KR20080019206A - 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 고 점도 석고 첨가제첨가 방법 및 시스템 - Google Patents

소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 고 점도 석고 첨가제첨가 방법 및 시스템 Download PDF

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제임스 알. 위트볼드
데이비드 송 더블유.
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유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
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Abstract

습 석고 촉진제 또는 다른 고 점도 생성 첨가제를 수성 분산물이 제조되는 치장벽토 믹서의 배출 장치 다운스트림으로 소 석고의 수성 분산물에 도입하는 방법 및 시스템이 제공된다. 이러한 방법 및 시스템은 벽판 및 천장 타일을 포함하는 보드와 같은 여러 가지 석고 제품의 제조에 유용하다.
Figure P1020077027656
석고, 점도, 믹서, 보드, 촉진제

Description

소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 고 점도 석고 첨가제 첨가 방법 및 시스템{METHODS OF AND SYSTEMS FOR ADDING A HIGH VISCOSITY GYPSUM ADDITIVE TO A POST-MIXER AQUEOUS DISPERSION OF CALCINED GYPSUM}
세트 석고(칼슘 설페이트 2수화물)는 내부 벽의 전형적인 석축 벽 구조물 및 빌딩의 천장에 사용되는 석고 보드와 같은 다수 타입의 제품에 일반적으로 포함되는 잘 알려진 재료이다. 전형적으로, 석고-함유 보드는 소 석고의 혼합물, 즉, 칼슘 설페이트 반수화물 및/또는 칼슘 설페이트 무수석고, 및 물 뿐만 아니라 필요에 따라 다른 성분의 혼합물을 형성함으로써 제조된다. 그 혼합물은 전형적으로 컨베이어의 표면상에 또는 트레이에서 미리 정해진 형상으로 캐스팅된다. 상기 혼합물이 컨베이어를 따라 이동함에 따라, 소 석고는 물과 반응하여 결정질의 수화 석고 또는 칼슘 설페이트 2수화물의 혼합물을 형성한다. 소 석고의 원하는 수화도는 세트 석고 결정체의 인터로킹 매트릭스의 형성하여 석고-함유 산물에 석고 구조물에 강도를 부여할 수 있게 하는 것이다. 건조 산물을 수득하기 위해 미반응된 물을 건조 제거하는데 온열이 사용될 수 있다. 석고 혼합물 및 석고 제품을 제조하는 방법은 예를 들어, 미국 특허 번호: 1,769,791; 2,253,059; 2,346,999; 4,183,908; 5,683,638; 5,714,032; 및 6,494,609dp 기재되어 있다.
수화의 효율을 증대시키고 경화 시간을 조절하기 위해 석고 제품의 제조시 일반적으로 촉진제 물질이 사용된다. 촉진제는 예를 들어, 미국 특허 번호: 3,573,947; 3,947,285; 4,054,461; 및 6,409,825에 기재되어 있다. 일부 촉진제는 "석고 시드"로 알려진, 미세하게 그라인딩된 드라이 칼슘 설페이트 2수화물을 포함한다. 석고 시드는 세트 석고 결정체의 핵형성을 증가시켜 이의 결정화 속도를 증가시킨다. 통상적으로, 촉진제는 물과 소 석고를 혼합하는데 사용되는 동일한 믹서 챔버에 첨가된다. 믹서에 촉진체를 첨가하는 것은 촉진제 및 물과 소 석고 혼합물을 고르게 완전히 잘 혼합시키는데 유리하지만, 촉진제는 또한 석고의 경화가 너무 이른 때에 시작하도록 할 수 있다. 조숙 경화는 믹서가 막히게 할 수 있으며, 믹서에 손상을 일으킬 수 있으며, 효율이 제한되며, 보다 빈번한 믹서 청소를 요구한다. 믹서 청소는 보드 라인 정지를 요구하며, 이는 생산성에 심각한 손실을 준다. 억제제를 포함하는 첨가제가 조숙 경화를 없애기 위해 혼합물에 사용되더라도, 이러한 첨가제는 부가 비용 및 고려에 원인이 된다.
따라서, 석고 경화를 돕는 새로운 물질 및 방법이 요구된다.
본 발명의 일 견지에 따르면, 습 석고 촉진제(WGA)를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하는 방법이 제공된다. 소 석고의 수성 분산물은 치장 벽토 믹서의 믹서 챔버에서 형성되며 배출 장치로 배출된다. WGA는 배출 장치내의 수성 분산물에 도입된다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 고 점도 생성 첨가제를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하는 방법이 제공된다. 소 석고의 수성 분산물은 믹서 챔버에서 형성되며 배출 장치로 배출된다. 고 점도 생성 첨가제는 배출 장치내의 수성 분산물에 도입된다. 고 점도 생성 첨가제 대 수성 분산물의 점도 비는 약 10:1 내지 약 2:1이다.
습 석고 촉진제를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하기 위한 시스템이 본 발명의 일 견지로서 제공된다. 상기 시스템은 적어도 하나의 WGA 공급원; 운반 장치; 소 석고의 수성 분산물을 형성하기 위한 믹서; 서로 작동적으로 연결된 믹서-공급원의 배출구, 운반 장치 및 배출 장치와 작동적으로 연결된 배출 장치를 포함한다.
예를 들어, 본 발명은 벽판 또는 천장 타일과 같은 석고 보드의 제조에 특히 유용하다. 이러한 구현에서, WGA와 같은 고 점도 생성 첨가제를 소 석고의 수성 분산물에 첨가한 후, 상기 분산물을 이동 커버시트상에 디포지팅한다. 벽판인 경우에, 제2 커버시트가 건조전에 디포지팅된 내용물에 적용된다. 일부 천장 타일과 같은 일부 구현에서, 제2 커버시트는 사용되지 않는다.
본 발명의 방법, 시스템 및 이의 구성요소에 대해 도면 및 상세한 설명에 보다 상세히 기술하며 이는 대표적인 구현을 제공한다.
본 발명은 여러 가지 변형 및 택일적인 구성이 가능하나, 이의 특정 예시적인 구현이 도면으로 나타내어지며 이하에 상세히 설명될 것이다. 그러나, 개시된 특정 구현으로 본 발명을 한정하려는 것은 아니며, 반대로 본 발명은 첨부된 청구범위로 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 견지내에 포함되는 모든 변형, 택일적 구성 및 등가물을 커버하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 적어도 부분적으로 습 석고 촉진제와 같은 고 점도 생성 첨가제가 치장 벽토 믹서의 다운 스트림 배출 장치에서 상대적으로 낮은 점도의 소 석고 수성 분산물에 첨가될 수 있으며, 수용가능한 경화 시간으로 석고 산물을 수득하기 위해 적절한 혼합을 여전히 달성한다는 예기치 않은 발견을 전제 조건으로 한다. 유리하게, 본 발명에 따른 배출 장치는 분산물이 치장 벽토 믹서로부터 배출 장치를 통해 통과함에 따라 소 석고의 수성 분산물과 고 점도 산물 첨가제를 혼합하기 위해 별도의 전력원을 필요로 하지 않는다.
