existuje potřeba kompozice vytvrzené sádry vykazující nízkou hustotu bez nutnosti začlenění velkého množství plniva o nízké hustotě nebo vzduchových dutin vytvořených nadouvadlem. Je také potřeba takových směsí vytvrzované sádry s nízkou hustotou, které mají zlepšenou rozměrovou stálost, izolační a nebo zvukové vlastnosti. Přednosti vynálezu jsou dále objasněny.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je vytvrzená sádrová směs připravená způsobem, při kterém se připravuje směs z alespoň kalcinované sádry, vody a zlepšujícího materiálu voleného ze souboru zahrnujícího trimetafosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakující se fosfátových jednotek, polykarboxylovou sloučeninu, povrchově aktivní činidlo a jejich kombinaci, přičemž hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře ve směsi je alespoň přibližně 3 ·'1 a směs se udržuje za podmínek postačujících k tomu, aby kalcinovaná sádra vytvořila provázanou

matrici vytvr2ené sádry.

Vynález se tedy týká vytvrzené sádrové směsi a způsobu její přípravy. Sádrová směs podle vynálezu má s výhodou nízkou hustotu a vykazuje zlepšenou rozměrovou stálost (například odolnost proti smršťování), zlepšené izolační a/nebo zvukové vlastnost i.

Vynález se tedy týká sádrové směsi připravené způsobem, spočívajícím v tom, že se připraví směs z alespoň kalcinované sádry a vody, přičemž hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře ve směsi je alespoň přibližně 3=1. V tomto provedení sestává vytvrsená sádrová směs například z kalcinované sádry obsahující hmotnostně alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry. Směs se uchovává za podmínek postačujících k tomu, aby kalcinovaná sádra vytvořila vytvrzenou sádrovou matrici.

Vynález se také týká vytvrzené sádrové směsi, připravené způsobem spočívajícím ve vytvoření směsi alespoň kalcinované sádry a vody, přičemž hmotnostní podíl vody ke kalcinované sádře je alespoň přibližně 4,5:1. Směs se udržuje za podmínek postačujících k tomu, aby se z kalcinované sádry vytvořila vytvrzená sádrová matrice.

Vynález se týká také vytvrzené sádrové směsi připravené způsobem spočívajícím ve vytvoření směsi kalcinované sádry a vody, a zlepšujícího materiálu voleného ze souboru zahrnujícího trimethanfosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný, mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek, polykarboxylovou sloučeninu, povrchově aktivní činidlo a jejich kombinaci. V tomto provedení vynálezu je hmotnostní podíl vody ke kalcinované sádře, použité k vytvoření směsi, alespoň přibližně 3=1. Směs se udržuje za podmínek postačujících k tomu, aby se z kalcinované sádry vytvořila vytvrzená sádrová matrice.

Vynález se týká také vytvrzené sádrové směsi obsahující kontinuální fázi provázané sádrové matrice. Matrice zahrnuje sádru a dutiny po odpařené vodě. Je žádoucí, aby v matrici objem dutin po odpařené vodě byl alespoň 69 % se zřetelem na objem odpařené vody (EWVV) podle stanovení níže popsanou zkouškou. Při tomto provedení vynálezu se vytvrzená sádrová kompozice vytváří například za použití kal cínované sádry obsahující alespoň hmotnostně alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry.

Vynález se týká také vytvrzené sádrové směsi obsahující kontinuální fázi provázané sádrové matrice. Matrice zahrnuje sádru a dutiny po odpařené vodě. Je žádoucí, aby v matrici objem dutin po odpařené vodě byl alespoň 69 % podle zkoušky EWVV. Při tomto provedení vynálezu se vytvrzená sádrovová kompozice vytváří za použití zlepšujícího materiálu ze souboru zahrnujícího trimetafosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný, mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek, polykarboxylovou sloučeninu, povrchově aktivní činidlo a jejich komb i nace.

Ještě déle se vynález týká vytvrzené sádrové kompozice obsahující kontimulání fází provázané vytvrzené sádrové matrice, přičemž matrice obsahuje sádru a dutiny po odpařené vodě, a objem dutin po odpařené vodě je alespoň 80 % (například 80 až 97 %) se zřetelem na objem odpařené vody podle zkoušky EWVV

Sádrová kompozice podle vynálezu může být například ve formě desky. Deska může být provedena například jako stěnová deska, dveřní výplň, součást systému konstrukčních izolačních panelů, zvukový obklad, izolační panel. Takový výrobek může sestávat z několika desek (například jako vrstev). Výrobek může obsahovat druhou, hustší sádrovou desku, přičemž hustota druhé sádrové desky je větší než hustota desky obsahující sádrovou směs podle vynálezu.

• · · · ·

Vynález objasňují, nijak vsak neomezují následující příklady praktického provedení pomocí přiložených obrázků.

Stručný popis obrázků

Na obr. 1 je schematicky znázorněn kompozit sesztávající z vrstev sádrových desek podle jednoho provedení vynálezu.

Na obr. 2 je axonometrický pohled na výrobek ve tvaru stropní obkládačky podle jiného provedení vynálezu.

Na obr. 3 je schematicky znázorněn laminovaný kompozit podle ještě dalšího provedení vynálezu.

Vynález se týká sádrové směsi nízké hustoty, kterou tvoří kontinuální fáze provázané matrice vytvržené sádry a zlepšený objem dutin po odpařené vodě. Vytvržená sádrová směs nízké hustoty se s výhodou připraví ze směsi (například suspense), obsahující zvýšený poměr vody ke kalcínované sádře.

Kalcinovaná sádra může být vláknitá nebo nevláknitá. Za nevláknitou kal cínovanou sádru se považuje obyčejná kalcinovaná sádra, která se může připravit obvyklými způsoby odpovídajícími stavu techniky v kalcinátoru (například v kotli nebo rotační peci) za tlaku okolí, způsobem popsaným například v americkém patentovém spise číslo 2 341 426. Vláknitá kalcinovaná sádra je popsána například v amerických patentových spisech číslo 4 029512 a 5 041333, S výhodou tvoří složení sádrového kompozitu hmotnostně alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry. Výhodněji tvoří složení sádrového kompozitu hmotnostně alespoň 50 % nevláknité kalcinované sádry a v některých případech kalcinované sádry používané k přípravě suspenze (nebo směsi) ze které se sádrové směsi podle vynálezu odlévají, sestává v podstatě z nevláknité kalcinované sádry.

• · ·· · ·· ·· ♦ · *·«· ·«·· • · · · · · · ·

Kalcinovaná sádra může být ve formě hemihydrátu «-síranu vápenatého, hemihydrátu /3-síranu vápenatého, anhydritu ve vodě rozpustného síranu vápenatého nebo jejich směsí. S výhodou obsahuje kalcinovaná sádra alespoň 30% fs-hem i hydrátu síranu vápenatého a výhodněji alespoň 50 % hemihydrátu (3-síranu vápenatého. Podle některých provedení vynálezu sestává kalcinovaná sádra v podstatě z hemihydrátu (3-síranu vápenatého.

Vytvršená sádrová kompozice podle vynálezu se vyznačuje poměrně volnou a otevřenou strukturou účinkem objemu zesílených dutin po odpařené vodě v kontinuální fázi vytvrzené sádrové matrici. Zlepšený objem vodních dutin může pocházet například z použití zvýšeného poměru vody ke kalcinované sádře ve směsi použité k přípravě sádrových kompozic. Provázanou matrici sádry tvoří krystaly jakékoli různé velikosti a tvaru, v závislosti poněkud na poměru vody ke kalcinované sádře ve směsi použité při přípravě sádrové kompozice. Například v některých provedeních vynálezu jsou krystaly poměrně dlouhé (například přibližně 10 jjb až 40 jjm nebo delší alespoň v jednom směru), nebo může mít různé uspořádání, například jako jehlice, destičky nebo jejich kombinace.

