NO812036L - Fremgangsmaate og innretning for aa fjerne overskytende vaner n fra en blanding av vann og gips samt de oppnaadde produkt - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår gipsindustrien

og mere spesielt med fjerning av overskytende vann fra en gjenstand slik som en plate inneholdende hydratiserbart kalsiumsulfat og vann ved fremstilling av nevnte gjenstand. Mere spesielt vil man nedenfor behandle gjenstander i form

av plater, men oppfinnelsen er likeledes anvendbar på gjenstander som helt, i det vesentlige eller delvis er laget av gips og med andre former.

Hva angår kjent teknikk skal det henvises til

US serialnr. 3.414 av 15. januar 1979, US serialnr. 3.416 av 15. januar 1979 (nå US-PS 4.257.710), US serialnr. 3.415 av 15. januar 1979, serialnr. 118.099 av 4. februar 1980 og serialnr. 180.036 av 21. august 1980.

For å fremstille en gjenstand fra gips, blandes hydratiserbart kalsiumsulfat (CaSO^) med vann, man former gjenstanden, hvoretter kalsiumsulfat hydratiseres,. omdannes til dobbelthydrat og krystalliserer samtidig. For å være i stand til å forme gjenstanden, blir en mengde vann som er større enn den mengde som strengt er nødvendig for hydratiseringen av CaSO^hyppig benyttet og etter forming må dette overskytende vann fjernes. Det er en utstrakt praksis å fjerne mesteparten av vannet før herdingen begynner ved en mekanisk prosess av typen: friflyt, pressing, deretter å vente et visst tidsrom for at gipsen skal avbindes og for at hydratiserings-vannet skal brukes opp, hvoretter gjenstanden underkastes en "termisk tørking" i flere timer i en "termisk tørker" for å eliminere eventuelt fritt gjenværende vann.

Vanligvis har luften som*gipsgjenstandene underkastes i tørkerne under den termiske tørking en konstant temperatur, lav, fortrinnsvis mindre enn 70°C eller eventuelt en høyere starttemperatur (150°C) som gradvis reduseres på en slik måte at gipsen forblir under den temperatur som vil ødelegge det dannede dobbelthydrat.

Under disse betingelser er tørketiden lang, flere timer, sogar flere dager, fordi på den ene side temperaturen er lav og fordi på den andre side det overskytende vann i nettverket av CaSO^•2H20-krystallene er vanskelige å trekke ut, dette resulterer alltid i et stort, tungt og kostbart utstyr.

Videre er å bestemme den optimale tørketid og den riktige tørketemperatur i hvert.trinn et delikat punkt på grunn av risikoen for ødeleggelse av gipsen. Varmen . virker på overflaten av produktet som tørkes og temperaturen må justeres på en slik måte at det alltid er vann på overflaten. Ved begynnelsen av tørkingen er det vann på overflaten, men etter hvert må vannet i det indre av produktet ha tid til å bevege seg til overflaten på grunn av risikoen for ødeleggelse av de ytre deler av gipsen. Eliminerihgs-hastigheten for vannet er viktigere på kantene av platen enn andre steder, derav nødvendigheten av å beskytte dem f.eks. med en duk eller å redusere varmen eller varmluftmengden som når kantene for å unngå skader på gipsen langs kantene.

Oppfinnelsen har til hensikt å bøte på alle de nevnte mangler, nemlig den lange tørketiden, den nødvendige, riktige bestemmelse av tørketid og temperatur samt de tunge, kostbare og kompliserte tørkeinstallasjoner. For å oppnå dette lærer oppfinnelsen å underkaste de gipsbaserte gjenstander en termisk tørking på et tidspunkt når en stor andel av rehydratiseri;igsvannet fremdeles ér tilgjengelig i ubundet form.

Nettverket av CaS04'2H20 -krystaller er ennå ikke konstituert og holder ikke tilbake vannet som således lett kan trekkes av, dette er også bedre, fordi det er tilstede i store mengder, fordi inneholdt i produktet som tørkes, er ikke bare overskytende vann, men også det ennå ubrukte re-hydratiseringsvann.

Under disse betingelser kan man uten.å ødelegge produktet, gjennomføre en høyeffektiv termisk tørking som kan stanses før.fullstendig fjerning av vannet som er tilstede i produktet på en slik måte at det blir tilbake i det minste vann nok til total hydratisering av gipsen. Den termiske tørking stoppes, når det i produktet utover det vann som er nødvendig for hydratiseringen kun er tilbake maksimalt 5% overskytende vann og generelt kun 1%.

Man kan velge å gjennomføre tørkingen med tørke-luft ved høy temperatur og med en høy utvekslingskoeffisi-ent mellom gips og tørkeluften. Det er fordelaktig å velge temperaturer over 150°C og generelt i størrelsesorden 200°C.

For videre å korte ned tiden for den termiske tørking, er det fordelaktig på et tidligere tidspunkt å ha trukket av noe av vannet på mekanisk måte, slik som f.eks. pressing umiddelbart etter forming. Videre kan man gjennom-føre en filtrering; den sistnevnte kan fortsettes inntil man oppnår det totale volum av gipsproduktet tilsvarende det av oppsamlede gipskorn.

Det er også fordelaktig å følge opp filtreringen med en mekanisk tørking.

Hver av disse to tidlige trinn fjerner for det første vann og virker for det andre på hydratiseringskinetikken for gipsen enten ved å akselerere begynnelsen av reak-sjonen eller tvert om å senke hastigheten ved slutten av reak-sjonen. Således vil vann som allerede er eliminert under disse foregående trinn ikke måtte elimineres i løpet av den termiske tørking, man har til disposisjon i løpet av kortere tid et produkt med tilstrekkelig hydratisert fase til å kunne behandles og overføres til en termisk tørkeovn, man letter avtrekkingen av vann ved den termiske innretning, senker hastigheten for krystalldannelse som ville påvirke beyegelses-hastigheten for vann til overflaten av produktet, noe som etterlater en større mengde hydratiseringsvann i produktet, man kan stanse den termiske tørking tidligere og etterlate tilstrekkelig vann i produktet til å'fullføre hydratiseringen hvis hastighet er redusert.