본 발명의 일 견지에 따르며, 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 고 점도 산물 첨가제를 첨가하기 위한 시스템 12가 제공된다. 시스템 12는 고 점도 산물 첨가제 공급원 15를 포함하며, 이는 일부 구현에서 습 석고 촉진제(WGA)를 고정할 수 있다. 단일 공급원 15는 단지 설명하기 위한 목적으로 나타낸 것으로 다중 공급원이 제공될 수 있다. 시스템 12는 또한 운반 장치 18을 포함하며, 이는 펌프를 포함할 수 있으며, 일부 구현으로 파지티브 디스플래이스먼트 펌프이다. 본 발명의 시스템에 사용되기에 적절한 펌프는 본 발명의 방법과 관련하여 보다 상세히 설명된다. 시스템 12는 또한 소 석고의 수성 분산물을 생성하기 위한 믹서 21을 포함한다. 믹서 21은 인테리어 또는 혼합 챔버 24를 가지며, 이에는 적어도 하나의 출구 27이 제공된다. 믹서 출구 27로부터의 연장은 배출 장치 30이며, 이를 통해 수성 석고 슬러리가 흐를 수 있으며 최종적으로 출구 31에서 배출된다. 일부 구현으로, 출구는 부트(boot)를 포함한다. 부트는 고밀도화 층 슬러리에 반대되는 메인 필드 슬러리를 디포지팅하는데 사용되는 배출 장치에 사용하기 적절하다. 다른 구현으로, 출구는 호스와 같은 도관으로 제공된다. 도관 또는 호스 출구는 고밀도 층 배출 장치에 적합하다.
공급원 15, 운반 장치 18, 및 배출 장치 30은 WGA 및/또는 다른 생산 첨가제의 흐름이 가능해지도록 작동적으로 연결된다. 일부 구현으로, 연결은 이송 라인 33에 의해 제공되며, 이는 차례로 예를 들어, 36, 39과 같은 다중 구획을 가질 수 있으며 이는 그 구현에 따라 달라진다. 이송 라인 33은 상기 이송 라인내의 생산 첨가제의 압력을 측정하는데 사용하는 압력기 42를 가질 수 있다. 이송 라인 33은 주입 고리 45와 연결된다. 주입 고리 45는 적어도 하나의 주입구 48을 포함하며, 이를 통해 이송 라인 33이 공급될 수 있다. 주입 고리 및 관련 구성 요소의 보다 자세한 모습은 도 2 및 3에 나타낸다. 주입 고리는 두 시스템 및 본 발명의 방법의 정황에서 설명되며, 다른 주입 수단이 주입 고리에 부가적으로 혹은 택일적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 구현으로, 이송 라인상의 바늘이 배출 장치내로 이송하기위해 사용될 수 있다. 일부 구현으로, 상기 장치내로 이송가능하도록 배출 장치내에 니플이 제공된다.
시스템 12는 또한 예를 들어, 130 및 230과 같은 하나 또는 그 이상의 부가적인 배출 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 130 및 230과 같은 이러한 부가적인 배출 장치는 상기 배출 장치 30에 대해 설명한 것과 유사한 방식으로 여러 구성 요소와 작동적으로 연결될 수 있다. 운반 장치 118, 218, 믹서 출구, 127, 227, 배출 장치 출구, 131, 231, 일부 구현으로 136 및 139를 포함하는 이송 라인 133, 일부 구현으로 236 및 239를 포함하는 233, 압력 게이지 142, 242, 주입 고리 145, 245, 주입구 148, 248은 상기 배출 장치 30 및 관련 구성 요소에 대해 설명한 것과 유사한 방식으로 작동적으로 연결된다. 도 1은 3개의 배출 장치 30, 130 및 230, 및 관련 구성 요소를 갖는 시스템 12를 보여주고 있으며, 상기 시스템 12는 다수의 부가적인 장치들에 대해 예측되는 상한없이 단지 하나 뿐의 배출 장치 30을 가질 수 있다.
도 2는 이송 라인 33이 어더(udder), 매니폴드, 또는 다수의 분지 라인 53, 57, 및 60으로 이송 라인 33을 분리하는 분지능을 갖는 다른 장치 51을 포함하는 구현을 나타낸다. 3개의 분지 라인은 단지 예시 목적으로 나타낸 것이다. 도 2의 주입 고리는 다수의 주입구 48, 48', 및 48"과 함께 나타내어지며, 주입 고리 45의 수는 단지 예시 목적으로 나타낸 것이다. 분지 라인 53, 57, 및 60은 각각 주입구 48, 48', 및 48"내로 공급된다. 일부 구현으로, 도 1에 나타낸 바와 같이 예를 들어, 145, 245와 같은 부가적인 주입 고리가 존재할 수 있으며 상기 언급한 특징을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 나타낸 구현에 대한 변형을 나타내는 것이며, 이는 배출 장치 30내로 주입하기 전에 비특정 점도를 갖는 하나 또는 그 이상의 부가적인 생산 첨가제와 공급원 15로부터의 생산 첨가제의 혼합을 가능케 하는 탑관(tee) 63을 포함한다. 탑관 63은 제1 첨가제 69 및 제2 첨가제 72가 한데 모아지는 접합부 66을 포함한다. 도 3은 단지 주입구 48중의 하나에 대한 탑관 63을 나타내는 것이며, 이러한 표현은 단지 예시적인 목적으로 나타낸 것이다. 어느 다수의 주입구는 이와 연결된 접합부 63을 가질 수 있다.
도 4는 시스템 112를 나타내며, 이는 도 5에 나타낸 것에 대한 변형이다. 시스템 112는 또한 생산 첨가제 공급원 15를 포함하며, 이는 예를 들어, WGA와 같은 고 점도 생산 첨가제가 각 배출 장치, 30, 130, 및 230으로 공급된다. 시스템 12와 달리, 시스템 112는 예를 들어, 펌프, 및 어더와 같은 단일의 운반 장치 18, 예를 들어, 이송 라인 33을 87에서 서로 분리하는 78, 81, 및 84와 같은 다중 분지 라인으로 분리하는 분지능을 갖는 매니폴드, 또는 다른 장치를 사용한다. 예를 들어, 78, 81, 및 84와 같은 분지 라인은 분지 라인으로의 흐름을 조절하기 위해 밸브 또는 유사 장치 79, 82, 및 85를 포함할 수 있으며, 그리고 이러한 밸브는 분지 장치 75와 또한 또는 택일적으로 연결될 수 있다. 각 분지 라인은 결국 주입 고리 45, 145, 및 245을 각각의 배출 장치 30, 130, 및 230상에 인도한다. 일부 구현으로, 공급원 15로부터 배출 장치 30으로 첨가제의 이송을 돕는 운반 장치 18 및 제3 운반 장치 218 없이, 어더, 매니폴드, 또는 적어도 두 분지들, 81, 84와 함께 분지능을 갖는 다른 다른 장치를 사용하여 공급원 15로부터 제2 배출 장치 및 제3 배출 장치 130, 230 모두에 첨가제의 이송을 돕는 제2 운반 장치 118이 존재한다. 분지 라인의 수 및 다른 구성 요소는 단지 예시적인 목적으로 나타낸 것이며 다른 수가 또한 가능하다. 다른 구현으로, 각 배출 장치는 각기 고유의 공급원을 갖는다.