Je významné, že vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu má žádoucí nízkou hustotu a přesto vykazuje postačující pevnost a odolnost proti mechanickým deformacím (například odolnost proti ohybu), což je užitečné, přes zvětšený objem dutin po odpařené vodě v matrici vytvrzené sádry. Kromě toho vykazuje vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu rozměrovou stálost, takže odolává smršťování (napříkld vlivem napětí pří sušení) během přípravy vytvrzené sádrové kompozice, i se zřetelem ke zvýšenému obsahu vody, obsažené během přípravy vytvrzené sádrové směsi. Kromě toho dodává zvýšený objem dutin po odpařené vodě ve vytvrzené sádrové kompozici směsi žádoucí zvukových vlastnosti, jelikož uvolněná struktura, související se zlepšeným objemem dutin po odpařené vodě, poskytuje zvětše-

ný prostor ve vytvrsené sádrové komposici pro absorpci zvuku, takže míra odraženého a pronikajícího zvuku v případě vytvrzené sádrové kompozice podle vynálezu je snížená.

Vytvrzená sádrová směs podle vynálezu má kontinuální fázi provázaná vytvrzené sádrové matrice. Matrici tvoří sádra a zvětšený objem dutin po odpařené vodě. Objem dutin po odpařené vodě se projevuje v souvislé fázi, která vylučuje necelistvosti jiné, než jsou dutiny po odpařené vodě, jako jsou například nece1istvosti vyvolané přítomností papírových vláken, vylehčovacího plnidla nebo dutin vzduchu od pěny ve směsi. V některých provedeních je objem dutin v matrici po odpařené vodě alespoň 69 % (například 69 až přibližně 97 %) podle testu EWVV. S výhodou je objem dutin v matrici po odpařené vodě 74 až 95 % podle testu EWVV. Například v některých případech je objem dutin v matrici po odpařené vodě 79 až 89 % podle testu EWVV.

V některých provedeních se vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu připravuje způsobem spočívajícím ve vytvoření směsi (například suspense) kalcinované sádry a vody v hmotnostním poměru vody ke kalcinované sádře alespoň přibližně 3=1 Směs se udržuje 2a podmínek postačujících k tomu, aby se 2 kalcinované sádry vytvořila vytvrzená sádrová matrice. Hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře je s výhodou přibližně 3=1 až přibližně 12:1, obsahuje-li kalcinované sádra alespoň hmotnostně 30 % nevláknité kalcinované sádry. Výhodněji je hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře přibližně 4,5:1 až přibližnmě 9^:1 a ještě výhodněji je hmotnosní poměr vody ke kalcinované sádře, používaný k přípravě směsi, přibližně 5=1 až přibližně 8:1. V těchto provedeních je nevláknitou kalcinovanou sádrou s výhodou hemi hydrát 0-síranu vápenatého. .

V některých provedeních se vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu připravuje způsobem spočívajícím ve vytvoření směsi (například suspenze), která obsahuje vodu a vláknitou

a/nebo nevláknitou kalcinovanou sádru v nebo prostředcích s hnotnostním poměrem sádřealespoň přibližně 4,5:1 až přibližně hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře podle vynálezu přibližně 5=1 až přibližně až 7:1.

různých kombinacích vody ke kalcinované 12=1. S výhodou je při přípravě směsi 8=1 a výhodněji 5:1

S výhodou má vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu poměrně nízkou hustotu. Pouze jako příklad, nikoliv jako jakékoliv omezení, má sádrová kompozice hustotu přibližně 320 kg/ m³ nebo menší, jako je například 240 kg/m³ nebo v některých případech až 192 kg/m³ nebo méně.

Výhodně se vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu připravuje začleněním jednoho nebo několika zlepšujících materiálů do vodné směsi kalcinované sádry, k podpoře pevnosti a/nebo rozměrové stálosti (například minimalizací smrštění vlivem napětí vyvolaných sušením) během přípravy vytvrzené sádrové směsi. Je žádoucí, aby zlepšující materiály byly voleny tak, aby nezpomalovaly rychlost nebo jinak nepříznivě neovlivňovaly tvoření vytvrzených sádrových kompozic podle vynálezu. Zlepšující materiál může být volen ze souboru zahrnujícího trimetafosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný, mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek, polykarboxylovou sloučeninu nebo povrchově aktivní činidlo. V praxi podle vynálezu je možno použít jeden nebo několik z každého typu zlepšujících materiálů. Stejně tak je možno používat kombinací zlepšujících materiálů. Například lze používat trimetafosfátovou sloučenunu, aalespoň jeden polyfosfát amonný, polykarboxylovou sloučeniny a povrchově aktivní činidlo. Nebo například je možno používat polyfosfát amonný a alespoň jednu trimetafosfátovou sloučeninu, polykarboxylovou sloučeninu a povrchově aktivní činidlo.

Při přípravě vytvržené sádrové kompozice může být zlepšu10

• ·«	♦ · • •	• ♦	• 4 4 •	• •	44	94 4 4 4
• · • »	• •
• ·	•	•	•	•	•		4 4
·« ··		»·		* « *		4 «	49»

jící materiál přidán v jakémkoli vhodném množství do vodné směsi kalcinované sádry, například přibližně 0,01 % aš přibližně 5 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry. S výhodou se zlepšující přísada přidává nebo začleňuje do vodné směsi kalcinované sádry v množství přibližně 0, 1 % až přibližně 5 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry a výhodněji se zlepšující materiál přidává nebo začleňuje do vodné směsi kalcinované sádry v množství přibližně O, 5 % až přibližně 2 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry

Přednost se dává obzvláště sloučenině trimetafosfátu (například soli nebo jejímu aniontu). Začleňování trimetafosfátové sloučeniny během hydratace kalcinované sádry k vytvoření vytvržené sádry vede ke zvýšení pevnosti, včetně odolnosti proti mechanickým deformacím (například prohnutí) vytvržené sádry. Z tohoto hlediska je zvětšení pevnosti, pozorované při použití trimetafosfátové sloučeniny, obzvlášť žádoucí vzhledem ke zmenšené hustotě a zvýšenému objemu dutin po odpaření vody v provázaná matrici vytvrzené sádry. Trimetafosfátovou sloučeninou může být ve formě soli, jako je například trimetafosfát sodný, trimetafosfát vápenatý, trimetafosfát sodno-vápenatý, trimetafosfát draselný, trimetafosfát amonný a trimetafosfát lithný. Použít lze i kombinací těchto solí. V některých provedeních je trimetafosfátovou sloučeninou trimetafosfát sodný.

Případně začleněná trimetafosfátová sloučenina může být použita samotná nebo v kombinaci s alespoň jedním polyfosfátem amonným s 500 až 3000 opakujícími se jednotkami, s alespoň jednou polykarboxy1ovou sloučeninu a/nebo s alespoň jedním povrchově akttivním činidlem. Případné množství trimetafosfátové sloučeniny přidané nebo začleněné do směsi vody a kalcinované sádry, použité k přípravě vytvrzené sádrové kompozice, je s výhodou přibližně 0,1 % až přibližně 2 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry a výhodněji je množství trimetafosfátové sloučeniny přidané nebo začleněné do vodné směsi kalci-

• ·

4

99 · » 9

4 4

9 9 4

449 44 4949 nované sádry přibližně 0,5 % až přibližně 1 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry.

