SE429853B - Kontinuerlig process for framstellning av gipsskivor - Google Patents

Description

7802950-1 skall lagras under någon längre tidsperiod, utan kommer att användas vid framställning av gipsskivor inom ett par dagar om ej omedelbart, behöver materialet ej uppvisa någon långvarig âldringsstabilitet.

Vid automatisk gipsskivframställning ägnas en stor del av pro- cesstiden och processenergin till att avlägsna överskottsvatten från den våta skivan. En avsevärd mängd överskottsvatten krävs vid gipsskiv- framställning för att tillräckligt fluidisera det kalcinerade gipset och för att erhålla rätt flöde på gipsuppslamningen. Sålunda kommer kalcinerad gips, framställd genom kontinuerlig kalcinering, att ha en .dispergerad konsistens (dispersed consistency) på ca 120-200 cc. Detta motsvarar en vattenanvändning av 85-100 delar vatten per 100 delar kalcinerad gips i en modern automatiserad gipsskiv-anläggning.Denteo- ~retiska vattenmängd som krävs för att omvandla det kalcinerade gipset, kalciumsulfathemihydrat, till härdat gipsdihydrat är bara 18,7%, base- rat på ren vikt. Detta kvarlämnar ca 67-82 vikt-% av vattnet, som mås- te avlägsnas vid torkning av skivan.

Under lång tid har försök gjorts att reducera kostnaden och öka linjehastigheten vid framställning av gipsskivor. Ett sådant sätt, om effektiva praktiska medel kunde hittas, skulle vara att reducera den vattenmängd som krävs för att tillräckligt fluidisera det kalcinerade gipset som krävs för automatisk skivproduktion. Det betyder att om vat- tenbehovet som krävs för dispergerad konsistens kunde reduceras med approximativt 20-50%, skulle en motsvarande mindre mängd fritt vatten behöva avlägsnas från den våta boarduppslamningen. Detta skulle effek- tivt sänka energibehovet för torkning av en given volym våt board och tillåta antingen kortare tid i torkugnarna, lägre temperaturer för ge- nomförandet av den fullständiga torkningen i ugnarna eller bådadera.

Sätt för framställning av artificiellt åldrad eller lågkonsi- stens-stuck har åstadkommits med användning av satsvisa processer i gryta. Den så kallade "torrförbränningsprocessen",som beskrives i den amerikanska patentskriften 1.371581 och tillhörande efterföljande pa- tent, innefattar tillsats av en sönderflytande substans, såsom en klo- rid av en alkalisk jordartsmetall, i stucken under den satsvisa kalci- neringen. Denna metod är emellertid ej effektiv vid kontinuerlig kal- cinering av gips. Vidare är salttillsatsen ej önskvärd av den anled- ningen att denna hygroskopiska förorening är mycket skadlig för board- egenskaperna, såsom plastiskt flöde och bindningen mellan papper och gipskärna. Det har också länge varit känt vid satsvis kalcinering att artificiell åldring kan åstadkommas genom vattentillsats. Ett sådant försök beskrives i den amerikanska patentskriften 1 713879, där an- 7802950-1 tingen "single boil" eller "double boil" av kalcinerad gips åldrades genom placering av 1 ton stuck i en gipsblandningsmaskin och tillsats av vatten under en period av 5-6 minuter. Ett annat sådant försök be- skrives i den amerikanska patentskriften 2177668, där kalcinerad gips med ett kombinerat fuktinnehåll av ca 2%, vilket visar närvaron av mycket aktiv anhydrit, utsattes för en fuktig gas, såsom luft, vid 60% relativ fuktighet tills tillräckligt mycket fukt tillförts det över- kalcinerade gipset för att rehydratisera anhydritinnehållet till hemi- hydrat. Det kalcinerade gips som behandlats med dessa processer visade icke endast en reduktion i konsistensen utan härdade och hårdnade dessutom snabbare. Exempelvis avkortade ett vattensläckningssteg som sänkte konsistensen på det släckta kalcinerade gipset till ett värde av 56, omedelbart härdningstiden till 25 minuter, och efter 14 dagars åldring uppvisade det en härdning på endast 6 minuter. Ett sådant snabbhärdande material lämpar sig uppenbarligen ej utan kraftiga modi- fieringar för automatiserad kontinuerlig skivframställning, eftersom uppslamningsmassan skulle börja härda under blandningen i skivuppslam- ningsblandaren, vilket skulle resultera i skivor med dålig kvalitet och avsevärda driftsavbrott och rengöringar av maskiner. Av den ameri- kanska patentskriften 3415910 framgår att den ofördelaktigt snabba härdningen för satsvis släckt kalcinerat gips kan övervinnas genom släckning av kalcinerat gips, medan den kalcinerade gipsmassan fort- farande är varm, med mycket stora kvantiteter vatten för dränkning av stucken och sedan stabilisering av materialet genom återuppvärmning av kittelinnehållet till ca 125°C. Den på detta sätt behandlade, sta- biliserade stucken uppvisade inte bara en sänkning i konsistensen, utan visade också att härdningstiden och den dispergerade ytarean ej varierade så mycket vid åldring. En sådan behandling kräver avsevärda vattenmängder vid nedkylningen av den "heta" stucken och även avsevärd energianvändning både vid den inledande uppvärmningen av stucken före släckningen och även vid återuppvärmning av den släckta stucken för 7 att stabilisera denna. Den längre cykeltiden per sats för de två yt- terligare operationerna skulle kräva ytterligare kapitalinvestering för åstadkommande av automatiserade skivlinjer och är energiintensiv.