도 5는 배출 장치 430을 나타내며, 이는 배출 장치 30, 130, 230, 등에 대한 일 구현이다. 배출 장치 430은 또한 다수의 다른 구성요소를 나타내며 일반적으로 배출 장치를 포함하거나 이와 작동적으로 연결될 수 있도록 한다. 배출 장치는 게이트 오프닝 426을 갖는 게이트 425, 일련의 호스 섹션 432, 434 및 438, 케이지 벨브 440, 및 주입구 48, 448을 갖는 두 주입 고리 45, 445, 및 출구 431을 포함한다. 게이트 425는 배출 장치의 도관이 믹서 출구 27에서 믹서 21에 부착가능하도록 어댑터로 작용한다. 게이트 425는 임의의 주입구 548을 갖는 것으로 나타내어 진다. 주입구 48, 448, 및 548은 WGA, 포옴, 또는 다른 생산 첨가제의 주입을 위한 가능한 위치의 예이다. 고리 45, 445 및 게이트 425는 예를 들어, 도 2 및 3에 나타낸 바와 같이, 다중 주입구를 갖는 것으로 형성될 수 있다. 일부 구현으로, 고리 45, 445를 분리하는 호스 섹션 434는 약 15 내지 약 16인치 길이이다. 이송 라인 33 또는 다른 이송 라인은 어느 주입구에 연결될 수 있다. 케이지 밸브 440의 위치는 배출 도관 430의 길이에 따라 달라질 수 있으며, 배출 도관내 흐름의 조절을 가능케 한다. 다중 케이지 밸브 및/또는 다른 밸브 타입이 또한 사용될 수 있다. 상기 배출 장치 및 본 발명의 시스템은 동시 소유의 미국 특허 제 6,494,609에 기술된 구성 요소 또는 서브시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 시스템은 하기 실시예와 관련하여 본 명세서에 기술된다. 이러한 시스템은 실시예의 정황으로 설명되는 것이며 이들은 이러한 실시예에 기술된 사용으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 방법은 예를 들어, 도면과 관련하여 기술된 바와 같이 본 명세서에 기술된 하나 또는 그 이상의 시스템, 서브시스템, 및 구성 요소를 사용할 수 있다. 그러나, 상기 방법은 다른 적절한 시스템, 서브시스템, 및 구성 요소를 사용할 수 있다. 상기 방법은 여러 가지 시스템, 서브시스템, 및 구성 요소와 관련하여 설명되나, 이러한 설명은 독자가 본 발명을 바르게 인식하는데 도움을 주기 위해 제공되는 것이며, 첨부된 청구범위에 밝힌 바와 같은 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 본 명세서에 기재된 방법은 소 석고의 수성 분산물에 WGA 첨가에 관하여 설명되나, 이는 단지 설명 목적인 것이다. WGA와 유사한 고 점도 또는 본 명세서에 기재된 다른 적절한 점도를 갖는 다른 첨가제가 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 하나 또는 그 이상의 부가적인 촉진제가 사용될 수 있다. 이러한 촉진제의 예는 가성 칼륨, 열 저항 촉진제(HRA), 기후 안정화 촉진제(CSA), 및 석고 분야에 알려진 어느 촉진제를 포함한다. 하나 또는 그 이상의 부가적인 촉진제가 사용되는 구현에서, 부가적인 촉진제는 수성 분산물의 소 석고 믹서에 또는 그 믹서의 외부에서, 즉, 배출 장치에 첨가될 수 있다. 일부 구현으로, 과립 및/또는 분말 형태로 가성 칼륨이 부가적인 촉진제로 사용된다.
습 석고 촉진제(WGA) 및/또는 예를 들어, 전분 용액과 같은 다른 고 점도 첨가제가 본 발명의 방법에 따라 사용될 수 있다. 고 점도 첨가제는 하나 또는 그 이상의 부가적인 첨가제를 포함할 수 있으며, 이는 그 자체로 저 점도를 가질 수 있으며, 단, 고 점도 첨가제와 혼합시 고 점도 첨가제의 점도는 높게 유지된다. WGA 및 본 발명의 다른 고 점도 첨가제는 전형적으로 약 3000 내지 약 5000 센티푸아즈 범위의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 2000 내지 약 10000 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 2500 내지 약 9500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 3000 내지 약 9000 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 3500 내지 약 8500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 4000 내지 약 8000 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 4500 내지 약 7500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 5000 내지 약 7000 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 5500 내지 약 6500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 2500 내지 약 5500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 2750 내지 약 5250 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 3250 내지 약 4750 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 3500 내지 약 4500 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 범위는 약 3750 내지 약 4250 센티푸아즈일 것이다. 일부 구현으로, 상기 습 석고 촉진제의 점도는 약 1000 센티푸아즈이상 및 약 5000 센티푸아즈이하이다. 일부 구현으로, 상기 습 석고 촉진제의 점도는 약 2000 센티푸아즈 내지 약 4000 센티푸아즈이다.
본 명세서에 기술된 점도 측정값은 주위 온도에서 취해진 측정값을 반영한다. 본 발명에 사용되는 대표적인 WGA는 미국 특허 6,409,825 뿐만 아니라 동시 제출된 동시 소유의 출원 "WET GYPSUM ACCELERATOR AND METHODS, COMPOSITION, AND PRODUCT RELATING THERETO"(Attorney Reference No. 234912), 미국 특허 출원 ___________에 기술되어 있다. 사용되는 고 점도 첨가제의 점도는 예를 들어, 사용된 펌프가 첨가제를 배출 장치로 운반하기에 충분히 강력한지 사용되는 시스템의 제약에 의해 제한될 수 있다. 석고 분야의 숙련자는 본 발명의 가르침 및 당해 기술분야에서 이용가능한 지식에 기초하여 주어진 석고 적용을 위한 WGA의 적절한 타입을 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 견지는 습 석고 촉진제(WGA)를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하는 방법을 제공하며, 여기서 상기 방법은 믹서 챔버에서 소 석고의 수성 분산물을 형성하는 단계; 상기 수성 분산물을 배출 장치로 이송하는 단계; 및 상기 WGA를 상기 배출 장치내의 수성 분산물내로 도입하는 단계를 포함한다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 칼슘 설페이트 2수화물, 물, 및 (a) 유기 포스포닉 화합물; (b) 포스페이트-함유 화합물; 및 (c) (a)와 (b)의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 인 첨가제를 포함한다. 일부 구현으로, 상기 WGA의 그라인딩된 산물은 칼슘 설페이트 2수화물을 포함하며, 약 5㎛ 이하의 중간 입자 크기를 갖는다. 그라인딩된 산물은 WGA를 생산하기 위해 사용된 웨트 그라인딩의 결과물이다. 이러한 공정은 동시-소유의 미국 특허 제 6,409,825 뿐만 아니라 동시 제출된 동시 소유의 출원 "WET GYPSUM ACCELERATOR AND METHODS, COMPOSITION, AND PRODUCT RELATING THERETO"(Attorney Reference No. 234912), 미국 특허 출원 _________에 기술되어 있다. 일부 구현으로, 상기 WGA의 그라인딩된 산물은 약 0.5-2㎛의 중간 입자 크기를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 WGA의 그라인딩된 산물은 약 1-1.7㎛의 중간 입자 크기를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 WGA의 그라인딩된 산물은 약 1-1.5㎛의 중간 입자 크기를 갖는다.
일부 구현으로, 상기 인 첨가제는 상기 촉진제의 약 0.1-10중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현으로, 상기 WGA의 그라인딩된 산물은 실질적으로 비결정질이다. 일부 구현으로, 상기 인 첨가제는 적어도 하나의 유기 포스포닉 화합물과 적어도 하나의 포스페이트-함유 화합물의 혼합물이며, 여기서 상기 유기 포스포닉 화합물은 상기 촉진제의 약 0.05-9.95중량%의 양으로 존재하며, 그리고 상기 포스페이트-함유 화합물은 상기 촉진제의 약 0.05-9.95중량%의 양으로 존재한다.
일부 구현으로, 상기 WGA는 아미노트리(메틸렌-포스폰산), 아미노트리(메틸렌-포스폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 디에틸렌트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산), 디에틸렌트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산), 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 상기 어느 산들의 펜타소디움염, 트리소디움염, 테트라소디움염, 소디움염, 암모늄염, 포타슘염, 칼슘염, 또는 마그네슘염으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 유기 포스포닉 화합물을 포함한다.