Polyfosfát amonný (například sůl nebo jeho aniont) má s výhodou přibližně 500 až 3000 opakujících se jednotek. Množství případně přidaného nebo začleněného polyfosfátu amonného do směsi vody a kalcinované sádry, použitého k přípravě vytvrzené sádrové kompozice, je s výhodou přibližně 0,1 % až přibližně 2 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry a výhodněji je množství případně přidaného nebo začleněného polyfosfátu amonného do vodné směsi kalcinované sádry přibližně 0,5 % až přibližně 1 % se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry.

Polykarboxy1ová sloučenina (například kyselina, sůl nebo její aniontový podíl) obsahuje alespoň dvě karboxy1átové soli nebo iontové skupiny a alespoň dvě skupiny karboxylové kyseliny nebo alespoň jednu karboxy1átovou sůl nebo iontovou skupinu a alespoň jednu skupinu karboxylové kyseliny. S výhodou je po1ykarboxy1ová sloučenina rozpustná ve vodě. Polykarboxylově sloučeniny jsou výhodné, jelikož se má zato, že napomáhají vázat krystaly, když se vytváří sádrová provázaná matrice. Výsledkem je, že polykarboxy1ové sloučeniny žádoucím způsobem zvyšují pevnost, čímž napomáhají k snížení poškozování vytvrzené sádrové kompozice při manipulaci a zpracování a zlepšují rozměrovou stálost vytvrzené sádrové kompozice. Polykarboxy1ové sloučeniny podle vynálezu mají molekulovou hmotnost přibližně 100 000 dal tonů až přibližně 1 mi Ion dal tonů. Polykarboxylové sloučeniny s vyšší molekulovou hmotností jsou méně žádoucí, jelikož je jejich viskosita příliš vysoká, zatímco polykarboxylové sloučeniny s nižsší molekulovou hmotností (progresivně klesající pod 100000 daltonů) jsou méně účinné.

V některých provedeních má polykarboxy1ová sloučenina molekulovou hmotnost přibližně 200000 až přibližně 700000 daltonů s výhodou přibližně 400000až přibližně 600000 daltonů (na99 • «

9

999 · příklad přibližně 500 000 daltonů). Například, avšak bez záměru na jakémkoliv omezení, může být polykarboxylové sloučenina volena ze souboru zahrnujícího polyakryláby, polymetakryláby, polyethakryláty, nebo jejich kombinace. V některých provedeních je polykarboxylovou sloučeninou polyakrylát a v tom případě má molekulovou hmotnost přibližně 200 000 dal tonů až přibližně 700 000 dal tonů, výhodněji přibližně 400000 dal tonů až přibližně 600 000 daltonů. Například vhodným polyakrylátem je ACRYS0L^r 644, (obchodní produkt společnosti Rohm & Haas Philadelphia, Pennsy1 van ia) .

Množství polykarboxylové sloučeniny, případně přidané nebo začleněné do směsí vody a kalcinované sádry, použité při výrobě vytvrzené sádrové komposice, je s výhodou přibližně 0,05 % až přibližně 2 % se zřetelem na hmotnost použité kalcinovaně sádry a výhodněji je množství polykarboxylové sloučeniny, popřípadě přidané nebo začleněné do směsi vody a kalcinované sádry použité při výrobě vytvržené sádrové kompozice, s výhodou přibližně 0,1 % až přibližně 0,4 % se zřetelem na hmotnost použité kalcinované sádry.

Polykarboxylové sloučenina může být začleněna samotná nebo v kombinaci s jinými zlepšujícími materiály. Například může být polykarboxylové sloučenina začleněna spolu s trimetafosfátovou sloučeninou, s polyfosfátem amonným majícím 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek (například 1000 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek) a/nebo s povrchově aktivním činidlem.

Při začlenění jednoho nebo několika povrchově aktivních činidel do směsi vody a kalcinované sádry během přípravy sádrové směsi podle vynálezu poskytuje povrchově aktivní činidlo snížení povrchového napětí směsi, což se projeví ve snížení sušicích napětí, takže smršťování vytvrzené sádrové směsi je sníženo na minimum. V tomto ohledu se má zato, že snížením po13

	φφ φ	φφ	φφ
φ ·	•	β	•		φ	φ	φ φ
• Φ	•	•	•		*	φ	φ
Φ ·	•	•	•	φ	•	φ	φ
φφφ Φ·		φφ		φφφ	φφ		φφφφ

vrchového napětí vodné směsi kalcínované sádry se snižuje kapilární tlak, kterým působí kapalina na sádrové krystaly, jako je odpovídající reakce sádrových krystalů proti vodné kapalině, čímž se snižuje sklon provázané krystalické matriční struktury ke smršťování, když se nezreagovaná voda z matrice odpařuje. Povrchově aktivní činidla, která jsou užitečná oři provádění vynálezu, se s výhodou vyznačují schopností snižovat povrchové napětí vody na přibližně 40 dyn/cm nebo níže. Výhodněji se povrchově aktivní činidlo vyznačuje schopností snižovat povrchové napětí vody na přibližně 35 dyn/cm nebo níže. Jakožto vhodná povrchově aktivní činidla, bez záměru na jakémkoliv omezení, se uvádějí povrchově aktivní činidla na bázi acetylenového glykolu, povrchově aktivní činidla obsahující fluor a povrchově aktivní činidla obsahující křemík. Ve směsi, použité k přípravě vytvrzené sádrové kompozice podle vynálezu může být začleněno jedno nebo několik povrchově aktivních činidel a může se použít různých kombinací různých typů povrchově aktivních činidel.

Příkladně je povrchově aktivním činidlem na bázi acetylenového glykolu DYN0L^R 604 (obchodní produkt společnosti Air Products of Lehigh Valley, Pennsy1 vani a) . Například mohou být povrchově aktivní činidla ve formě aniontových fluorových povrchově aktivních činidel typu alkylsulfonátu sodného (například LODYNE^r S-103 A), kationtová fluorová povrchově aktivní činidla typu a1ky1amoniového chloridu (například LODYNE^RS-106 A), nebo amfoterní fluorová povrchově aktivní činidla typu a1ky1amoniové kyseliny (například LODYNE^R S-100). Také například vhodným povrchově aktivním činidlem je směs fluor obsahujících povrchově aktivních činidel a křemík obsahujících povrchově aktivních činidel obchodně dostupná jako L0DYNE^RS-228M. Povrchově aktivní činidla série LODYNE^R jsou obchodní produkty společnosti Ciba, Basilej, Švýcarsko.

Povrchově aktivní činidla mohou být použita v jakémkoli

účinném množství. S výhodou je množství přidaného nebo začleněného povrchově aktivního činidla do směsi vody a kalcinované sádry přibližně 0,01 % až přibližně 1 % a výhodněji je množství přidaného nebo začleněného povrchově aktivního činidla do směsi vody a kalcinované sádry přibližně 0,05 % až přibližně O,2 % vždy se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry. Zejména může být povrchově aktivní činidlo obsaženo v sádrové směsi jako jediný zlepšující materiál, nebo může být v kombinací s ostatními zlepšujícími materiály, jako je například trimetafosfátová sloučenina, nebo polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakujících se jednotek, (například 1000 až 3000 opakujících se jednotek), polykarboxy1ová sloučenina nebo jejich směs i .

Sádrová směs může obsahovat také případné aditivy, jako je například, avšak bez záměru na jakémkoliv omezení, výztužná přísada, pojivo, (například polymery jako latex), expandovaný perlit, vzduchové dutiny vytvořené vodnou pěnou, škrob, jako je předže1atinovaný škrob nebo vláknité rouno (například v sádrové desce ze sádrové směsi podle vynálezu). Do vytvržené sádrové kompozice mohou být začleněny různé kombinace těchto případných aditivů. Tyto aditivy mohou být začleněny do sádrových směsí, které obsahují popřípadě také jeden nebo několik zlepšujících materiálů.