I stedet for filtrering eller i stedet for filtrering og mekanisk tørking eller i kombinasjon med en eller annen av disse to, kan man redusere den nødvendige tid etter forming ved å påvirke hydratiseringskinetikken for gipsen ved å benytte additiver, f.eks. ved å tilsette gipskrystaller som akselererer krystalliseringens begynnelse.

Gjenstanden som kommer ut av den termiske tørking består deretter av en plate som ikke er totalt avbundet, men som inneholder det vann som er nødvendig til fortsettelsen av avbindingen pluss en mengde i størrelsesorden 1% rest-vann. På grunn av den foregående depresjons- eller kompre-sjonsbehandling, har produktet høyere densitet og produktets karakteristika, spesielt de mekaniske, samt oppførsel i forbindelse med vann er forbedret.

Oppfinnelsen angår også en mekanisme for å gjennomføre fremgangsmåten ved fjerning av overskytende vann.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i detalj

under henvisning til de ledsagende tegninger:

Figur 1 er et diagram av en installasjon for fremstilling av gipsplater,

Figur 2 er et industrielt filter,

Figur 3 er en tørker,

Figur 4 er et Mollier-Ramzin-diagram,

Figur 5 er entalpi-diagrammer for tørkingen, og Figur 6 er stabilitetsdiagram for CaSO^-r^O-hydrater i nærvær av fuktig luft. Figur 1 viser en installering for fremstilling av gipsgjenstander, disse gjenstander er f.eks. gipsplater for bruk i bygningsindustrien.

Den 'første stasjon er blanding av et eller flere hydratiserbare kalsiumsulfater (CaSO^og CaSO^-^r^O) med vann og eventuelt tilslag og/eller forsterkende bestanddeler, additiver som modifiserer sluttproduktet, slik som akseleratorer, retarderere, tensioaktive stoffer og risleevne fremmende midler; eller som kan modifisere sluttproduktet slik som harpikser, skum osv. En slik blandestasjon er beskrevet i detalj i FR-PS 2.417.134 og 2.416.717, det dreier seg om en blande-beholder 1 som er sylindrisk, matet med pulverisert gips og faste additiver ved en vektfølsom transportør 2 og med vann og flytende additiver via en dekket ringformet helleåpning 3 som løper inn i den laterale veggen av beholderen 1. Beholderen 1 har en mellombunn 4 som er perforert i periferien for å la blandingen flyte ut, denne mellombunn 4 består i

den øvre del av en kjerne, f.eks. i form av en kon anbragt med den flate basis opp, og med en også konisk forlengelse som skrår ned i bunnen av beholderen 1. I den øvre del av

blandebeholderen 1 og nær mellombunnen 4 finnes det en deflokkuleringsvifte 5. Strømmen forlater blanderen 1 og reguleres av en pneumatisk ventil 6 med en elastisk krave på en slik måte at man holder mengden produkt i beholderen 1 samt blandetiden konstant. Denne elastiske krave holdes videre i konstant bevegelse for å unngå dannelse av avset-ninger. Blandingen føres ved hjelp av rørledninger 7 mot den andre stasjon der gipsplaten formes. Denne er beskrevet i detalj i FR-PS 2.416.777. Det dreier seg om et bunnløst lite trau 8, anbragt på en transportør 9 og dannet av to plater 10 og 11 som utgjør oppstrøms- og nedstrømsskille-veggene, så vel som to laterale belter 12 som beveger seg med samme hastighet som transportøren 9 og som kommer i kontakt med platene 10 og 11. En avløpsåpning befinner seg under nedstrømsplaten 11, noe av blandingen av gips og vann føres inn i det smale trau ved hjelp av rørene 13 som åpner seg mot nedstrømsplaten 11 og strømmer inn i blandingsmassen som opprinnelig var i det lille trau 8.

Som vist i figur 1 kan stasjonen der banen eller platene av gips fremstilles omfatte innretninger 14 for tilsetning av forsterkende materialér, slik som fiberglass i form av valser av tekstil, eller matter, eller folier av kontinuerlige tråder eller nettverk av andre former.

Den følgende stasjon er der overskytende vann i blandingen fjernes, dvs. det vannet som ikke er nødvendig for hydratisering av CaSO^^r^O. I henhold til oppfinnelsen omfatter den sistnevnte stasjon mekaniske A og termiske B innretninger. De mekaniske innretninger A befinner seg nærmest formingsstasjonen. De består f.eks. av et industrielt filter som er vist i detalj i figur 2 ved hjelp av hvilket man fjerner vann ved sug. Det dreier seg om et beltefilter med en kontinuerlig filtreringsoverflate laget av et ende-løst belte 5 utstyrt med evakueringshull, og strukket mellom to valser 16 og 17 og hvis øvre overflate 18 beveger seg over minst en sugekasse 19 som står i forbindelse med ett eller flere rørsystemer med minst et evakueringskammer 21, det igjen forbundet med en vakuumstasjon 22 ved hjelp av en rør- ledning 23. Det endeløse beltet 15 består av på hverandre lagte sjikt 15a, 15b, 15c av duk eller gummi, gjennomhullet, med tverrgående ribbing i det øverste sjikt 15a, det hele med en trauformet profil. Beltet 15 er dekket av en endeløs filtreringsbærer 24, f.eks. bestående av duk som hviler på ribbene, og som beveger seg med samme hastighet som beltet 15 og som dreier seg på føre- og drivvalser slik som 25.