일부 구현으로, 상기 WGA는 오르토포스페이트, 폴리포스페이트, 및 이의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 포스페이트-함유 화합물을 포함한다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 테트라포타슘 피로포스페이트, 소디움 산 피로포스페이트, 소디움 트리폴리포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 소디움 포타슘 트리폴리포스페이트, 6 내지 약 27 포스페이트 유니트를 갖는 소디움 헥사메타포스페이트염, 암모늄 폴리포스페이트, 소디움 트리메타포스페이트, 및 이의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택된 포스페이트-함유 화합물을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 여러 가지 방식으로 실행될 수 있는 것으로 당해 기술분야의 숙련자에게 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 구현으로, 상기 WGA는 칼슘 석고 2수화물의 약 0.5중량%의 아미노트리(메틸렌 포스폰산)의 펜타소디움염과 칼슘 석고 2수화물의 약 0.5중량%의 소디움 트리메타포스페이트로 이루어진 혼합물을 포함한다. 상기 WGA의 고형분 함량은 필요에 따라 변형될 수 있으며, 이는 특정 적용에 따라 달라질 수 있다. 마찬가지로, 상기 WGA의 점도는 특정 적용에 따라 변형될 수 있다. 따라서, 상기 WGA의 고형분 내용물의 점도가 의도한 적용에 대해 바람직하지 않게 높은 경우에, 상기 WGA는 사용되기 전에 물로 희석될 수 있는 것으로 당해 기술분야의 숙련자에게 인식될 것이다. 실례로서 본 발명을 한정하는 것은 아니나, 일부 구현으로, 상기 WGA는 상기 촉진제의 적어도 약 20중량%의 양으로 칼슘 설페이트 2수화물을 포함하는 고형분 함량을 포함한다. 일부 구현으로, 상기 촉진제의 칼슘 설페이트 2수화물을 포함하는 고형분 부는 상기 촉진제의 35% 내지 약 45%의 양으로 존재하며, 그리고 물은 상기 촉진제의 약 55-65중량%의 양으로 존재한다. 본 발명의 WGA의 가변성은 또한 당해 기술분야의 숙련자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 구현으로, 세트 석고의 인터로킹 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 소 석고와 물을 포함하는 혼합물에 첨가되는 경우에, 본 발명의 WGA는 약 6분이하의 소 석고 50% 수화 시간을 허락한다. 일부 구현으로, 세트 석고의 인터로킹을 형성하기 위해 사용되는 소 석고와 물을 포함하는 혼합물에 첨가되는 경우에, 상기 WGA는 약 5분이하의 소 석고 50% 수화 시간을 허락한다. 원하는 경화 시간은 WGA의 함량, WGA의 점도, 및 WGA의 고형분의 입자크기를 포함하는 여러 인자에 따라 달라질 수 있다. 상기 WGA가 석고 보드 제조에 사용되는 경우, 경화 시간에 영향을 줄 수 있는 다른 인자는 라인 속도, 라인의 길이, 석고 특성 등을 포함하며, 이는 당해 기술분야의 숙련자에 의해 인식될 것이다.
상기 WGA 및/또는 다른 고 점도 첨가제는 배출 장치 30에 함유된 소 석고의 상대적으로 낮은 점도 수성 분산물에 도입된다. 일부 구현으로, 상기 수성 분산물은 약 700 내지 1200 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 100 내지 1750 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 200 내지 1650 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 300 내지 1550 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 400 내지 1500 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 450 내지 1450 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 500 내지 1400 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 550 내지 1350 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 600 내지 1300 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 650 내지 1250 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 750 내지 1150 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 800 내지 1000 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 일부 구현으로, 상기 분산물은 약 850 내지 950 센티푸아즈의 점도를 갖는다.
일부 구현으로, 상기 분산물은 약 875 내지 925 센티푸아즈의 점도를 갖는다. 본 발명에 따라 배출 장치내 소 석고의 수성 분산물내로 도입하려는 상기 WGA 및/또는 다른 고 점도 생성 첨가제는 비율의 형식으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 상기 WGA는 상기 수성 분산물의 약 4배의 점도를 가질 수 있다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 상기 수성 분산물의 약 3배의 점도를 갖는다. 적용가능한 비율은 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1, 4.5:1, 4.25:1, 4:1, 3.75:1, 및 3.5:1, 3.25:1, 3:1, 2.75:1, 2.5:1, 2.25:1, 2:1 뿐만 아니라 상기 비율들에 대한 중간 비율들도 포함한다.
본 발명에 따른 방법은 WGA와 같은 고 점도 생성 첨가제를 공급원 15로부터 배출 장치 30으로 운반하는 것을 포함하며, 여기서 상기 첨가제는 수성 분산물이 혼합되는 예를 들어, 핀 믹서, 멀티패스 믹서, 핀이 없는 믹서, 또는 수성 석고 분산물을 제조하기 위해 사용될 수 있는 기타 믹서들과 같은 석고 믹서로부터 배출되는 소 석고의 수성 분산물내로 도입된다. 중력 전달이 예측되며, WGA는 일반적으로 예를 들어, 18, 118, 218과 같은 하나 또는 그 이상의 운반 장치의 보조로 공급원 15로부터 배출 장치 30으로 이동된다. 일부 구현으로, 상기 운반 장치는 펌프이다. 일부 구현으로, 상기 펌프는 파지티브 디스플래이스먼트 펌프이나, 예를 들어, 원심 펌프와 같은 다른 펌프 타입이 부가적으로 혹은 택일적으로 사용될 수 있다. 적절한 파지티브 디스플래이스먼트 펌프의 예는 프로그레시브 캐버티, 기어, 및 연동 펌프를 포함한다. 배출 장치로 들어가는 슬러리의 압력은 배압(back pressure)이 최소화되고 HRA 슬러리의 효율적인 이송이 이루어지도록 배출 장치의 내용물보다 큰 압력으로 유지되어야 한다. 일부 구현으로, 배출 장치내 압력은 약 5-15 p.s.i이다. 공급원 15와 배출 장치 30 사이의 이송 라인 33에서 WGA의 압력은 압력 게이지 42를 사용하여 측정될 수 있다. 그러나, 이러한 게이지의 사용은 사용된 펌프가 자동 조절되는 경우라면 필요치 않다. 일부 구현으로, 상기 게이지는 0-30 p.s.i의 범위를 갖는다.
상기 WGA는 주입 고리 45와 연결될 수 있는 주입구 48을 통해 배출 장치 30으로 배출될 수 있다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 배출 장치 30내로 다중 입장이 이루어지도록 다중 분지로 분리된다. 이러한 다중 입장은 예를 들어, 주입 고리 45내에 48, 48', 및 48"과 같은 다중 주입구를 제공함으로써 달성될 수 있다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 배출 장치 30의 수성 분산물내로 도입되기 전에 예를 들어, 포옴과 같은 하나 또는 그 이상의 부가적인 첨가제와 혼합된다. 이러한 혼합은 WGA 또는 다른 고 점도 첨가제 69 및 점도와 관계없는 다른 첨가제 72의 입장에 의해 형성된 탑관 63을 이용하여 수행될 수 있다. 일부 구현으로, 상기 WGA 및 하나 또는 그 이상의 부가적인 첨가제는 주입 지점에서부터 배출 장치내로 약 3인치에서 혼합된다. 일부 구현으로, 상기 WGA는 배출 장치와 작동적으로 연결된 핀치 밸브의 다운스트림 배출 장치내로 이송된다.