Vidare reducerar denna process den effektiva kapaciteten på gipsgry- torna med minst 50% och skulle innebära en ekonomisk katastrof vid boardframställning med nuvarande bränslekostnader och tillkommande ut- rustningskostnader.

Fackmannen förväntar sig med stöd av ovanstående att vattenbe- 7-802950-1 handlat kalcinerat gips skulle härda snabbt och föror- saka omedelbara stopp i processlinjerna, såvida ej upp- slamingen stabiliserades i enlighet med amerikanska patent- skriften 3 415 910.

Vidare har försök som gjorts med enbart vattenbehandling vid kontinuerlig kalcinering resulterat i produkter som uppvisar ofullständig behandling, förkortad härdningstid och hög energikonsumtion.

Sålunda har det, medan dessa behandlingar accepterats vid satsvisa operationer, allmänt accepterats att de ej lämpar sig för kontinuerligt kalcinerat gips för fram- ställning av gipsskivor i automatiska processer.

Ett principiellt syftemål och fördel med föreliggande uppfinning är åstadkommandet av ett sätt för kontinuerlig be- handling avkalciumsulfat-hemihydrat så att vattenbehovet för det kalcinerade gipset sänkes.

Ytterligare ett syftemål är att åstadkomma ett förbättrat kalcinerat gips, som uppvisar lägre vatten- behov för användning i gipsskivframställning.

Ytterligare ett annat ändamål är åstadkommande av en process för behandling av kalcinerat gips, så att vattenbehoven avsevärt reduceras för det kalcinerade gipset vid efterföljande användning med ca 20-30%, och ytterligare ett ändamål är åstadkommande av en sådan process som en del vid kontinuerlig gipsskiv- framställning.

De ovan nämnda ändamålen har realiserats enligt de kännetecken för uppfinningen som framgår av patent- kraven.

Vid tillämpning av ett sådant förfarande blir det återställda materialet enhetligt trots att endast hälften 7802950-1 av allt material från början behandlades med vatten. Kalcinerat gips är ett mycket dynamiskt system som förändras med tiden, temperaturen och fuktigheten. Industrin har satsat avsevärd tid och avsevärda pengar för att erhålla enhetlig konsistens genom fuktventilation, lag- ringsbassängsrotering och liknande, men dessa ansträngningar har ej inneburit samma stora reducering av dispergerad konsistens som åstad- kommes med utföringsformen ovan. Resultatet ovan åstadkommer enhetlig härdning och en enhetlig, avsevärt förminskad Vattenförbrukning som ej kunnat åstadkommas tidigare vid typiska skivframställningar.