En pumpe 2 6 forbundet med evakueringskammeret

21 evakuerer vann trukket av fra plastbanen under fremstilling; vanndyser 27 er anordnet for å rense det endeløse belte og filtreringsbæreren under tilbaketuren. Disse dyser 27 befinner seg inne i et gjenvinningskammer 28 gjennom hvilket filtreringsbæreren beveger seg, noen av dem er også rettet mot beltet 15 under tilbaketuren, kammeret 28 gjen-vinner vaskevannet.

Sugekassen 19 begynner langt nok fra nedstrøms-platen 11 i det lille trau 8 for strømmen av vann og gips slik at strømmen ikke forstyrres av suget. Således er en avstand på 10 til 2 0 cm, når det benyttes et undertrykk i størrelsesorden 100 mm Hg velegnet.

I det angitte eksempel måler det industrielle filter A ca. 3 meter, det har to separate sugekasser 19, hver forbundet med sin egen vakuumkilde, og tillater først gjennomføring av filtreringstrinnet, dvs. at ekstraheringen av vann fortsetter inntil gipskornene berører hverandre, deretter kommer den mekaniske tørking som består av å tømme de intergranulære rom for vann.

I det angitte eksempel følges filteret umiddelbart av termiske tørkeinnretninger B, her en kontinuerlig indu-striell tørker vist i figur 3. Denne tørker inkluderer et antall celler 30a, 30b, 30c skilt av elementer 31a, 31b, 31c; et transportbelte 32 beveger seg på tvers av de forskjellige oppstrøms- og nedstrømsceller. Hver celle har sine egne oppvarmingsmidler som f.eks. kan være gassbrennere. I hver celle skjer det en varmeveksling mellom tørkeren og produktet ved bruk av to sterke luftstrømmer, en over og en under produktet, som retter strømmen mot produktplatene med høy hastighet. Temperaturen i denne luft reguleres. Videre krysser en luftstrøm med mindre hastighet enn de ovenfor angitte gruppen av nedstrøms- og oppstrømsceller i motstrøm med fremføringsretningen for den fremstilte gipsplate. Kraften i denne strøm justeres ved å regulere fuktigheten

i luften som kommer ut av tørkeren. Vanligvis er det ved bruk av slike høy-ytelsestørkere og for å oppnå de ønskede tørkebetingelser tilstrekkelig for det første å regulere den tørre temperatur av luften som går inn i cellene ved å regulere innretningene for oppvarming og for det andre å regulere fuktigheten i luften som kommer ut for å regulere strømmen av luft gjennom tørkeren.

I andre situasjoner kan filter A være kort, omtrent 1 meter, og/eller en viss lengde av transportøren kan anbringes mellom filteret A og den termiske tørker B.

Mekanismen for fremstilling av gipsplater virker på følgende måte. Man velger et likevektsforhold for blandingen vann/gips, EO/PO, idet EO og PO henholdsvis er masse-strømmen av vann og massestrømmen av gips. Dette forhold EO/PO er fortrinnsvis høyt, i størrelsesorden 0,80 til 0,90, for å tillate lett og hurtig forming.

Den blandemekanisme som er beskrevet i FR-PS 2.416.777 tillater hurtig blanding i et tidsrom helt ned til 3 sekunder og generelt i størrelsesorden 20 sekunder.

Man oppnår en blanding av væske med konstant lik-viditet i løpet av ca. 20 sekunder, regnet etter at vann og gips er kommet i kontakt med hverandre. Som antydet i 2.416.777 transporteres denne blanding ved rørledninger 7

til hellemekanismen 8. På grunn av den store flyteevne er transporten hurtig. Deretter blir blandingen i det lille trau 8 helt over på transportørbeltet 9 som beveger seg ved konstant hastighet. Det oppnås således en bane av gipsprodukt med homogen kvalitet i ethvert tverrsnitt loddrett på beve-gelsesretningen for transportøren, identisk fra ett avsnitt til et annet for en gitt regulering av installeringen. En forsterkning kan også anbringes.

Mens det for hele den første fremstillingsfase er fordelaktig å benytte en mengde vann for totalt å fukte plasten hurtig, og blande godt, og transportere blandingen til rørledningene, og strømme fritt og hurtig, og lette anbringelse av forsterkningen, til kun å benytte lite vekt-materiale for apparaturen, er det i motsetning til dette

så snart hellingen er ferdig, uhensiktsmessig med nærvær av overskytende vann. Jo mere vannet og således jo lenger induksjonsperioden for gipsen er, før den begynner å avsette seg, er, jo større er den energimengde som er nødvendig for å fjerne overskytende vann, jo lenger er tørketiden, jo mere kostbar og komplisert og tungt blir utstyret, og jo dårligere blir den mekaniske motstandsevne for det oppnådde produkt.

Umiddelbart etter forming ankommer det helte bånd av blanding til det industrielle filter A. Sugekassen 19 begynner å virke i en avstand av 10-20 cm fra nedstrøms-platen 11 i trauet 8 for å unngå at materialstrømmen påvir-kes av det pålagte undertrykk. Undertrykket er så sterkt som mulig uten at det forårsaker skader. Det er en funksjon av kvaliteten av den benyttede gips, av tykkelsen av gipsbanen, av arten og mengden av forsterkninger som benyttes. Under denne fase reduseres prosentandelen vann hurtig og fører asymptotis.k til en prosentandel i størrelsesorden mettet blanding. Homogeniteten i kvalitet i gipsen opprett-holdes i ethvert tverrsnitt av produktbanen. Vannet fjernes, produktet får høyere densitet, båndets tykkelse reduseres, bindingen mellom forsterkende elementer og gipsen blir sterkere og gipskornene kommer nærmere hverandre inntil de berører hverandre. Alt vann som fjernes ved filtrering be-høver ikke å fjernes ved den etterfølgende termiske tørking, man reduserer således varigheten av den sistnevnte. Videre lettes dannelsen av gipskrystaller, noe som fører til en akselerert start av avbindingsreaksjonen for gipsen og en lett sinking av slutten av denne reaksjon. Dette tillater på den ene side at man hurtigere får til disposisjon et produkt som er tilstrekkelig hydratisert til å kunne behandles og overføres til den termiske tørker, noe som igjen, med en gang produktet er i tørkeovnen, tillater en lett reduksjon av hydratiseringen, noe som letter ekstrahering av vann og å avslutte denne hurtigere, noe som etterlater en større mengde hydratiseringsvann i produktet.