특정 석고 제품을 위해, 다중 배출 장치가 주어질 수 있다. 예를 들어, 의도한 제품이 벽판인 경우, 상부 및 하부 고밀도 층이 바람직하며, 제2 및 제3 배출 장치, 즉, 고밀도 층 익스트랙터 130, 230이 제공될 수 있다. 특정 벽판 제품 뿐만 아니라 천장 타일과 같은 다른 보드 제품에 대해서 단일 고밀도 층만 적용된 동시 소유의, 동시 계류중인 미국 특허 출원 번호 10/804,359를 참조바란다. 일부 구현으로 WGA를 공급원 15로부터 배출 장치 30으로 이송하기 위해 개별적인 운반 장치 18, 118, 및 218이 사용된다. 다른 구현으로, WGA를 3개의 모든 배출 장치에 이송하기 위해 단일 운반 장치 30이 존재한다. 다른 구현으로, 운반 장치 18은 배출 장치 30을 위해 사용되며, 운반 장치 118은 배출 장치 130 및 230을 위해 사용된다. 운반 장치의 수 혹은 존재와 관계없이, 상기 WGA는 어더(udder), 탑관, 매니폴드 또는 이송 라인이 분지되도록 하는 다른 장치를 이용하여 분지 이송 라인으로 분리될 수 있다. 특정 분지 라인으로의 WGA 흐름 조절은 밸브 또는 유사한 기능의 다른 구성 요소를 이용하여 조절될 수 있다.
WGA 및/또는 다른 고 밀도 생성 첨가제는 일반적으로 배출 장치내 분산물의 흐름과 수직인 스트림으로 포스트-믹서 수성 분산물에 도입된다. 그러나, 다른 방향의 WGA 도입이 또한 가능하다. 수성 분산물내로의 이상적인 도입을 위해, 상기 WGA는 배출 출구 31보다 믹서 출구 27에 보다 가까운 배출 장치내로 도입된다. 일부 구현으로, 상기 도입은 믹서 출구 27로부터 약 2.5 내지 3인치에서 일어난다. 일부 구현으로, 상기 도입은 믹서 출구로부터 약 1인치에서 일어난다. 일반적으로, 배출 장치내 WGA 다운스트림의 도입을 이동시키는 것은 경화 촉진을 지연시킬 것이다.
본 발명의 방법을 이용하여 예를 들어, 바닥부와 같은 제1 고밀도층, 및 예를 들어, 상부와 같은 제2 고밀도 층을 갖는 벽판 제품을 제조하는 경우, 각 고밀도 층 배출 장치 130, 230은 호스 및 고리(예, 145, 245) 중 하나 또는 그 이상을 포함하며 그리고/또는 작동적으로 연결될 수 있다. 적절한 경화를 제공하기 위한 WGA의 퍼센트는 보드의 고밀도 층에 적용되는 수성 슬러리의 상에 따라 달라진다. 예를 들어, 믹서 21의 수성 분산물인 주 석고 슬러리의 10%가 예를 들어, 바닥부와 같은 제1 고밀도 층에 적용된 다음, 바람직하게 WGA의 10%가 바닥부 배출 장치 130을 통해 바닥부 고밀도 층으로 향하게 된다. 예를 들어, 상부와 같은 제2 고밀도 층이 사용되는 경우, WGA의 비율은 또한 바람직하게 상부 고밀도 층에 적용되는 석고 슬러리의 퍼센트와 대략적으로 부응한다. 믹서 21의 석고 슬러리 퍼센트는 일반적으로 약 5-20% 범위이다. 용어 상부 및 바닥부, 뿐만 아니라 페이스 및 백, 및 다른 등가의 용어들은 적용되는 석고 제품의 방향에 대한 관련 용어이다. 단지 설명 목적으로서, 바닥부는 석고 믹서 바로 밑을 이동하는 제1 페이퍼, 즉, 커버 시트 및 상기 제1 페이퍼에 적용되는 고밀도 층을 칭한다. 상부는 제2 페이퍼 상기 바닥부 페이퍼에 주 배출 장치 30을 통해 석고 슬러리의 첨가후에 적용되는 제2 페이퍼를 칭한다. 일부 구현으로, 리그닌, 나프텔렌 설페이트 또는 다른 적절한 분산제와 같은 분산제가 배출 장치에 첨가된다.
본 발명의 시스템 및 방법은 분산물이 치장 벽토 믹서 21로부터 나온 후 까지 WGA의 도입을 지연시킴으로써 소 석고의 수성 분산물의 경화를 지연시키는 잇점을 갖는다. 일부 구현으로, 상기 방법은 치장 벽토 믹서에 보다 적은 물의 첨가를 가능케하여 보다 낮은 물-치장벽토 비율을 이루어 믹서 내부 24내에 촉진제의 부재로 인해 믹서에서 보다 적은 경화가 일어나도록 한다. 상기 방법 및 시스템은 또한 배출 장치내로의 도입에 부가적으로 믹서 21내로 직접적으로 WGA를 도입하는 것이 예측된다.
도 1은 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 고 점도 석고 첨가제를 첨가하는 시스템의 도식적인 평면도를 나타낸다.
도 2는 다중 주입구를 갖는 주입 고리를 포함하는 도 1에 나타낸 시스템 일부의 도식적인 단면도를 나타낸다.
도 3은 탑관 접합부(tee junction)를 포함하는 도 2의 도식적인 단면도상의 변화를 나타낸다.
도 4는 도 1에 나타낸 시스템상의 변화에 대한 도식적인 평면도를 나타낸다.
도 5는 믹서 및 배출 장치의 부분 투시도를 나타낸다.
도 6은 제1 부분의 믹서 배출 장치 시스템의 투시도를 나타낸다.
도 7은 제2 부분의 믹서 배출 장치 시스템의 투시도를 나타낸다.
도 8은 도 6 및 7에 나타낸 시스템의 도식적인 평면도를 나타낸다.
도 9는 도 8에 나타낸 시스템의 변화에 대한 도식적인 평면도를 나타낸다.
도 10은 도 9에 나타낸 시스템의 변화에 대한 도식적인 평면도를 나타낸다.
실시예 1: 배출 장치에 WGA의 첨가
본 실시예는 원하는 석고 제품을 얻기위해 WGA가 배출 장치내에 첨가될 수 있음을 입증한다. 본 시험을 위해 사용된 WGA는 하기 배합으로 된 것이었다: 펜타소디움염 0.5% 및 소디움 트리메타포스페이트 0.5%, 및 WGA의 고형분 중량 42% 및 WGA의 물 중량 58%. 시험은 WGA가 주 배출 장치 및 후면 고밀도 층 배합 장치의 주 게이트에 도입되어 수행되었다. 비교로서, 상기 WGA는 또한 핀 믹서내부의 비상 물 주입구내로 주입되었다. 상기 WGA는 믹서 내부 또는 "외부"에 첨가되는 경우 성공적으로 균일하게 보드를 경화하였다. WGA 사용량은 믹서 내부 또는 외부에 도입되든지 관계없이 변하지 않았다. 이러한 두 경우 모두에서, 열 저항성 촉진제(HRA)가 초기 개시 기간중에 사용되었지만, 보드를 경화하기 위해 HRA가 첨가되지 않았다. 본 시험중에 사용된 HRA는 석고 99.5% / 건조 조건에서 미세한 입자 크기로 분쇄된 당(sugar) 0.5%의 혼합물이었다. 전형적인 석고 보드 페이퍼가 본 시험을 위해 사용되었다. 표 1에 시험 조건을 요약하였으며 촉진제 사용량(HRA 및 WGA) 및 물 사용량을 기록하였다. 표 1에서 단위는 lbs./MSF이다. 본 시험에 사용된 치장 벽토는 1235 lbs./MSF이었다. WGA% 고형분은 42%이었다.