På bifogad ritning visar fig 1 en graf som illustrerar förhål- landet mellan dispergerad konsistens för kalcinerat gips och behand- ling med vattentillsats, benämnd "PST", och fig 2 visar en graf som illustrerar effekten på dispergerad konsistens med tiden beroende på behandling. Även om kapaciteten för "vattenåldring" av gips har varit känd under en tid för satsvisa processer, har den ej tillämpats på konti- nuerlig basis, beroende på den skadliga sidoeffekten av snabb härdning, som normalt hänger samman med vattenbehandlad stuck som ej har åter- uppvärmts, och materialhanteringsproblem. Inte heller har någon funnit en process för utnyttjande av detta utan att utrustningen pluggats igen. Börsök att införliva lämplig vattenmängd i vanlig blandningsut- rustning resulterar i allvarlig sammanklumpning och ackumulering av klumpar i utrustningen. Det är därför mycket överraskande att genom uppdelning av tillförselströmmen till gipsskiv-framställningsutrust~ ningen och behandling av bara ungefär hälften av strömmen genom dose- ring av små vattenmängder, i storleksordningen ca 7,5 l vatten per mi~ nut till approximativt 5 ton per timme kontinuerlig skivstuck-tillför- sel med homogen inblandning, och sedan återförening av denna ström med den obehandlade strömmen i en vanlig skruvmatare, en sådan behandling skulle resultera i en enhetlig, homogen blandning av material, utan klumpning och utan fysikaliska svårigheter vid handhavandet, och i praktiken resultera i reducering av vattenbehovet för uppslamningen och skivblandningsanordningarna med ca 30 liter vatten per minut.

Typen av kalcinerat gips som skall behandlas i föreliggande process är ej kritisk och varje konventionell kalcinerad gipstillför- sel kan användas för skivmaskinen. Helst skall det tillförda kalcinera- de gipset vara någon typ av kontinuerligt framställd stuck med en 7 sekunders dispergerad konsistens på ca 100-160 cc, men detta kan na- turligtvis variera beroende pâ framställningssätt på för fackmannen känt sätt. 7802950-1 Uppfinningen skall nu beskrivas närmare i anslutning till spe- cifika exempel för att närmare illustrera och beskriva tillverknings- proceduren vid föreliggande process och den förbättrade kalcinerade gipsprodukt som framställes. Exemplen skall endast ses som en illustra- tion och begränsar icke på något sätt föreliggande uppfinning.

Medan ovanstående beskriver särskilt föredragna utföringsformer torde det vara helt klart för fackmannen att olika förändringar och mo- difieringar kan göras vid utnyttjandet av denna uppfinning. Exempelvis kan vanliga acceleratorer, retardatorer och blandningar därav för kal- ciumsulfat-hemihydrat tillsättas i vanliga mängder för uppnående av deras vanliga kända effekter. Medan olika vattenmängder, olika åter- ställningstider och varierande delar av den totala stucktillförseln till skivmaskinen har utsatts ovan, är det uppenbart att dessa kan va- riera avsevärt beroende på produktionshastigheten för den specifika skivfabriken och liknande betingelser.