Under filtreringen beveger vannet seg over filterbæreren 24, kanaliseres til spor i overflaten av gummi-sjiktet 15a oppnådd på grunn av ribbene, strømmer deretter ut gjennom hullene, mens gipskornene holdes tilbake. For

en produktbane med en opprinnelig tykkelse i størrelsesorden 10 mm, f.eks. 8,5 mm, fremstilt av fosfogips med korn med en, gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 25-30 ym, er det vakuum som legges på uten å forårsake brudd mindre enn 150 mm Hg,

og ligger i praksis innen området 40-150 mm Hg, og tiden som går med for å redusere forholdet mellom vann og gips fra de opprinnelige 0,80 til 0,90 til et forhold tilsvarende metning ligger fra 8 0 sekunder og ned til noen sekunder.

Et undertrykk på 100 mm Hg benyttes vanligvis, filtreringstiden er da 30 sekunder og sonen der vannet for-svinner fra overflaten av banen av produktet er 90 cm ned-strøms nedstrømsflaten for trauet 8. Forholdet mellom tykkelse av gipsplate etter helling og tykkelse etter filtrering er i størrelsesorden 1,35. Hele operasjonen er gjennomført etter ca. 120 til 150 sekunder etter den første kontakt mellom pulverformig gips og vann.

Ved hele filtreringsoperasjonen kan gjennomføres på et industrielt filter med en lengde på ca. 1 meter. Det fører til en reduksjon av den termiske tørketid. Deretter kan produktet føres over på en transportør til den termiske tørkeovn. Under denne passasjen utvikler avbindingen av gipsen seg og lengden av transportøren velges på en slik måte at ved enden av denne, er produktet tilstrekkelig hydratisert til å kunne manipuleres og overføres til tørkeovnen.

Generelt søker man å redusere tørketiden ennå mer ved å forlenge filtreringen ved å benytte en mekanisk tørking. Denne mekaniske tørking gjennomføres på det samme beltet 15 .

i det industrielle filter A som filtreringen. I dette til-fellet er filteret A ca. 3 meter langt. Den mekaniske tørking består av et annet undertrykk for å tømme rommet mellom

gipskornene for vann. Dette undertrykk oppnås ved en andre vakuumkasse, adskilt fra og uavhengig av den første. Igjen må det pålagte undertrykk være mindre enn det som ville forårsake brudd. Det er. interessant å fortsette den mekaniske tørking inntil produktet har en hydratiseringsgrad som gjør den behandlbar og inntil den inneholder fra 20^-50% hydratisert fase alt i henhold til typen benyttet gips.

For en produktbane med en tykkelse opptil ca.

10 mm og fremstilt med fosfogips med kornstørrelse med gjennomsnittlig diameter på 25-30 ym, bør hvis man skal unngå brudd, det maksimale tillatelige mekaniske tørkeunder-trykk ligge i størrelsesorden 250 mm Hg. Denne mekaniske tørking varer ca. 1 minutt.

Vannet som trekkes av kan kasseres eller, for å unngå forurensning, tilbakeføres og benyttet sammen med friskt vann.

På dette tidspunkt for filtrering og mekanisk tørking har rehydratiseringen av CaSO^eller det man kan kalle avbindingen snaut nok begynt, slik at direkte tilbake-føring ikke i vesentlig grad modifiserer utvikling av CaS04.

Ved .den mekaniske tørking stabiliseres den struk-tur som oppnås ved filtreringen, man fjerner noe mere vann som ikke behøver å trekkes av senere ved termisk tørking,

man akselererer ytterligere på begynnelsen av avherdings-reaksjonen av gipsen og fører det hele således hurtigere til det øyeblikk, når produktet overføres til den termiske ovn; som en kompensasjon forsinkes avslutningen av avbindingsreaksjonen for gipsen og således sender man til termisk tørking et produkt som inneholder mere vann, man etterlater vannet friere til å bevege seg mot overflaten av produktet ved å forsinke dannelsen av gipskrystaller som kun tetter igjen kanalene gjennom hvilke vannet beveger seg og man kan ennå hurtigere stanse den termiske tørking, mens man i produktet etterlater en større mengde vann som er nødvendig for at hydratiseringen skal fortsette til fullførelse.

Takket være filtreringen og den mekaniske tørking kan man gå fra et forhold mellom vann og gips på i størrelses- orden 0,80 ved uttreden fra formingsstasjonen til et forhold mellom vann og gips i størrelsesorden 0,45 eller 0,50 ved slutten av det industrielle filter A i løpet av ca.

2 minutter.

Filtreringen og den mekaniske tørking kan gjennomføres enten på toppen eller bunnen av platen. Man kan også benytte andre midler for å trekke av vannet slik som pressing eller sentrifugering i kombinasjon med eller i stedet for de ovenfor anførte.