표 1: 시험 파라미터[모든 단위는 LBS./MSF임]
시간 조건 HRA 필드층 WGA 고밀도층 WGA 분산제 믹서 물 포옴 물 WGA 물 총 물
14:32 믹서 외부에 WGA 첨가한 이후에 개시 10.0 35.0 3.5 5.0 764.0 96.0 22.3 882.3
14:53 HRA 감소, WGA 증가 3.0 40.0 4.0 5.0 736.0 123.0 25.5 884.5
15:01 HRA 감소, WGA 증가 1.5 45.0 4.5 5.0 738.0 123.0 28.7 889.7
15:06 HRA 감소, WGA 증가 1.5 55.0 5.5 5.0 736.0 123.0 35.1 894.1
15:11 HRA 모두 제거 - 55.0 5.5 5.0 736.0 123.0 35.1 894.1
15:17 물 감소 - 55.0 5.5 5.0 721.0 123.0 35.1 879.1
15:25 물 감소 - 55.0 5.5 5.0 710.0 125.0 35.1 870.1
15:40 WGA 감소 - 55.0 5.0 5.0 708.0 125.0 31.9 864.9
15:45 WGA를 포함하는 분산제 감소 - 55.0 5.0 3.5 706.0 125.0 34.8 865.8
16:10 포옴 물 감소 - 55.0 5.0 3.0 708.0 105.0 34.8 847.8
16:16 WGA를 믹서내로 전환 - 60.0 - 3.0 707.0 105.0 34.8 846.8
바닥부 페이퍼 브레이크로 인해 잠시후에 시험이 종료됨
18:12 HRA만 사용, 일반 제조 21.0 - - 4.0 762.0 101.0 - 863.0
도 6, 7, 및 8에 도식적으로 나타낸 시스템 612가 본 시험에 사용되었다. 상기 시스템 아래는 제1 페이퍼 614이며, 이에 소 석고의 수성 분산물이 적용되었다. 상기 석고를 페이퍼 614에 적용한 후, 제2 페이퍼를 적용하여 벽판을 형성하였다. 고밀도 층은 바닥부 페이퍼에만 적용되었다. 다른 구현으로, 고밀도 층은 상부 페 이퍼에만 적용되거나 또는 상부 및 바닥부 페이퍼 모두에 적용될 수 있다. 상기 시스템 612는 내부 624 및 출구 627, 727을 갖는 믹서 621을 포함한다. 배출 장치 630, 730의 게이트 625, 825는 출구 627, 727의 출구와 작동적으로 연결되었다. 따라서, 믹서 621과 작동적으로 연결된 것은 주 필드 배출 장치 630 및 고밀도 층 배출 장치 730이었다. 각 배출 장치 630, 730은 각각 개별적인 WGA 공급원 15, 615에 의해 공급되었다. 섹션 636 및 639를 포함하는 개별적인 이송 라인 633, 736 및 739를 포함하는 733, 및 펌프 18, 618을 상기 장치 630, 730에 WGA를 이송하기 위해 사용하였다. 믹서 621은 비상 물 주입구 622를 포함하였으며 이를 통해 본 시험의 특정 기간도중에 WGA를 이송하였다. 믹서 621 및 배출 장치 630을 각각 분지 이송 라인 638, 639를 통해 WGA 공급원과 작동적으로 연결하였다. 믹서 621 및 배출 장치 630으로 WGA 이송의 조절이 가능하도록 컨트롤 밸브 23, 623을 각각 분지 이송 라인 638, 639에 제공하였다.
주 믹서 게이트 625는 제1 플랜지 671에 작동적으로 연결되며, 배출 장치 630의 제1 호스 섹션 634에 작동적으로 연결된 제2 플랜지 673에 대해 피팅되었다. WGA는 공급원 15로부터 공급되며 이송은 파지티브 디스플래이스먼트 펌프인 MoynoTM 펌프를 이용하여 보조되었다. WGA는 3개의 3/8" ID 주입구 648, 648', 및 648"를 갖는 1과 3/4" 내부 직경(ID) 플랜지 673내로 주입되었다. 플랜지 673의 주입구는 고리 45에 대해 도 2에 나타낸 것과 유사한 방식으로, 어더 51로부터 분지된 3개의 1/2" 호스로서 제공된 3개의 분지 라인 653, 657, 및 660에 의해 공급되었다. 압력 게이지 642는 본 시험에 사용되지 않았지만, 이러한 게이지는 플랜지 673내로 주입하기 직전에 분지 라인들 중 하나에, 예를 들어, 53에 공급될 수 있다. 일부 구현으로, 0-30 p.s.i. 게이지가 사용된다. 화살표 654는 어더로부터 나온 분지 라인이 최종적으로 플랜지 673과 연결되는 것을 표시한다. 다른 구현으로, 671, 673 플랜지 셋-업은 유사한 주입 고리로 대체될 수 있다.
포옴 고리 745는 압력 게이지 742로 공급된 것 중의 하나인 포옴 이송 라인을 이용하여 포옴 공급원의 포옴이 공급된 주입구 748, 748', 748", 및 748'''을 포함하였다. 상기 주입구를 공급하는 이송 라인은 각각 753, 757, 760, 및 761이었다. 포옴 고리에는 고리 45에 대해 도 2에 나타낸 것과 유사한 배열을 이용하여 포옴 및 물이 공급되었다. 다른 구현으로, 포옴 고리 745는 제2 플랜지 673이 존재하는 곳에 위치하는 한편, 본 시험에 있어서 포옴 고리 745는 배출 장치 630 보다 13" 인치 아래로 이동하였으며, 이는 그 둘을 함께 연결하는 2" ID TygonTM 호스 634를 가졌다. 포옴 고리 745는 1과 3/4" ID 내지 2" ID 확장 포옴 고리이었다. 그 지점으로부터, 약 9피트 길이를 갖는 2와 1/4" ID TygonTM 호스 638은 단일 레그 부트 631내로 보내졌다. 고밀도 층 배출 장치 730은 731에서 종결된다. 라인 790은 소디움 트리메타포스페이트를 수송하였다.
후면 고밀도 층 배출 장치 730 WGA는 별도의 탱크 615로부터 펌핑되어 프로그레시브 캐버티 펌프인 SeepexTM 펌프 618을 이용하여 게이트 825내로 주입되었다. 호스 639는 주입구 826에서 게이트 825내로 넣기위한 크기로 적절히 맞추어졌으며, 주입구 826에 들어가는 WGA 압력을 측정하기 위해 예를 들어, 0-30 p.s.i.와 같은 압력 게이지 842가 이에 근접하게 제공되었다. 고밀도 층에 대한 WGA 사용량은 주 필드 슬러리 WGA 사용량의 약 10%가 되도록 고안하였다. WGA는 1/4" 파이프내로 주입되었으며, 이는 다른 구현에서는 포옴 및 물이 추출기에 부가되는 지점이 될 수 있다. 1" ID 포옴 주입 고리 845는 WGA가 배출 장치 730내로 주입된 곳의 약 10" 인치 다운스트림으로 설치되었다. 주입 고리 845는 포옴 및 물이 공급된 이송 라인 834에 주입구 848을 포함하였다.
예를 들어, 1/2" 제품에 대해 42 lbs/MSF와 같은 다른 WGA 효율이 사용될 수 있지만, 본 시험에서는 60 lbs/MSF의 효율을 가진 WGA가 사용되었으며, 여기서 MSF는 천 제곱 피트이다. 이러한 상대적으로 낮은 효율은 프리미어(Premier)로부터 수평 메디아 밀(horizontal media mill)에서의 그라인딩 시간에 대하여 점도를 평가하는 제조 공정을 이용하여 준비되었다. 이러한 제조 공정은 그라인딩 밀 로드 또는 일정한 그라인딩 시간에 반대되는 그라인딩 정지 시점의 표시로서 표적 점도의 사용과 관련되었다. 점도는 예를 들어, 브룩필드에 의해 제조된 것과 같은 어느 상업적으로 이용가능한 점도 측정기를 이용하여 측정될 수 있다. WGA 효율과 이의 점도간의 관계의 발달은 미국 특허 6,409,825 및 동시 제출된 동시 소유의 출원 "WET GYPSUM ACCELERATOR AND METHODS, COMPOSITION, AND PRODUCT RELATING THERETO"(Attorney Reference No. 234912), 미국 특허 출원 ________에 기재되어 있다.