Exempel 1 En del av det kalcinerade gips som tillfördes från lagrings- bassängen till gipsskivsuppslamningsblandaren avleddes och fördes kon- tinuerligt genom en skjuvblandare med medelstor energitillförsel. Det torra kalcinerade gipset, med en temperatur på ca 66-77°C, strömmade in på ena sidan av skjuvblandarkärlet med en hastighet av 5 ton per timme, vilket är approximativt 50% av strömmen, medan en liten vatten- ström uppmättes och infördes i den centrala delen av skjuvblandaren med en hastighet av ca 7,5 liter vatten per minut. Skjuvblandningen åstadkoms med hjälp av en propeller av motorbåtstyp, som var ungefär 254 mm i diameter, i en cylindrisk behållare ca 305 mm i diameter och 381 mm hög. Propellern drevs med ca 350 varv per minut och blandnings- effekten var sådan att när vattnet strömmade in och blandades med det kalcinerade gipset fördes alltihop nedåt och runt behållaren och sedan upp och ut genom överflödesöppningen vid toppen på behållaren. Eet_ överströmmande_materialet återförenades sedan_med resten aywströmmen och fördes vidare till uppslamningsblandaren för gipsskivorna för blandning med vatten och för framställningen av gipsskivor. Ca 7,5 li- ter vatten per minut hade tillsatts till det kalcinerade gipset under behandlingsoperationen, varefter vattentillsäähningshastigheten till uppslamningsblandaren för gipsskivorna minskades med en hastighet på 26,5 liter per minut som vatten som ej behövs för att åstadkomma till- fredsställande dispergerad konsistens på det behandlade gipset. Som 7802950-1 resultat härav var det möjligt att reducera ugnstemperaturerna vid torkningen av den våta gipsen med ca 24°C och ändå bibehålla linjehas- tigheten. Mängden vatten som förångades för torkning av det hydratise- rade gipset minskades med ca 20%.

Exemgel 2 I vart och ett av åtta olika tester behandlades ca 4000 9 av rumstempererat kalcinerat gips med olika vattenmängder.

Approximativt 20 minuter efter behandling bestämdes den dis- pergerade konsistensen, och resultaten framgår av kurvan som plottats i fig 1. Denna kurva visar att den dispergerade konsistensen reduceras när behandlingsprocenten ökas och att denna reduktion får ett optimum vid ca 3,5Å behandling.

Exemgel 3 En serie prover av kalcinerad gips behandlades med 3% vatten på liknande sätt som i exempel 2.

Den dispergerade konsistensen eller vattenbehovet bestämdes vid strikt kontrollerade tidsperioder, mätt från behandlingstidpunkten till tiden för provet. Resultaten av bestämningarna visar att behand- lingen är effektivare när tidsperioden förlänges med den största re- duktionen av det slutliga vattenbehovet inom de första 2 minuterna och med ett ungefärligt maximum inom 20 minuter, såsom visas i fig 2.

Claims (1)

1. 7802950-1 Patentkrav Kontinuerlig process för framställning av gipsskivor, k ä n n e t e c k n a d av användning av en reducerad vat- tenmängd för fluidisering av kalcinerat gips vid bildning av gipsuppslamningen som tillföres skivframställningsmaski- nen och därför kräver mindre energi för torkning av den våta skivan, vilken omfattar: 1) tillförsel av kalcinerat gips som skall ledas till en lgipsuppslamningsblandare, 2) ledning av kalcinerat gips till en blandare, 3) blandning av en liten mängd vatten med det kalcinerade gipset, varvid vattenmängden utgör ca 1-8 vikt-% av det tillförda kalcinerade gipset, 4) utjämning av det fuktade kalcinerade gipset, 5) tillförsel av det utjämnade kalcinerade gipset till gipsuppslamningsblandaren, 6) tillförsel av ytterligare vatten till det utjämnade kal- cinerade gipset i uppslamningsblandaren, varvid det till- satta vattnet tillföres i en sådan mängd att lämpligt flöde åstadkommes för gipsuppslamningen och att en väsentligt reducerad vattenmängd behöver förângas från den våta skivan, 7) blandning av det utjämnade kalcinerade gipset och vatten i uppslamningsblandaren till att bilda en homogen uppslam- ning, 8f tillförsel av uppslamningen till en gipsskiveframställ- ningsmaskin till att bilda en våt gipsskiva, 9) överföring av den våta gipsskivan genom en ugn för att torka skivan, och 10) upptagning av den torra gipsskivan bestående huvudsak- ligen av kalciumsulfat-dihydrat.