Hvis den mekaniske tørking ikke fortsettes inntil produktet kan håndteres, kan man anordne en del av trans-portøren før ankomst til den termiske tørker til å gi

produktet nok tid under føring på den delen til hydratisering til en ønsket tilstand. Dette kan være tilfelle når strømmen av vann som er trukket av, er blitt for liten, man stopper den mekaniske tørking før man har oppnådd det tidspunkt der produktet kan håndteres.

I stedet for mekaniske midler for å fjerne vann ved sug eller i kombinasjon med disse, kan man benytte additiver for å modulere varigheten av de forskjellige avbindings-trinn for gipsen og således å redusere termisk tørketid. Således kan man umiddelbart etter formingen pode gipsen med krystalliseringskimer som akselererer påbegynnelse av avbindingsreaksjonen og som vil ha en virkning sammenlignbar med den.for filtrering og mekanisk tørking. I den grad andre midler benyttes i kombinasjon med filtrering og eventuelt mekanisk tørking, bør f.eks. podekimene komme fra filtratet som er innvunnet og som er kanalisert til et "modnings"-basseng der man lar de hydratkrystaller utvikles eller der man fremtvinger deres utvikling.

Så snart produktet kan håndteres, overføres det til den termiske tørker.

Mens det ut fra hastigheten for fremstilling av en gipsplate ville være fordelaktig først å helle hurtig ved bruk av en blanding som var gjort meget lettflytende ved tilsetning av en stor mengde vann, og deretter så snart formingen var skjedd å fjerne en maksimal mengde vann for å akselerere hydratisering av CaSO^, ville det motsatt så snart produktet kunne håndteres ikke være noen fordel å akselerere hydratiseringen, hvert imot ville det være ekstremt viktig at hydratiseringen ikke lenger utviklet seg eller i det minste gjorde dette meget langsomt. Denne foregående mekaniske tørking på den ene side, den høye temperatur i tørkeren på den andre, vil bidra til å redusere hydratiseringen. I de forskjellige rom i tørkeren . treffer en strøm av varm luft produktbanen loddrett på overflaten. Vann trekkes av fra gipsen, evakueres ved den strøm som sirkulerer i motstrøm.

Det er et hybridprodukt som underkastes tørking, dvs. at det har en viss prosentandel hydratisert fase, dette er ved påbegynnelsen av tørkingen minst 20-50%, beregnet på benyttet gips, av uhydratisert kalsiumsulfat samt en stor mengde vann. På grunn av de foregående behandlinger med vannavtrekk ved sug, er det allerede fjernet en viss mengde vann som tillater at varigheten av den termiske tørking reduseres. Ved de samme foregående behandlinger kan man også forsinke slutten av hydratiseringsreaksjonen, noe som tillater å arbeide med et produkt med større andel vandig fase, således hurtig og nå frem til det øyeblikk der det er mulig å stoppe oppvarmingen for å etterlate en større mengde vann i produktet, det vann som er nødvendig for fortsettelse av hydratiseringen.

Under disse betingelser underkastes det tørking et produkt som inneholder vann som er ekstremt fritt, således et produkt som tåler de fleste alvorlige termiske betingelser uten risiko. Man kan så begynne med en høy effektiv tørking uten fare for forringelse av produktet. Videre kan man ved å kontrollere hydratiseringshastigheten bekrefte at produktet tåler denne høye tørkeeffektivitet uten skade. Således er for denne termiske tørking de eneste begrensninger for det første nødvendigheten av å fjerne bortsett fra høyst 5% alt overskytende vann, og for det andre økonomiske betrakt-ninger.

Alle disse faktorer tillater å avslutte tørkingen i løpet av bemerkelsesverdig kort tid. For å bestemme de økonomiske betingelser.for drift av tørkeren, må flere ting avgjøres: temperaturen (T) for luften i tørkeren, fuktigheten (H) for luften som kommer fra tørkeren og oppholdstiden (s) for produktet i tørkeren. Man vet at ved inngangen må plastproduktene kunne håndteres og ved utgangen må de så å

si ikke inneholde overskytende vann. Utover den vannmengde som vil være nødvendig for hydratisering, kan man ved utgang fra tørkeren muligens la det være en liten supplerende prosentandel vann igjen, f.eks. mindre enn 5% og fortrinnsvis i størrelsesorden 1%, som gipsen absorberer for å være i hygro-termisk likevekt med den omgivende luft. Det er videre under den termiske tørking ønskelig at prosentandelen totalt hydratisert CaSO^ikke synker.

For å bestemme disse tre parametere T, H.og s,

kan man benytte MollieryRamzin-diagrammet for gips (figur 4) der man spesielt har trukket isofuktighetskurven 0,9, dvs.

den som representerer alle de lufttyper som er i likevekt med gips inneholdende flytende vann eller ved retensjoris-grensen for flytende vann. Med en hvilken som helst gitt luft A, temperatur T og fuktighet H, er tørkehastigheten representert ved, lengden av segmentet A^H T^ Pe, der Pe er krysningspunktet for isofuktighetskurven 0,9 med isentalpien

gjennom A,TT m.. Formen for isof uktighetskurven er slik at 3J (H,T) ^

uansett hva A er, vil dette segment bli lengere, og således hastigheten høyere, hvis T er stor og hvis H er stor og starter ved et punkt der T er over 150°C.