WGA 효능은 HRA 효능을 측정하기 위해 사용된 것과 동일한 방법으로 측정되 었으며, 이는 표준 치장 벽토 및 관심 대상의 WGA 또는 HRA를 사용하여 수화 속도를 평가하는 것을 포함한다. 기후 안정 촉진제(CSA)가 또한 표준으로 사용될 수 있다. 시료의 수화 속도는 동일한 표준 치장벽토 및 표준 촉진제를 이용한 수화 속도와 비교되었다. WGA 또는 HRA가 표준 촉진제에 비하여 수화 공정을 촉진시키는 것이 보다 효율적인 경우에 100 이상의 효능이 주어질 것이다. 수화 속도는 전형적으로 수화 공정이 발열 반응이기 때문에 완전 절연 환경에서 시간에 대한 온도 프로파일을 측정함으로써 측정된다. 발열 반응 또는 완전 수화의 완료시 그 물질은 일정한 온도에 이를 것이다. 근본적으로, 얼마나 신속히 치장벽토/물 슬러리가 일정 온도에 도달할 수 있는지는 수화 속도로 제공될 것이다. 일정 온도에 이르는 시간을 줄이기 위해 WGA, HRA 또는 다른 촉진제가 사용되었다. HRA는 동시에 제출된 동시 소유의 출원 "METHODS OF AND SYSTEMS FOR PREPARING A HEAT RESISTANT ACCELERANT SLURRY AND ADDING THE ACCELERANT SLURRY TO A POST-MIXER AQUEOUS DISPERSION OF CALCINED GYPSUM"(Attorney Reference No. 234911), 미국 특허 출원 _________에 보다 상세히 기재되어 있다.
본 시험은 분당 180 피트로 1/2" 생산으로 수행되었다. 믹서 외부에 WGA의 도입 시험은 1-3/4 시간동안 수행되었으며, 보다 짧거나 긴 기간의 시험이 또한 가능하다. 믹서 내부에 WGA의 도입은 작은 덩어리가 보드라인을 정지시키는 페이퍼 브레이크를 일으키기전 약 10분동안 수행되었다. 덩어리는 믹서 형상의 외부로부터 믹서 형상의 내부로의 변화, 고밀도 층 배출 장치의 주입구가 막히게 되는 변화를 초래할 수 있다.
굳는 속도는 후면 고밀도 층에 대해 약 21초이었으며, 주 슬러리에 대해서는 약 30초이었다. USG 경도계 시험기를 이용한 경도 시험은 나이프 직전에 67 내지 70을 측정하였다. 보드 나이프 시료가 라인에서 제외되었을 때, 보드를 횡단하는 경도는 매우 균일하였다. 본 시험 도중에 제조된 보드는 어떠한 페이퍼-고밀도 층 결합 문제를 보이지 않았다. 네일 풀(nail pull) 값은 HRA로 제조된 보드를 대표하였다.
WGA 시험중에 온-라인 수화 온도 증가 측정 시스템(TRS)은 다음과 같았다: 15:17에서, 50% 수화에 대한 시간은 고밀도 층에서 4.1분이었으며, 나이프에서 52.8% 수화이었다. 15:27에서, 50% 수화에 대한 시간은 주 슬러리에서 3.9분이었으며, 나이프에서 54.1% 수화이었다. 15:51에서, 50% 수화에 대한 시간은 주 슬러리에서 3.8분이었다. 나이프에서 57.4% 수화.
실시예 2
단일 WGA 공급원이 두 배출 장치 630, 730 모두에 공급되고, 믹서 24에 WGA가 공급되지 않은 것을 제외하고, 실시예 1에 기재된 바와 같은 다른 시험이 수행된다. 본 시험에 있어서, 도 9에 나타낸 바와 같은 시스템 712이 사용되며, 이는 시스템 612의 변형이다. 시스템 712는 단일 공급원 15를 포함하며 믹서에 대한 WGA 이송 라인이 결여되어 있다. 시스템 712는 단일 공급원만이 사용하기에 필요하므로 유리하다.
실시예 3
추가의 정련된 시스템 812를 사용하는 것을 제외하고 실시예 2에 기재된 바와 같은 다른 시험이 수행되었다. 시스템 612 및 712와 달리, 도 10에 나타낸 시스템 812는 주 배출 장치 630에 단일 주입 고리 945를 포함한다. 주입 고리 945는 도 3에 나타낸 주입 고리 45에 대한 것과 유사한 방식으로 배치된 적어도 하나의 탑관 63과 작동적으로 연결된다. 고밀도 층 배출 장치는 고리 845를 소거하며, 도 3에 나타낸 주입 고리 45에 대한 것과 유사한 방식으로 배치된 탑관 63을 이용하여 게이트 1045에서 포옴 및 WGA 모두를 주입한다.
본 명세서에서 인용한 간행물, 특허 출원, 및 특허를 포함하는 모든 참고문헌은 각 참고문헌이 개별적으로 그리고 특이적으로 참고문헌으로 편입되는 것으로 표시되며 본 명세서에 완전히 설명된 것과 같은 정도로 본 명세서에 참고문헌으로 편입된다.
본 발명을 설명하는데 있어서, 특히 하기 청구범위에 있어서 용어 "a" 및 "an" 및 "the" 및 이와 유사한 관련 용어의 사용은 달리 표기하지 않는 한 또는 문맥상 분명히 반대되지 않는 한 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 "포함하는(comprising)", "갖는(having)", "포함하는(including)" 및 "함유하는(containing)"은 오픈-엔디드 용어로서 해석되어야 한다. 즉, 달리 표기하지 않는한 "이에 한정하지 않으나, ...를 포함하는" 것을 의미한다. 본 명세서에서 수치 범위의 열거는 본 명세서에 달리 표기하지 않는 한, 단지 그 범위내에 포함되는 각각의 값을 개별적으로 칭하는 약식법으로 제공되며, 각각의 값은 본 명세서에 각각 열거된 것과 같이 본 명세서에 포함되는 것으로 의도된다. 본 명세서에 기재된 모든 방법들은 본 명세서에 달리 표기하지 않는 한 어느 적절한 순서로 혹은 그렇지 않으면 문맥상 분명히 반대되는 순서로 수행될 수 있다. 본 명세서에 제공된 어떠한 그리고 모든 실시예, 또는 예를 들어, "와 같은" 예시적인 언어는 단지 본 발명을 보다 명백히 밝히고자 한 것이며 청구범위에 기재하지 않은 한 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 명세서에 사용된 언어는 청구되지 않은 어느 구성 요소가 본 발명의 실시에 필수적인 것을 나타내는 것은 아닌 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 수행하기 위해 발명자에게 알려진 최적 실시 형태를 포함하는 본 발명의 바람직한 구현이 본 명세서에 기술된다. 이러한 바람직한 구현의 변형은 앞선 설명을 참조하면 당업자에게 인식될 수 있다. 숙련자는 이러한 변형을 적절히 사용할 수 있을 것으로 본 발명자들은 예측하며, 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 기술된 것과 다르게 실행될 수 있는 것으로 의도된다. 따라서, 본 발명은 적용가능한 법에 의해 허용되는 바와 같이 첨부된 청구범위에 나타낸 내용의 모든 변형 및 등가물을 포함한다. 또한, 달리 표기하지 않는 한 또는 문맥상 분명히 반대되지 않는 한 상기 언급한 구성요소의 모든 가능한 변형으로 어느 조합이 본 발명에 포함된다.