Do sádrové směsi podle vynálezu může být začleněn případně výztužný aditiv ke zvýšení pevnosti a filtrační účinnosti během zpracování, jak o tom je podrobněji pojednáno dále. Výztužný aditiv může zahrnovat celulózová vlákna, (například papír), minerální vlákna, jiná syntetická vlákna nebo jejich kombinace. Výztužný aditiv, jako jsou papírová vlákna může být v jakémkoli vhodném množství. V některých provedeních je například výztužný aditiv obsažen v množství 2 % až 15 % se zřetelem na hmotnost vytvrzené sádrové kompozice.

K dalšímu usnadnění snížení hustoty může vytvrzena sádrová kompozice obsahovat případně vzduchové dutiny vytvořené vodní pěnou (oproti dutinám vzniklým po odpaření vody). Obzvláště může být vodná pěna přidávána do vodné směsi kalcinované sádry během přípravy, jakou je běžná výroba desek. Použít lze v praxi podle vynálezu jakékoli vhodného nadouvadla, například PFM 33 (obchodní produkt společnosti GEO specialty Chemicals Ambler, Pennsy1van i a.

Přídavně může sádrová směs obsahovat škrob, jako je předželatinovaný škrob nebo kyselinou modifikovaný škrob. Předželatinovaný škrob zvyšuje pevnost vytvrzené a vysušené lité sádry a snižuje na minimum nebo vylučuje nebezpečí odlupování papíru za podmínek zvýšené vlhkosti (například vzhledem ke zvýšeným obsahům vody ke kalcinované sádře). Pracovníkům v oboru jsou známy způsoby předběžného želatinování surového škrobu, jako je například vaření surového škrobu ve vodě při o

teplotě alespoň přibližně 85 C nebo jiné způsoby. Vhodnými příklady předže1atinovaného škrobu jsou bez záměru na jakémkoliv omezení, škrob PCF1000 (obchodní produkt společnosti Lauhoff Grain Company) a AMERIKOR 818 a HQM PREGEL (obchodní produkt společnosti Archer Daniels Midland Company). Předželatinovaný škrobu se může používat v jakémkoli vhodném množství. Může být například přidán do směsi použité ke tvarování vytvrzované sádrové směsi tak, že je obsažen v množství přibližně 0,5 % až přibližně 10 % se zřetelem na hmotnost vytvrzené sádrové kompozice.

Sádrová směs může obsahovat také vláknité rouno. Vláknité rouno může být tkané nebo netkané. Žádoucí je, aby vláknité rouno sestávalo z materiálu, který může zmírnit expanzi sádrové směsi během hydratace. Například může mít vláknité rouno podobu papírového rouna, rouna ze skleněných vláken nebo rouna ze syntetických vláken. V některých provedeních je vláknité rouno netkané a obshuje skelná vlákna. Je žádoucí, aby vlákni16

té rouno bylo nanášeno na povrch během tvarování k vytvoření plochého povrchu a ke zlepšení celistvosti, vzhledu a snadné manipulovatelnosti a provozního použití. Kromě toho může být vláknitého rouna použito jako exponovaného povrchu konečného produktu (například u stropních obkládaček) a jako takové má estetický monolitický vzhled, který může být žádoucím způsobem hladký. Případně použité vláknité rouno může mít vhodnou tloušťku. Například v některých provedeních má vláknité rouno tloušťku přibližně 0,076 mm až 3,31 mm).

V některých provedeních jsou požadovány zvukové vlastnosti (například snížení hluku), například při použití sádrová stavebních dílech, jako podle vynálezu vykazuje alespoň 0,4 podle ASTM Například v některých kompozice podle vynálezu v některých jsou akustické obklady. Sádrová směs s výhodou součinitel snížení hluku E 1042-92 a výhodněji blížící se 1,0.

provedeních sádrová směs podle vynálezu vykazuje součinitel snížení hluku alespoň přibližně 0,5, výhodněji alespoň 0,6, ještě výhodněji vykazuje součinitel snížení hluku alespoň přibližně 0,8 a ještě výhodněji vykazuje součinitel snížení hluku alespoň přibližně 0,9. Obecně se podle vynálezu akustická hodnota (měřená součinitelem snížení hluku) zvyšuje s objemem dutin po odpařené vodě ve vytvrzené provázané struktuře sádrové matrice, stejně jako se zvyšováním poměru vody ke kalcinované sádře ve směsi použité k přípravě vytvrzené sádrové kompozice.

Vynález se také týká výrobku, který sestává ze sádrové kompozice podle vynálezu. Výrobek může být například ve formě sádrokartonu, dveřní výplně, konstrukčního dílu systému izolovaných panelů, akustických obkladů, izolačního panelu a podobných výrobků.

Přídavně k vytvrzené sádrové kompozici podle vynálezu může výrobek obsahovat druhou vytvrzenou sádrovou kompozici, která je hustší než vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu. Na-

• · · • · · ·· · · příklad může být sádrová kompozice podle vynálezu a druhá, hustší sádrová kompozice zabudována do oddělených sádrových desek, které jsou vrstvené a tvoří ve výrobku kompozitové sádrové desky. S výhodou má druhá, hustší sádrová deska hustotu přibližně 320 kg/m³, výhodněji přibližně 479 kg/m³ a ještě výhodněji přibližně 639 kg/m³. Hustota druhé vytvrzené sádrové kompozice může být ještě vyšší, (alespoň přibližně 799 kg/m³, alespoň přibližně 959 kg/m³ nebo ještě vyšší). Na rozdíl od toho má vytvrzená sádrová kompozice podle vynálezu hustotu menší než přibližně 320 kg/m³, například 240 kg/m³ nebo méně než přibližně 192 kg/m³

Obsah husté sádrové desky je žádoucí, jelikož například tvoří obálku pro vytvarování sádrové směsi nižší hustoty podle vynálezu. Kromě toho vykazuje hustá sádrová deska pevnost ve vlhkém stavu, tedy během zpracování a pevnost v suchém stavu v konečném kompozitu. Zabudování husté sádrové desky také zvyšuje žádoucím způsobem protipožární odolnost a odolnost proti prohýbání a při tom také odráží zvuk (zatímco sádrová deska s nižší hustotou podle vynálezu zvuk absorbuje), takže napomáhá k minimalizaci pronikání zvuku výrobkem obsahujícím komposit sádrových desek.

Na obr. 1 je kompozit 10 schematicky znázorněn. Komposit 10 obsahuje první sádrovou desku 12, kterou tvoří vytvrzená sádrová směs podle vynálezu a dále druhou sádrovou desku 14, kterou tvoří druhá vytvrzená sádrová směs, která je hustší než první sádrová směs pro první sádrovou desku 12. Případně může být mezi první sádrovou desku 12 a druhou sádrovou desku 14 vložena výztužná rohož (například porézní rouno) k usnadnění výroby první sádrové desky 12 a ke zvýšení celkové pevnosti kompozitu 10. V kompozitu 10 mohou mít první sádrová deska 12 a druhá sádrová deska 14 jakoukoli vhodnou tloušťku. Například první sádrová deska 12 může mít tloušťku 1,59 mm až 6,35 mm.

První sádrová deska 12 má první povrch 16 první sádrové • « • · desky 12 a druhý povrch 18 první sádrové desky 12 a druhá sádrová deska 14 má první povrch 20 druhé sádrové desky 14 a druhý povrch 22 druhé sádrové desky 14. První povrch 16 první sádrové desky 12 je ve styku s prvním povrchem 20 druhé sádrové desky 14. Vláknité rouno 24 je naneseno na druhém povrchu 18 první sádrové desky 12. Komposait 10 obsahuje také lepenku 26 na druhém povrchu 22 druhé sádrové desky 14.