Hvis man på den andre side laget et entalpi-diagram av den termiske tørking, kan man ved å bruke kurver representere den brukte energi i kg fordampet vann som en funksjon av prosentandelen fuktighet i den tørkende luft som kommer ut, for forskjellige lufttemperaturer (figur 5), idet inngangsluften er omgivelsesluft med en.gjennomsnittlig temperatur på 150°C og med en gjennomsnittlig fuktighet på 0,0065 kg vann pr. kg, oppnår man et hyperbelsystem der,

jo mere luft som kommer ut er konsentrert med vanndamp, jo mindre energi er brukt, men også der, når man betrakter den

asymtotiske del av disse kurver, dvs. en fuktighet på minst 200 g og fortrinnsvis over 300 g vann pr. kg tørr luft, den brukte energi uansett omstendigheter varierer meget lite. Således synes det når man sammenligner konklusjonene fra Mollier-Ramzin-diagrammet og kurvene i entalpi-diagrammet at det ville være fordelaktig rent økonomisk sett på

den ene side, og når man ønsker en høyere tørkehastighet på den annen, for tørkeluften å velge en høy temperatur og høy utgangsfuktighet. I ethvert tilfelle blir ytelsene interessante fra det øyeblikk T er høyere enn 150°C og der H-verdien i utgangsluften er over 200 g og fortrinnsvis over 300 g vanndamp pr. kg tørr luft og det ville være ennå så mye bedre, hvis H og en viss grad T var høyere. Det er imidlertid en grense som det er bedre ikke å overskride, dvs. der dehydratiseringen av det allerede dannede dihydrat fremhersker overfor hydratisering av CaSO^eller mellom-hydratet. Før den termiske tørking var liten tid nødvendig for å oppnå hydratiseringshastigheter som tillot håndtering (mindre enn 4 minutter); hvis, ved å fjerne overskytende vann i tørkeren, man forårsaker at hydratiseringen senkes, det ville flere dager være nødvendig for å oppnå den opprinnelige grad og for å kunne behandle den ferdige plate, gitt at alle foregående filtrerings- og mekaniske tørketrinn har ført til en reduksjon av slutten av avbindingsreaksjonen for gipsen.

Deretter overvåkes ved bruk av en kontroll hydra-tiseringstilstanden for gipsproduktene som kommer ut av tør-keren slik at man ikke velger kombinasjon av H og T der hydratiseringshastigheten ved utgangen er mindre enn hydratiseringshastigheten ved inngangen. For f.eks. å bestemme hydratiseringsgraden for en prøve av semi-hydrat-gipsprodukt, benyttes følgende metode: Man stanser hydratiseringen av CaS04 ved å benytte isopropylalkohol, man lar prøven tørke i en tørkeovn ved 6 0°C i 24-48 timer (inntil et konstant punkt). Man veier så prøven og etterlater den ved 4 00°C i 3 timer. Deretter veies den igjen. Ved å kjenne brenntapet bestemmes summen (transformert hydrat + ikke transformert hydrat) og vekten ved 60°C tillater bestemmelse av den transformerte mengde.

Det er en grense som synes nødvendig å betrakte når man velger H og T, det er den grense som gis av stabili-tetsdiagrammet for forskjellige CaSO^•H20-hydrater i nærvær av fuktig luft, opprettet basert på termodynamiske konstan-ter. Et slikt diagram vist i figur 6, der temperaturen er langs.abscissen og vanndamptrykket eller den relative fuktighet langs ordinaten, definerer for CaSO^og hydratet derav stabilitetsgrensene. Kurvene som er vist sammenligner like-vektshastigheten mellom hydratisering for en type til en annen for den som er mere hydratisert med den som er mindre hydratisert. Det synes at for ikke å ha noen forsinkelse i hydratiseringen må platene underkastes luft, hvis kombinasjon av karakteristika (temperatur og fuktighet) er over kurven som definerer de to stabilitetsgrenser for CaSO^-^r^O og CaS04'2H20 eller grensen for denne kurve. Imidlertid er disse konklusjoner kun gyldige ved likevekt, når tiden for opphold under disse betingelser for temperatur og trykk er lang og når hele.produktet befinner seg i form av dihydrat.

Hvis oppholdstiden er kort, mindre enn 10 minutter og fortrinnsvis i størrelsesorden 3-4 minutter, er dehydratiseringen selv med luft ved høy temperatur og lav fuktighet, ikke merkbar selv når hydratiseringen fortsetter til en grad der vannet fremdeles er tilgjengelig. Dette er tilfelle når man underkaster tørking, ikke en gips hvis avbinding er full-ført men et hybridprodukt hvis avbinding ikke er fullført og der det kun er få krystaller i et overskudd av vann. Hvis vi således lar en gipsplate i tørkeren ved 200°C og ved en fuktighet for utkommende luft på 50 g vann pr. kg luft i 4 minutter bemerker man.at.h<y>is platen var 55% hydratisert ved ankomst, ville den være 8 0% hydratisert ved utgang. Med betingelser for trykk og temperaturer som vanlig, vil man når det gjelder helt hydratisert gips fremtvinge dekompo-nering av det dannede dobbelthydrat til et semi-hydrat, når oppholdstiden er kort og det forblir ikke-bundet fritt vann, vil ikke bare dehydratisering ikke inntre, men videre vil hydratisering fortsette. Som en konklusjon vil man med den samme temperatur på 2Q0°C når man velger gunstigere betingelser for fuktighet med henblikk på økonomi og hurtig tørking, dvs. en fuktighet lik 200 eller sogar 300 g/kg vann, ikke risikere dehydratisering ved korte oppholdstider på ca. 4 minutter og mere generelt korte tidsrom på mindre enn 10 minutter.

Når det er tynne produktbaner, dvs. generelt mindre enn 10 mm og fortrinnsvis ca. 6 mm, kan man med ennå mindre risk for skade på gipsen velge hårdere tørkebetingel-ser.slik som f.eks. T = 200°C og H = 300 g/kg.

Under disse betingelser kan man oppnå en høy tørkehastighet i størrelsesorden 20-50 kg og gjennomsnittlig

2 25 kg vann fordampet pr. time, pr. m utvekslingsoverflate. Oppholdstid i tørkeren er da i størrelsesorden 4 minutter. Ved gjennomføring av operasjonene vil man velge en høy effektiv tørker i stand til hurtig, dvs. i løpet av 4 minutter, å fjerne så mye vann som gipsen inneholder som overskuddsvann.