Claims (46)

  1. 믹서 챔버에서 소 석고의 수성 분산물을 형성하는 단계;
    상기 수성 분산물을 배출 장치내로 배출시키는 단계;
    습 석고 촉진제(WGA)를 상기 배출 장치내의 수성 분산물내로 도입하는 단계
    를 포함하는, 습 석고 촉진제(WGA)를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 WGA는
    칼슘 설페이트 2수화물; 물; 및
    (a) 유기 포스포닉 화합물; (b) 포스페이트-함유 화합물; 및 (c) (a)와 (b)의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제
    를 포함하는 그라인딩된 산물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 그라인딩된 산물은 약 5㎛ 이하의 중간 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 그라인딩된 산물은 약 0.5-2㎛의 중간 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 그라인딩된 산물은 약 1 미크론 내지 약 1.7㎛의 중간 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 그라인딩된 산물은 약 1 미크론 내지 약 1.5㎛의 중간 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 첨가제는 상기 촉진제의 약 0.1-10중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 2항에 있어서, 상기 그라인딩된 산물은 실질적으로 비결정질인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 2항에 있어서, 상기 첨가제는 적어도 하나의 유기 포스포닉 화합물과 적어도 하나의 포스페이트-함유 화합물의 혼합물이며, 여기서 상기 유기 포스포닉 화합물은 상기 촉진제의 약 0.05-9.95중량%의 양으로 존재하며, 그리고 상기 포스페이트-함유 화합물은 상기 촉진제의 약 0.05-9.95중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 2항에 있어서, 상기 유기 포스포닉 화합물은 아미노트리(메틸렌-포스폰산), 아미노트리(메틸렌-포스폰산), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산, 디에틸렌트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산), 디에틸렌트리아민 펜타(메틸렌 포스폰산), 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 헥사메틸렌 디아민 테트라(메틸렌 포스폰산), 상기 어느 산들의 펜타소디움염, 트리소디움염, 테트라소디움염, 소디움염, 암모늄염, 포타슘염, 칼슘염, 또는 마그네슘염으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 2항에 있어서, 상기 포스페이트-함유 화합물은 오르토포스페이트, 폴리포스페이트, 및 이의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 포스페이트-함유 화합물은 테트라포타슘 피로포스페이트, 소디움 산 피로포스페이트, 소디움 트리폴리포스페이트, 테트라소디움 피로포스페이트, 소디움 포타슘 트리폴리포스페이트, 6 내지 약 27 포스페이트 유니트를 갖는 소디움 헥사메타포스페이트염, 암모늄 폴리포스페이트, 소디움 트리메타포스페이트, 및 이의 조합으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 첨가제는 칼슘 석고 2수화물의 약 0.5중량%의 아미노트리(메틸렌 포스폰산)의 펜타소디움염과 칼슘 석고 2수화물의 약 0.5중량%의 소디움 트리메타포스페이트로 이루어진 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 2항에 있어서, 상기 칼슘 설페이트 2수화물은 상기 촉진제의 적어도 약 20중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 2항에 있어서, 상기 물은 상기 촉진제의 약 55-65중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 2항에 있어서, 상기 습 석고 촉진제의 점도는 약 1000-5000 센티푸아즈인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 2항에 있어서, 상기 습 석고 촉진제의 점도는 약 2000-4000 센티푸아즈인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 WGA는 약 3000-5000 센티푸아즈의 점도를 가지며, 상기 수성 분산물은 약 700-1200 센티푸아즈의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 1항에 있어서, WGA 점도 대 수성 분산물 점도의 비율은 약 10:1 내지 약 2:1인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1항에 있어서, WGA 점도 대 수성 분산물 점도의 비율은 약 4:1 내지 약 3:1인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 상기 WGA는 상기 배출 장치에 실질적으로 수직으로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 2항에 있어서, 상기 촉진제는 세트 석고의 인터로킹 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 소 석고와 물을 포함하는 혼합물에 첨가되는 경우에, 약 6분이하의 소 석고 50% 수화 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 11항에 있어서, 상기 촉진제는 세트 석고의 인터로킹 매트릭스를 형성하기 위해 사용되는 소 석고와 물을 포함하는 혼합물에 첨가되는 경우에, 약 5분이하의 소 석고 50% 수화 시간을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 이동 커버 시트상에 상기 배출 장치의 내용물을 배출시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 배출된 내용물에 제2 커버 시트를 적용하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 시트 및 디포지팅된 내용물을 건조하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 믹서 챔버에서 소 석고의 수성 분산물을 형성하는 단계;
    상기 수성 분산물을 배출 장치내로 배출시키는 단계;
    생성 첨가제를 상기 배출 장치내의 수성 분산물내로 도입하는 단계
    를 포함하며, 상기 생성 첨가제 대 상기 수성 분산물의 점도 비율은 약 10:1 내지 약 2:1인 것을 특징으로 하는 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 생성 첨가제를 도입하는 방법.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 생성 첨가제 대 수성 분산물의 점도 비율은 약 4:1 내지 약 2:1인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 생성 첨가제는 촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 촉진제는 습 석고 촉진제(WGA)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제 27항에 있어서, 상기 생성 첨가제는 포옴(foam)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제 27항에 있어서, 상기 생성 첨가제는 전분 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. WGA의 공급원;
    운반 장치;
    소 석고 믹서의 수성 분산물;
    상기 믹서의 출구와 작동적으로 연결된 배출 장치
    를 포함하며, 상기 공급원, 운반 장치 및 배출 장치는 서로 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는, 습 석고 촉진제를 소 석고의 포스트-믹서 수성 분산물에 도입하기 위한 시스템.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 운반 장치는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 펌프는 파지티브 디스플래이스먼트 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  36. 제 33항에 있어서, 상기 시스템은 상기 배출 장치와 작동적으로 연결된 이송 라인과 작동적으로 연결된 압력 게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  37. 제 33항에 있어서, 상기 시스템은 상기 믹서와 작동적으로 연결된 제2 배출 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 시스템은 상기 제2 배출 장치와 작동적으로 연결된 이송 라인과 작동적으로 연결된 압력 게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  39. 제 33항에 있어서, 상기 시스템은 믹싱 탱크 및 제2 배출 장치와 작동적으로 연결된 제2 운반 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 운반 장치는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  41. 제 40항에 있어서, 상기 펌프는 파지티브 디스플래이스먼트 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  42. 제 33항에 있어서, 상기 시스템은 어더(udder), 매니폴드, 탑관, 밸브 및 호 스로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 멤버를 포함하는 서브시스템을 더 포함하며, 상기 서브시스템은 상기 WGA가 다수의 배출 장치로 운반이 가능해지도록 상기 배출 장치, 공급원, 및 운반 장치와 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
  43. 제 33항에 있어서, 상기 배출 장치는 다수의 주입구를 갖는 고리를 포함하며, 상기 주입구는 상기 공급원과 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
  44. 제 33항에 있어서, 상기 시스템은 상기 배출 장치 및 공급원과 작동적으로 연결된 이송 라인을 포함하며, 상기 이송 라인은 상기 배출 장치내에 삽입된 바늘을 통해 상기 배출 장치와 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
  45. 제 43항에 있어서, 상기 시스템은 이송 라인 및 어더 또는 매니폴드를 포함하며, 상기 운반 장치, 이송 라인, 어더 또는 매니폴드, 및 고리는 다중 주입구에 WGA의 운반이 가능해지도록 작동적으로 연결된 것을 특징으로 하는 시스템.
  46. 제 33항에 있어서, 배출 장치내로 들어가기전에 WGA와 포옴 용액의 혼합이 이루어지도록 상기 배출 장치와 작동적으로 연결된 탑관을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160108372A (ko) * 2014-01-15 2016-09-19 유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니 슬러리 혼합 및 배분 장치를 위한 가변 포트 삽입구들을 가지는 포말 주입 시스템

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