Na obr. 2 je znázorněn kompozit 10 jako příklad výrobku, zvláště stropní obkadové desky 28. Podobně jako na obr. 1 obsahuje kompozit 10 druhou sádrovou desku 14, první sádrovou desku 12 a vláknité rouno 24. Stropní obkladová deska 28 má okraj 30 k usnadnění montáže při použití.

kompoz i t 10 jsou dva kompozity, první kompozit 10A a druhý pojené do laminovaného kompozitu 32 (obsahujícíeden kompozit), Laminovaný kompozit 32 má první s menší hustotou 12A a druhou sádrovou desku

Na obr. 3 kompoz i t 1QB s ho více než j sádrovou desku s menší hutotou 12B a první sádrovou desku s 14A a druhou sádrovou desku s větší hustotou větší hustotou

14B. Prvn í lepenka 26A a druhá lepenka 26B jsou na prvním vnějším povrchu 22A a na druhém vnějším povrchu 22B první sádrové desky s větší hustotou 14A a druhé sádrové desky s větší hustotou 14B. Oba kompozity, první kompozit 10A a druhý kompozit 10B mohou být spojeny vhodným způsobem. Například může být první komposit 10A s druhým kompozitem 1QB spojen lepidlem 34. Ačkoli je lepidlo 34 znázorněno na obr. 3, je pracovníkům v oboru zřejmé, že první kompozit 10A a druhý kompozit 10B mohou být spojeny jakýmkoli jinýmn vhodným materiálem, například sádrou, klovatinou, latexem, pojivý a jinak. Je zřejmé, že v některých případech (například kde se používá zpracování v několika stupních) může být první sádrová deska 12 vložena mezi první sádrovou desku s větší hustotou 14A a druhou sádrovou desku s větší hustotou 14B.

Při přípravě vytvrsené kompozice podle vynálezu se vytvoří směs (například kaše nebo suspenze) kalcinované sádry s vodou. Objem dutin po odpařené vodě ve vytvrzené sádrové kompozici podle vynálezu se mění v závislosti na poměru vody ke kalcinované sádře použitém při přípravě vodné směsi kalcinované sádry, ze které se vytvrzovaná sádrová směs odlévá. Čím větší je poměr vody ke kalcinované sádře, použitý při přípravě směsi, tím větší je objem dutin po odpařené vodě ve vytvrzené provázané sádrové matrici a tím nižší je hustota vytvrzené sádrové kompozice.

Hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře, obsahující s výhodou alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry, použité k přípravě směsí je alespoň přibližně 3=1 až přibližně 12:1. V některých provedeních je hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře, obsahující alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry, použité k přípravě směsi alespoň přibližně 4,5=1 až přiblišně 9=1, nebo je hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře, obsahující alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry, použité k přípravě směsi alespoň přibližně 5=1 až přibližně 8 = 1. Je zřejné, že v praxi se může použít různých poměrů vláknité a nevláknité kalcinované sádry. Vytváří-li se vytvrzená sádrová směs podle vynálezu z více než hmotnostně 70 % vláknité kalcinované sádry, je hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře, obsahující alespoň 30 % nevláknité kalcinované sádry, použité k přípravě směsi alespoň přibližně 4,5:1 až přibližně 12:1, nebo je s výhodou hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře v tomto provedení přibližně 4,5=1 až přibližně 9=1 a výhodněji přibližně 5=1 až přibližně 8=1.

Před odlitím směsi se do vodné směsi kalcinované sádry vpraví jeden nebo několik zlepšujících materiálů, například trimetafosfátová sloučenina, polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek, polykarboxy1ová sloučenina, povrchově aktivní činidlo nebo jejich kombinace.

• »· ·· ·· · ·· · • ·· · • ·

• · · • * · · · to

Množství zlepšujícího materiálu, vpraveného do vodné směsi kalcinované sádry, závisaí s výhodou na hmotnostním množství kalcinované sádry přidané k vytvoření směsi.

Také se před odlitím do vodné směsi kalcinované sádry mohou přidat případná aditiva, jako jsou například, tedy bez záměru na jakémkoliv omezení, výztužný materiál (jako jsou vlákna), pojivo (například polymery jako latex), expandovaný perlit, vodní pěna k vytvoření pěnových dutin ve vytvrzené matricové směsi, škrob (jako je předže1atinovaný škrob), urychlovače, spožďovače, biocidy, fungicidy, baktericidy, činidla odolávající vodě, jiné přísady a jejich směsi podle uvážení pracovníků v oboru.

Vodná směs kalcinované sádry, která materiál a ostatní případné přísady, se obsahuje zlepšující míchá pokud možno za mokra a pak se odlije (například do tvaru desky). Během formování odlitku se případně na směs nanese vláknité rouno jak shora popsáno. Ke snížení nákladů na sušení, může se případně mokrá sádra zfiltrovat (například za tlaku 2,66 kPa až přibližně 6,65 kPa) k odstranění přebytečné vody po úplné hydrataci kalcinované sádry. Zfiltrovaný nebo nezfi 1trovaný sádrový odlitek se pak suší (v peci nebo v rotační peci) k vytvoření vysušené vytvrzené sádrové směsi.

Sádrová směs podle vynálezu vykazuje významně rozměrovou stálost a je obzvláště odolná proti smršťování během výrobního procesu. Vytvržená sádrová kompozice podle vynálezu vykazuje během výroby smrštění přibližně 2% nebo menší, s výhodou menší než a výhodněji menší než přibližně 0,1% nebo menší. Obzvláště překvapuje, že sádrová směs s tak malou hustotou může být vyrobena s tak malým smrštěním.

Pracovníkům v oboru je zřejmé, že po vysušení je možné další zpracování. Například může být vytvrzená sádrová směs

podle vynálezu opatřena povrchovým povlakem, pryskyřicí a/nebo silikátovou impregnací k vyztužení sádrové směsí a ke zlepšení fyzikálních, chemických a mechanických vlastností.

Pouze jako příklad je naznačeno schéma výrobního postupu desky z vytvrzené sádry o nízké hustotě:

Schéma 1 štuk, urychlovač a ostatní suché přísady

Ψ potřebná voda, rouno z papírových vláken + Acrysol 644 Ψ pěna (roztok povrchově aktivních činidel)

Φ míchání / míšení (za mokra)

-Ψ odlití sádry / konečné ztvrdnutí

Ψ vysušen í (vytvrzen í)

K vytvoření kompozitu (například k použiti jako výrobku) se opatří vlnitá papírová lepenka dvojitým přehybem u každého okraje. Přehnuté okraje se zahnou, aby vytvořily vanu. Hustá vrstva sádrové kaše se na papír nanese z deskového mísiče sádry v tloušťce a rozmístění určeném pracovníkem v oboru. Přebytečná vodná směs kalcinované sádry se odvede a zavede se přídavný mísící proces k přidání další vody (a podle potřeby zlepšujících materiálů a/nebo případných shora popsaných aditivů) k připravení směsi k vytvoření vytvrzené sádrové kompozice podle vynálezu o nižší hustotě. Kaše pro vrstvu nižší hustoty se pak nanese na hustou vrstvu válečky a začišťovacími prostředky podle uvážení pracovníka v oboru. Případně se může nanést tkané nebo netkané vláknité rouno.

Takový kompozit se dá připravit na běžné výrobní lince sádrových desek k podrobení vytvrzovacímu procesu. Když je kompozit téměř hydratovaný, může se horní část desky o nízké hustotě případně perforovat ke zlepšení podmínek sušení a ke zlepšení vlastností tlumicích zvuk. Komposit se pak rozřeže na požadované délky, například deskovými noži nebo vysokotlakovými řezacími tryskami. Deska se pak může sušit s papírovou stranou dole a se stranou bez papíru nebo s vláknitým rounem nahoře.