For denne tørker vil funksjonsbetingelsene, dvs. temperatur og fuktighet for luft ut, justeres for å oppnå et produkt som ikke inneholder mer enn maksimalt 5% og fortrinnsvis 1% overskuddsvann ved utgangen. Man vil i løpet av den termiske tørking sikre seg at det ikke har vært noen hydrati-seringsregresjon. Det er fordelaktig å konsentrere fuktigheten i luften som kommer ut for å oppnå en H-verdi på over 20 g og sogar ..lik 300 g vanndamp pr. kg luft ved å begrense luftstrømmen.

Lengden av tørkeren vil være riktig og drifts-betingelsene økonomisk fordelaktig, hvis man for å sikre de viktige trekk ved tørkingen, kan arbeide ved en temperatur over 150°C og fortrinnsvis i størrelsesorden 200°C og ved en fuktighet over 200 g/kg og fortrinnsvis i størrelsesorden 300 g/kg.

En bane av gips fremstilt som beskrevet ovenfor kan skjæres til plater med en gang den kommer ut av tørkeren, deretter omhylles med en gang og inneholder da over og under en liten overskuddsmengde vann i størrelsesorden 1%, kun det vann som er nødvendig for å fortsette hydratiseringen. Innkommet i tørkeren med en stor nok. hydratiseringshastighet til å kunne behandles (minst 20-50% i henhold til den benyttede gips), og tørket under betingelser som forhindrer re-gresjon av hydratiseringshastigheten, er den således fremdeles håndterbar ved utgang fra tørkeren, selv om hydratiseringen ikke er ferdig. På tross av den høyere temperatur kan ofte hydratiseringsgraden være lett fremskredet under tørkingen og kommet inn med en minimumsgrad på 20-50% vil gipsproduktet komme ut av tørkeren med en minimumshydrati-seringsgrad på 30-60% i henhold til benyttet gips. Således vil den mekaniske oppførsel være noe bedre. Man kan anse at et produkt som er 40-50% hydratisert ved utgangen fra tørkeren, men som inneholder det vann som er nødvendig for å fortsette . hydratiseringen, vil være ferdig hydratisert i 48 timer.

Takket være foreliggende oppfinnelse tar det nå mindre enn 10 minutter fra det øyeblikk vann og pulverformig gips bringes i kontakt med hverandre, å fremstille og å tørke gipsplater, og å være i stand til å bruke dem, eller sagt på en annen måte, mindre enn 9 minutter og generelt i størrelses-orden 7 minutter for å eliminere overskuddsvannet.

Gipsbanen kan også skjæres i gipsplater før inngang i tørkeren.

På grunn av den foregående filtrering og mekaniske tørking oppnås gipsprodukter med bedre egenskaper, spesielt mekaniske sådanne, samt oppførsel i forhold til. vann.

Således absorberte en prøve av en gipsplate hvorfra overskytende vann var fjernet som beskrevet ovenfor, kun 13% av sin opprinnelige tørrmasse når den ble neddyppet i vann av 2 0°C i 48 timer.

En gipsplate hvorfra overskuddsvannet ble fjernet som beskrevet ovenfor, har en SHORE C-hårdhet på mellom 87 og 94 enheter, hvis den ikke var underkastet foregående filtrering og mekaniske tørking, var SHORE C-hårdheten lav og i størrelsesorden 84 til 87.

Ved å fjerne overskuddsvannet som beskrevet oven for multipliseres produktets spesifikke masse med ca. 1,35. De mekaniske kvaliteter, spesielt motstandsevne overfor siging, forbedres klart.

Claims (28)

1. Fremgangsmåte for fjerning av overskuddsvann fra gjenstander, spesielt kontinuerlige, bånd eller plater, opp nådd etter forming av en blanding i det vesentlige bestående av hydratiserbart kalsiumsulfat og et overskudd av vann, karakterisert ved at den termiske tørking gjennomføres og avsluttes før slutten av hydratiseringen av kalsiumsulfatet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man stanser den termiske tørking og etterlater i produktet minst det vann som er nødvendig for å fortsette hydratiseringen av kalsiumsulfat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at man på øyeblikket for stopping av den termiske tørking i produktet i tillegg til hydratiserings-vannet etterlater maksimalt 5 og fortrinnsvis 1% overskuddsvann.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at man begynner den termiske tørking etter at gjenstandene har nådd den hydratiseringsgrad som gjør dem akkurat tilstrekkelig mekanisk stabile til å kunne håndteres.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at hydratiseringsgraden umiddelbart før den termiske tørking er fra 20-50%, alt etter type gips.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at hydratiseringsreaksjonen for gipsen etter forming av gjenstanden akselereres inntil det oppnås en hydratiseringsgrad der gjenstandene er håndterbare.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at man for å akselerere begynnelsen av hydratiseringsreaksjonen i gipsen gjennomfører følgende tek-nikker, enten alene eller i kombinasjon: ekstrahering av vann, tilsetning av modulatorer.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 4-7, karakterisert ved å senke hydratisering"shastigheten for gipsen etter at man har oppnådd den hydratiseringsgrad som gir mekanisk styrke ved, i det minste under den termiske tørking, ekstrahering av vann etter forming og før begynnelse av den termiske tørking.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at avtrekking av vann gjennom-føres på en av de følgende måter: filtrering fulgt av en periode av hydratiseringsutvikling før termisk tørking, filtrering fulgt av mekanisk tørking inntil en hydratiseringsgrad som muliggjør håndtering, filtrering fulgt av mekanisk, tørking stanset før en hydratiseringsgrad som muliggjør håndtering og dette fulgt av en periode av utvikling av hydratiseringen inntil man når en hydratiseringsgrad som muliggjør håndtering.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved filtrering og mekanisk tørking ved bruk av undertrykk mindre enn det som kunne forårsake brudd.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at filtreringsundertrykkét for et produkt-sjikt med en tykkelse på opptil 10 mm umiddelbart etter forming er mellom 40 og 150 mm Hg og fortrinnsvis lik 100 mm Hg, og at det mekaniske tørkeundertrykket er i størrelsesorden 250 mm Hg.

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 9-11, karakterisert ved at man fortsetter den mekaniske tørking inntil strømmen av ekstra-hert vann når 5-10% av strømmen ved begynnelsen av driften.

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakter* i' sert ved at den termiske tørking skjer ved høy temperatur, over 150°C og fortrinnsvis i størrelsesorden 200°C.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at fuktigheten i luften som kommer ut av tørkeren holdes høyere enn 200 g/kg luft og fortrinnsvis 300 g/kg.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at det anvendes en termisk tørke-tid i størrelsesorden 10 minutter.

16. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 13-15, karakterisert ved at tørketiden holdes til 4 minutter.

17. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hydratiseringsgraden for gipsen ved utgang fra den termiske tørker er minst lik hydratiseringsgraden ved inngang i tør- keren.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at hydratiseringsgraden for gipsen ved utgang fra den termiske tørker er minst 30-60%, alt etter typen gips.

19. Fremgangsmåte for fjerning av overskytende vann inneholdt i et produkt i form av et kontinuerlig bånd eller plater oppnådd etter forming av en blanding av hovedsakelig hydratiserbar kalsiumsulfat og et overskudd av vann med et. E/P-blandingsforhold på over 0,80, og med en tykkelse i. stør-relsesorden 10 mm, karakterisert ved at produktet underkastes en filtrering i 20-80 sekunder under et undertrykk på 4 0-15 0 mm Hg, deretter mekanisk tørking i ca.

1 minutt under et undertrykk i. størrelsesorden 250 mm Hg, og la hydratiseringen skride frem inntil gjenstanden er håndterbar, og å føre den igjennom en termisk tørker i stand til å trekke av 20-50 kg og gjennomsnittlig 25 kg vanndamp pr. time pr. m 2 utbyttingsoverflate inntil det er fjernet alt bortsett fra høyst 5% og fortrinnsvis høyst 1% av det overskytende vann.

20. Fremgangsmåte for fjerning av overskytende vann inneholdt i et produkt av kontinuerlige baner eller, plater, oppnådd etter forming av en blanding av i det vesentlige hydratiserbar kalsiumsulfat og et overskudd av vann med et E/P-forhold i størrelsesorden 0,80 til 0,90, karakterisert ved filtrering inntil det er oppnådd et totalt volum av gipsprodukter tilsvarende det som oppnås ved oppfylling av gipskorn, mekanisk tørking inntil et E/P-forhold i størrelsesorden 0,45 til 0,50, og la hydratiseringen skride frem inntil produktet er håndterbart, føre det gjennom en termisk tørker ved høy temperatur over 150°C og i størrelses-orden 200°C inntil eliminering av overskuddsvann inntil et restinnhold på høyst 5% og fortrinnsvis høyst 1% ved å regulere tørkingen på en slik måte at man har en høy fuktig-hetsgrad i luften ut fra tørkeren, fortrinnsvis i størrelses-orden 300 g pr. kg luft.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 19 eller 20, karakterisert ved at den termiske tørking stanses før gipsen er avbundet.

22. Fremgangsmåte ifølge krav 21, karakterisert ved at man stanser den termiske tørking for i produktet i tillegg til de maksimale 5% eller fortrinnsvis 1% overskuddsvann å bibeholde det vann som er nødvendig for å fortsette hydratiseringen.

23. Fremgangsmåte for fjerning av overskuddsvann inneholdt i en blanding av gips og et overskudd av vann, karakterisert ved at man først fjerner vannet ved sug inntil E/P-forholdet ligger i størrelsesorden 0,45 til 0,50, mens gipsen hydratiseres inntil en verdi som muliggjør håndtering, dvs. minst mellom 20 og 50% hydratisert fase i henhold til gipsens art, og at det således oppnådde produkt deretter underkastes en termisk tørking som i det minste bibe-holder den allerede oppnådde hydratiseringsgrad, en termisk tørking som fortsettes inntil man har fjernet alt bortsett fra høyst 5% og fortrinnsvis høyst 1% av produktets overskuddsvann for kun å etterlate vann som er nødvendig for hydratiseringen.

24. Gipsprodukt, særlig en kontinuerlig bane eller en plate, karakterisert ved at hydratiseringen av gipsen i platen ved utgang fra tørkeren ikke er ferdig og at gipsen inneholder det vann som er nødvendig for å fortsette hydratiseringen.

25. Produkt ifølge krav 24, karakterisert ved at produktet i tillegg til hydratiseringsvann inneholder maksimalt 5% og fortrinnsvis 1% overskuddsvann .

26. Produkt ifølge krav 24 eller 25, k a r a k t e- ris ert ved at gipsen ved utgang av den termiske tørker har en maksimal hydratiseringsgrad på 30-60%.

27. Innretning for fjerning av overskuddsvann fra et gipsprodukt, spesielt en kontinuerlig bane eller plater, karakterisert ved at det omfatter et industrielt filter og en termisk tørker med en lengde tilstrekkelig til at produktene oppholder seg der kun mindre enn ca. 10 minutter og fortrinnsvis ca. 4 minutter.

28. Innretning ifølge krav 27, karakterisert ved at den omfatter ett eller flere etter-hverandre følgende transportørbelter med kontinuerlig bever geise og med en total lengde som muliggjør at produktet blir på filteret og i tørkeren i ca. 10 og fortrinnsvis ca. 7 minutter.