Přídavná povrchová úprava závisí na použití výrobku. Jdeli například o stropní obklad, je konečnou úpravou rozřezání na požadované rozměry, texturace, povlečení a balení. Povrchová úprava pro jiné použití může zahrnovat například laminování povrchu (papírovou stranou nahoru), spodní laminování (papírovou stranou dovnitř), úpravu rozměrů (koncovými pilami) a případně nátěry.

Objem dutin po odpařené vodě vytvrzené sádrové směsi podle vynálezu se zjišťuje dále popsaným testem objemu dutin po odpařené vodě (EWVV). Použije se řádkovacího elektronového mikroskopu a analýzy obrazu pomocí mikroskopu ke stanovení objemu dutin po odpařené vodě provázané matrice vytvrzené sádry. Test rozlišuje dutiny, které mohou být ve vytvrzené sádrové směsi vytvořeny například nadouvadly.

Při přípravě testu EWVV se napřed vyrobí vytvrzená sádrová kompozice. Vzorek vytvrzené sádrové kompozice se připraví pro analýzu řádkovacím elektronovým mikroskopem (SEM) takto¹Ve vysokém vakuu se napřed nanese vytvrzovač epoxidu (použije se Buhler epoxy) k odplynění v oddělených pohárcích. Po odplynění se epoxid a vytvrzovač smísí v poměru 6:1 za tlaku okolí během 5 minut v rotačních pohárcích s minimálním přívodem vzduchu. Pohárek, obsahující tuto směs a vzorek, umístěný na kaučukovém montážním pohárku se podrobí vysokému vakuu. Epoxi• · ·

·· ·· • · · ♦ dová směs se nalije na sádrový vzorek pomocí dálkově ovládaného elektromotoru, který nakloní pohárek s epoxidem do polohy, Do komory s připouští pomalu vzduch a přidaný tlak vytlačí epoxid do všech prázdných prostorů, které tvoří vytvršená sádra. Před vytvrováním se do epoxidu zasune značka vzorku před vytvršením, aby se zabránilo jakýmkoli pochybnostem v identifikaci vzorku.

Po vytvršení se provede broušení lapováním 120 μπ, následované broušením postupně na kovových kotoučích s uloženým diamatovým práškem o velikosti 75 jjm, 45 μπι a 15 μΐί. Vzorek se obrousí dostatečnou měrou ke sviditelnění řezu sádrového vzorku.

Po broušení následuje leštění za použití olejem ředěné diamatové kaše s částicemi o velikosti 9 jam (30 minut) a 1 μπι (30 minut) METADI (obchodní produkt společnosti Buhler Lake Bluff, Illinois) na textilii TEXMET (také produkt společnosti Buhler) při 120 otáčkách sa minutu.

Na vzorek se nanese tenká vrstva uhlíku za použití naprašovacího systému Denton Vacuum Desk II vybaveného připojeným zdrojem uhlíku. Pečlivě se dbá o rovnoměrné nanesení uhlíkového povlaku na vyleštěné výbrusy, aby se zabránilo kolísání jasu a kontrastu během získávání obrazu vzorku.

Každý vzorek se pak vybarví stříbrem k zajištění kontrastu pozadí během snímání elektronovým řádkovacím mikroskopem SEM při 300-násobném zvětšení. Všechny vzorky se snímkuji v Topcon SM300 SEM vybaveným elektronovým detektorem solid statě rozptýleného pozadí. Snímky se roztřídí vizuálně tak, aby analyzovaná plocha byla pouze souvislá fáze vytvrzené sádrové matrice obsahující její dutiny po odpaření vody a vylučující makroskpopické nece1 istvosti například od vzduchových dutin nebo od papírových vláken, které nejsou součástí kontinu24

ální fáze provázané matrice vytvrzené sádry. Analysa SEM se provede způsobem který popsal King a kol. ( An Effective SEM-Based Image Analysis System for Quantitative Mineralogy Koná Powder amd Part i cle, č. 11, 1993) pomocí tam popsaného softweru. Analysa obrazu poskytuje objem dutin po odpařené vodě v provázané matrici vyvržené sádrové směsi.

Vynález objasňují, nijak však neomezují následující příklady praktického provedení

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Způsob přípravy laboratorního sádrového odlitku a různé testy

Vzorky vytvrzených kompozic s obsahem sádry se připraví způsobem podle vynálezu se zřetelem k jejich hustotě v suchém stavu, hodnot tlumení zvuku ( NRC) a smrštění při sušení.

Sádrové odlitky se připraví za sucha smísením·’ 300 g hemi hydrátu β-síranu vápenatého, 2,0 g urychlovače vytvržení sestávajícího z jemně mletých částic dihydrátu síranu vápenatého povlečených cukrem k udržení účinnosti a zahřátých podle předpisu uvedeného v americkém patentovém spise číslo 3 573947 při různých poměrech vody ke štuku (například ke kal cínované sádře) . Vzorky se smísí s různým množstvím vody z vodovodu o teplotě přibližně 21 C v 5-litrovém mísiči WARING s prodlevou 5 sekund a mísí se 10 až 25 sekund. Množství vody a štuku (například kal cínované sádry) se mění k dosažení směsí v poměru 1:1 až přibližně 9:1. Takto vytvořené kaše se odlévají do žádaných forem k získání sádrových odlitků (kotoučů o průměru 152,4 mm a o tloušče 12,7 mm). Po vytvrzení hemihydrátu síranu vápenatého na sádrové odlitky (dihydrát síranu vápenatého) ko25 ·· ·· • · · · · • · · · • · · · · • · · · ♦· boučky 2 formy vyjmou a suší se v pícce s nuceným oběhem vsduo chu při teplotě přibližně 44,4 C alespoň 24 hodin nebo dokud se nepřestane jejich hmotnost měnit. Vysušené sádrové odlitky se pak podrobí testu EWVV, měření hustoty, NCR a smrštění při sušení.

Hustota sádry se získá měřením jejího objemu a hmotnosti. Smrštění sádry se vypočte z rozdílu jejího rozměru před a po sušení. Hodnota NCR sádrového odlitku se získá ze standardního testu zkumavkové impedance (způsobem ASTM E 1042-92). Objem dutin po odpařené vodě vytvrzené sádrové směsi podle vynálezu se zjišťuje shora popsaným testem objemu dutin po odpařené vodě (EWVV).

Výsledky EWVV jsou uvedeny v tabulce I jako průměry tří testovaných vzorků. Výsledky se týkají h sádrových vzorků přibližně 87% čistoty (s přibližně 13 % nečistot). EWVV je přímo závislý na čistotě kalcinované sádry, použité k přípravě provázané vytvrzené sádrové matrice. Očekává se tedy, že hodnoty EWVV budou vyšší u kalcinované sádry vyšší čistoty. Očekává se, že hodnoty EWVV budou nižší u kalcinované sádry mající větší podíl nečistot. Z každého vzorku se analyzuje 10 snímků při 300-násobném zvětšení a těchto 10 snímků se podrobí analyse obrazu, jak shora popsáno u testu EWVV. Naměřené hodnoty jsou průměry z 10 analyzovaných snímků a odhaduje se jejich experimentální chyba přibližně + 5% vztaženo k samotnému testu EWVV.

V tabulkách znamená:

TMP trimetafosfát sodný APP polyfosfát amonný

PC poly(akry1ovou kyselinu) o molekulové hmotnosti přibližně

500 000 a

S povrchově aktivní činidlo schopné snížit povrchové napětí vody, směsi kalcinované sádry ze které je vytvrzená sádra odlita na přibližně 40 dyn/cm.

V následující tabulce je ve sloupci I číslo příkladu, ve sloupci II množství kalcinované sádry v gramech, ve sloupci III množství vody v gramech, ve sloupci IV poměr vody ke kalcinované sádře, ve sloupci V suchá hmotnost přísad v procentech se zřetelem na hmotnost kalcionované sádry.

Tabulka I

I	II	III	IV	V . TMP APP PC S	EWVV
1	300	300	1		—-	....	—-	0,509
2	300	600	2		....			0,611
3	300	900	3	0.2		—-	—-	0,741
4	300	1200	4	0.5	0.5			0,774
5	300	1500	5	1	1			0,841
6	300	1800	6	1	....			0.^845
7	300	2100	7	1		0,2	0.01	0,848
8	300	2400	8	1	....	0.25	0.01	0,874
9	300	2700	9	1		0,3	0.01	0,882

Hodnoty v tabulce I ukazuj i kolísání objemu dutin po odpařené vodě v provázané matrici vytvrzené sádry při změnách poměru vody ke kalcinované sádře. Je patrno, že EWVV u vytvrzené sádrové kompozice roste s poměrem vody ke štuku směsi, ze které je vytvrzená sádrová kompozice odlita. Údaje také ukazují, že k připravení vytvrzené provázané matrice sádry s velmi vysokým stupněm dutin po odpařené vodě je možno použít neočekávaně vysokých poměrů vody ke štuku. Takové směsi jsou výhodné vzhledemm k nízké hustotě a/nebo zvukovým vlastnostem, jak je patrno z údajů v tabulce II (sloupce I až V mají stejný význam jako v tabulce I, ve sloupci VI je smrštění v %, ve sloupci VII hodnota NRC a ve sloupci VIII hustotav pcf).

ΙΙΙΛ

CO K M· m

30,6 1

1 1 t 1 « > 1 * 1 1 1 1

CS

1 1 k 1 k k I » t » * t

1 1 1 « « ( « 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

co r*· τ—

k 1 1 1 i 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 « 1 1 k 1 1 1

1 k 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I

ID ·» CO

1 1 1 1 1 1 1 1 < 1 1 1

* 1 k 1 1 t k 1 1 1 1

t 1 1 t f k 1 1 1 « » 1

LD T— r“

1 < 1 1 t < 1 k i 1 1 (

• k 1 1 1 1 1 k 1 1 1 1

< 1 < k 1 1 < 1 i k 1 1

k k k k 1 1 l k k k k 1

co ·> T“ i—

« * k < I k 1 1 » 1

1 1VL J

1 k l 1 J 1 1 1 k k

k 1 k l 1 * 1 1 1 k 1

( 1 k k k k k t k k k

t t k 1 » 1 1 k k 1 «

VII

CS_ a

CS ď

ω CS d

1 k 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

i ( 1 1 1 k 1 < 1

i t 1

ld CS o

I < 1 1 1 1 1 1 1

1 t 1 1 1 1 I * (

1 1 1 1 k 1 1 1 í

1 1 1 1 1 t 1 1 t

0,3 1

1 1 1 1 1 1 1 1 k

1 1 1 1 t 1 1 1 «

t 1 1 1

CO ο^ς

1 1 1 1 1 • 1 *

1 1 1 1 1 1 1 k k

1 1 1 1 1 k k 1 »

k k k 1 1 1 1

1 0,39

<

00 o

1 1 1 1 2 1 1

| 0,56

k k l k 1 . k k 1 »

1 0,63

ΙΛ

o

ld o

o

r- es

o

co ld

O

o

r“ CO

o

co ID

ID CS

o

r^_ cd ID

o

k l k t k k k k k k 1

r· * CD CD

Ό

»

t 1 * 1 1 1 1 1 1

< 1 1 1 1 1 1 < (

» k 1 k * * 1 < 1

1 1 > 1 1 t 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

Ι- Ο, o”

t 1 1 1 1 I 1 k 1

t k t 1 1 1 < » k

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 k

CS o_ o

1 1 1 1 1 1 t 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

0,05

1 t 1 1 1 1 l

1 1 1 1 1 1 > k 1

1 1 1 1 1 k 1 k 1

in O o

1 1 1 1 1 k k 1 k

1 k <

CN o_ o’

1 1 k 1 k l k

| 0,05

r~ o o

1 0,05

1 k k 1 l

cn O o'

ϋ a.

* 1 ( 1 t i 1 < 1 *

t 1 1 1 ( 1 1 1 1 1

1 1 1 1 « « 1 t 1 <

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

in O o'

1 k t k « 1 1 <

i 1 t 1 i 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 *

1 1 1 « 1 k 1 * t k

CS ř· o

* 1 < 1 • t 1 1 1

1 1 1 1 1 « * f 1 1

1 1 1 1 1 « 1 * 1 1

CS 6

1 1 1 1 1 • 1 t t k 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 k 1 < k * 1 1

co o

1 ^z'° 1

I 1 1 k « 1 1 1 1 1

I 1 1 1 k 1 k l 1 I

CS o

l l I k 1 1 1 1 1 1

CO o

CS o*

co ď

« < k 1 k 1 < 1 < <

co * o

> a. • 0.

1 1 1 t t 1 1 1

k » k k 1 k 1 k 1

1 1 1 1 < 1 1 1 1

1 t 1 I 1 1 < 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1

i t k 1 1 I 1 1 1

< t 1 1 1 1 • 1 1

ld o

1 1 1 1 . 1 1 1 1 1

1 k 1 1 1 1 ( 1 1

< 1 1 ( 1 1 t 1 1

to o

1 < 1 1 • 1 1 1

1 k k 1 f 1 t 1 k

1 * I k k 1 1

O ·>

1 c < 1 • t k 1 1

1 k k 1 k 1 k 1 1

k 1 1 1 1 1 k k k

q r—

I 1 1 1 1 1 1 1

k 1 1 1 k k k k k

1 1 1 1 1 1 t k 1

ID O

1 1 1 1 . J 1 k 1

1 1 k 1 k 1 1 1 k

t t k k 1 1 1 1 1

a. 5 H

t 1 1 « 1 1 1 « 1 1

1 k 1 1 1 1 ( 1 1

1 1 1 1 k 1 1 1 t 1

T“ o

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 ( 1 1 1

ld o

1 « 1 t 1 1 < 1

( 1 1 1 1 1 1 1

« 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 < 1 1 1

in o

I t t k 1 1 1 k 1

1 1 < I * 1 1 1 t

< t 1

o.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

k k k k t k 1 1 1 1

i 1 < 1 1 k 1 1 k I

o r—

ID o

< 1 1 1 k 1 1 1

ID * O

LD d

J 2i5

1 1 1 < 1 1 1 1 1 1

d

IV

-

CS

co

TÍ-

s·

ld

ID

LD

co

r·*

Γ*

co

0)

o T~

o

III

o o o

1 009

900 I

| 006

o o 0)

o o O)

1200 |

o o CS r^-

[ 1200 |

1500 |

1500 1

| 1500 I

| 005 L I

| 1800

0081 |

| 1800

I 1800

| 2100

I 2100

| 2100

| 2400

| 2700

| 3000

II

300 1

300 I

1 οοε

o o co

300 I

o o co

300 I

300 |

300 I

300 |

o o co

300

o o co

I 300

l 300

I 300

o o n

| 300

o o co

1 300

I 300

| 300

M

r-

CS

co

ld

co

r*

CO

cn

O r-

-

CS r“

co

^J·

ID C“

co τ—

CO

CD r~

I 20

V“ CS

I 22

| 23

CS

^sz 1

1 26

1 27

| 28

omí mi ové ové vyke ých tovyí ch měrozu.

pro ří >bné ,st roklů být i ai ke vyInái ait.

iusil e >zi»dle • * · · · · • · · • ·

Tabulka II objasňuje přípravu vytvržených sádrových komposic s různými poměry vody ke štuku a s různými zlepšujícími materiály podle vynálezu. Pro porovnání jsou uvedeny sádrové směsi, které neobsahují zlepšující materiály.

Údaje v tabulce II dále dokládáji, že vytvrzeně sádrové směsi o nízké hustotě je možno připravovat způsobem podle vynálezu. Údaje také dokládají, že zvyšuje-li se podíl vody ke štuku použitý ve vodných směsích kalcinované sádry, ze kterých se vytvrzované sádrové kompozice odlévají, klesá jejich hustota. Snížení hustoty je způsobeno větší» objemem dutin-ve vytvraené sádrové směsí po odpařené vodě, použije-li se větších poměrů vody ke štuku.

údajů, také vyplývá, že lepších zvukových vlastností mě( řených hodnotou NRC, je mošno dosáhnout u vytvrzených sádrových komposic při vetší® poměru vody ke štuku podle vynálezu. Je zřejmé, že hodnoty MRC, uvedené v tabulce II, platí pro provázanou matrici vytvrzené sádry samotnou,'bez dalších přísad absorbujících zvuk, jako jsou papírová vlákna nebo podobné aditivy, v těchto směsích, které přispívají ke zvukovým vlastnostem, Vyšší hodnoty NRC provázané matrice vytvržených sádrových kompozic umožňují · produkci akustických sádrových obklů o nízké hustotě s vysokými hodnotami NRC, a které nohou být dále vylepšovány z hlediska jejich zvukového chování volbou adítlvů a jinými technickými prostředky známými v oboru ke zlepšení akustické výkonnosti. Alternativně lze u směsí s vysokým NRC podle vynálezu používat méně papíru nebo jiných známých akustických pomocných prostředků a přesto docilovat u akustických obkladů průmyslových standardů nebo je převyšovat.

Kromě toho jsou vytvržené sádrové komposice o nízké hustotě, vyrobené s použitém zlepšujících materiálů podle vynálezu, méně náchylné ke smršťování než vytvrzené sádrové komposice o nízké hustotě vyrobené bez zlepšujících materiálů. Podle vynálezu se mohou vyrábět vytvrzené sádrové kompozice jakéhokoli tvaru nebo rozměrů, včetně například desek, akustických obkladů, panelů, dveřních výplní nebo podobných výrobků s normovanými rozměry a tolerancemi bez významného smrštění a souvisejícími ztrátami, například ve zmetcích.

t

I když je vynález popsán se zaměřením na výhodná provedení, je pracovníkům v oboru zřejmé, že lze použít modifikací výhodných provedení a vynález může být proto provozován jinak, než je příkladně popsáno. Vynález tedy zahrnuje všechny modifikace v rámci patentových nároků.

Průmyslová využitelnost

Vytvrzené sádrové kompozice pro výrobu sádrových výrobků s vynikajícími pevnostními i zvukovými vlastnostmi.

JUDt; Potř Ksteíssfef advokát

SPOLEČNÁ ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VŠETEČKA ZĚLenu KALENSKA PARTNEŘI 120 00 Praha 2, Málkova ?

Česká republika

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Vytvrzena sádrová kompozice vyznačující se t í m, že je připravená způsobem, při kterém se připravuje směs z alespoň kalcinované sádry, vody a zlepšujícího materiálu voleného ze souboru zahrnujícího tri metařosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakující se fosfátových jednotek, polykarboxy1ovou sloučeninu, povrchově aktivní činidlo a jejich kombinaci, přičemž hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře ve směsi je alespoň přibližně 3=1 a směs se udržuje za podmínek postačujících k tomu, aby kalcinovaná sádra vytvořila provázanou matrici vytvrzené sádry.
2. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že zlepšujícím materiálem je trimetafosfát sodný a alespoň jeden polyfosfát amonný mající 1000 až 3000 opakujících se jednotek.
3. Vytvrzena sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že polykarboxylovou sloučeninou je polyakrylát o molekule hmotnosti 200 000 daltonů až 700000 dal tonů.
4. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrchově aktivní činidlo se volí ze souboru zahrnujícicho povrchově aktivní činidla na bázi acetylenového glykolu, povrchově aktivní činidla obsaující fluor, křemík a jejich kombinace.
5. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že povrchově aktivní činidlo má schopnost snižovat povrchové napětí vody na přibližně 40 dyn/ cm nebo méně.
6. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že má součinitel snižování zvuku alespoň 0,4 podle ASTM E 1042-92.
7. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jednu přísadu ze souboru zahrnujícího vláknité rouno, pojivo, expandovaný perlit, škrob, výztužnou přísadu, vzduchové dutiny vytvořené vodní pěnou.
8. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře použitý k přípravě směsi je 4,5=1 až 9:1.
9. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň 50 % 0-hemihyddrátu síranu vápenatého se zřetelem na hmotnost kalcinované sádry.
10. Výrobek obsahující sádrovou desku, vyznačuj ící se t í m, že sádrová deska obsahuje sádrovou kompozici podle nároku 1.
11. Výrobek podle nároku 10, vyznačuj ící se t í ra, že obsahuje druhou sádrovou desku, jejíž hustota je větší než hustota sádrové kompozice.
12. Výrobek podle nároku 11, vyznačuj ící se t í m, že druhá sádrová deska má hustotu alespoň 320 kg/m³ a při tom sádrová kompozice má hustotu menší než 320 kg/m³.
13. Výrobek podle nároku 11, vyznačuj ící se tím, že obsahuje přídavně vlnitou lepenku na druhé sádrové desce.
14. Výrobek podle nároku 11, vyznačuj ící se t í m, že obsahuje třetí sádrovou desku a hustota této třetí sádrové desky je větší než hustota sádrové kompozice.
15. Výrobek podle nároku 14, vyznačuj ící se tím, že obsahuje druhou sádrovou kompozici o hustotě menší • · · ·· · ·· ·· ··· · · · · · · «· · ··· ·· ·· ··· ·· ···· než je hustota druhé sádrové desky a třetí sádrové desky.
16. Vytvrzená sádrová komposice podle nároku 1, vyznačující se tím, že množství zlepšujícího materiálu, použitého k vytvoření směsi je 0,01 % až 5 % se zřetelem na hmotnost kalcínované sádry.
17. Vytvrsená sádrová komposice podle nároku 1, v y z n ačující se tím, že zlepšujícím materiálem je trimetafosfátová sloučenina a polykarboxylová sloučenina nebo polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek a polykarboxylová sloučenina.
18. Vytvrzená sádrová komposice podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře pro přípravu směsi je 3=1 až 12:1.
19. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr vody ke kalcinované sádře pro přípravu směsi je 5=1 až 8:1.
20. Vytvrzená sádrová kompozice podle nároku 1, vyznačující se t i m, že se sádrová kompozice smršťuje nejvýše o 2 %.
21. Způsob přípravy sádrové kompozice, vyznačuj ící se tím, že se připravuje směs z alespoň kalcínované sádry, vody a zlepšujícího materiálu voleného se souboru zahrnujícího trimetafosfátovou sloučeninu, polyfosfát amonný mající 500 až 3000 opakujících se fosfátových jednotek, polykarboxylovou sloučeninu, povrchově aktivní činidlo a jejich kombinace, přičemž hmotnostní poměr vody ke kal cínované sádře ve směsi je alespoň 3=1 a směs se udržuje za podmínek postačujících k tomu, aby kalcinovaná sádra vytvořila provázanou matrici vytvrzené sádry.