SE437147B - Forfarande for framstellning av gipsskivor - Google Patents

Description

7908938-9 skivetillverkningsprocessen.

Stärkelse, dispergeringsmedel, acceleratorer, jäsmedel och vatten är vissa av de material som tillsättas till blandnings- anordningen tillsammans med gipsbruket för att bilda uppslam- ningen för gipsskivetillverkningen. Andra speciella material tillsättas om eldbeständighet och andra egenskaper erfordras hos gipsskivan. Hur dessa beståndsdelar tillsättas till blandningen är icke av väsentlig betydelse enligt uppfinningen.

Enligt uppfinningen är det väsentligt att varje beståndsdel ger sitt eget speciella bidrag till den blandning från vilken den färdiga gipsskiveprodukten beredes. Sålunda användes exempelvis stärkelse för att skydda gipskristallerna som åstadkommer bindningen till papperet. Dessa kristaller, som befinner sig vid gipsskivans kanter utsättes för dehydrering under behandlingen vid hög temperatur i torkugnen.

Om dehydrering uppträder kommer papperet att skalas av skivans kärna. Stärkelsen kvarhåller vatten under torkningen i ugn och skyddar dessa bindande kristaller från alltför kraftig dehydratisering. Acceleratorn användes såsom katalysator för att reglera den tidrymd som är önskvärd för “härdning" av skivan på produktionslinjen. Produktionsövervakaren använder minsta möjliga mängd accelerator som ger den härdningshastig- het som erfordras för den hastighet och utrustning som använ- des vid produktionslinjen. Alltför mycket accelerator kan orsaka en försvagad kärna hos skivan.

Dispersionsmedlet användes för att minska den vattenbärande kapaciteten hos gipsuppslamningen. Det sänker även utspädnin- gen och tillåter att uppslamningen flyter med mindre frik- tionsmotstånd. Skum tillsättes för att ge ca 25 volymprocent tvålbubblor i uppslamningen. Detta ger en skiva med den lägre vikt som erfordras för lätt hanterbarhet, tillåter att skivan vikes utan sprickning eller söndervikning och ger en viss grad av böjlighet eller flexibilitet hos skivan.

Pappersmassa tillsättes för att ge en bana med fibrer som 7908938~9 hjälper till att hålla samman den kristallina kärnan samt även för att öka flexibiliteten hos den färdiga produkten. Glas- fibrer har samma ändamål i de såsom eldbeständiga betecknade gipsskiveprodukterna. Vatten erfordras för bildning av en uppslamning av alla beståndsdelarna så att de bildar en homo- gen blandning. Vattnet ger även en beståndsdel som erfordras för reaktionen av gipsen med vatten till bildning av gips- skivan. Vattnet bär sålunda beståndsdelarna och bildar det medium i vilket formningen av gipsskivan äger rum. Mängdför- hållandet mellan vatten och gips är vanligen 9 till 10. Upp- slamningen utmatas från blandningsanordningen på en kontinuer- lig rörlig papperstäckt linje. Denna linje rör sig normalt med en hastighet av ca 37,5 - 45 m/min. Papperet formas till ett omslag eller hölje (envelope) som kvarhåller gipsuppslam- ningen tills denna har tillfälle att reagera och bindas intimt till papperet. Den härdas därefter, eller binder, och kan därefter skäras och mekaniskt bringas i läge för torkning.

Sedan torkningsprocessen avslutats staplas skivorna, bandas och lagras för transport. P.g.a. det ökade behovet av energi- utnyttjande vid tillverkningesprocessen är det betydelsefullt att minska den vattenmängd som erfordras för framställning av gipsskivor och att sålunda minska den energimängd som erford- ras för torkning av den färdiga produkten.

Vanligen måste 75 % av det vatten som tillsättes under form- ningen förångas från skivan under torkningen (ca 4,87 kg/m2 gipsskiva). Denna torkningstid är vanligen 45 - 60 min. och kräver 22,7 - 28,4 x 106 j/mz vanlig 12,7 mm tjock gipsskiva.

För att göra processen mer effektiv har det blivit nödvändigt att modifiera vissa av standardtillsatserna. Sålunda er- fordras exempelvis omformulering av dispergeringsmedlet för att ge detta starkare verkan så att mängden vatten som er- fordras kan minskas samtidigt som man övervinner de egenskaper som orsakar en mjuk, smulig skiva och förlänger härdnings- och torkningstiden. “www m9 Föreliggande uppfinning avser en tillsatskomposition av kal- ciumligninsulfonat och ammonium- eller natrium-linjär alkohol- etersulfat i mängdförhållandet l:l till 3:1, företrädesvis 2,0 till 1,0 för en gipsuppslamning som minskar den vattenmängd som erfordras för uppslamningskompositionen och den värmemängd som erfordras för framställning av gipsskiveprodukten.

Enligt uppfinningen kan vidare tillsatskompositioner kvantita-' tivt införlivas i uppslamningen i en mängd av 2,44 till 48,7 kg/1000 m2 gipsskiva med tjockleken 12,7 mm, beroende på de resultat som kräves vad beträffar minskningen av mängden vat- ten och värmemängden samt de framställda skivornas egenskaper.

Andra ändamål, fördelar och egenskaper hos uppfinningen fram- går för fackmannen av följande beskrivning med hänvisning till bifogade ritningsfigurer.

Figur l är ett diagram över torkningshastigheten hos en kontrollgipsuppslamning jämförd med tvâ andra gipsuppslam- ningar till vilka sattsligninsulfonat av angivet fabrikat.

Figur 2 är ett diagram av en andra kontrollgipsuppslamning jämförd med två andra gipsuppslamningar till vilka satts ligninsulfonater av andra angivna fabrikat.

Figur 3 är ett diagram över torkningshastigheterna för en tredje kontrollgipsuppslamning jämförd med en gipsuppslamning till vilken satts kompositionen enligt uppfinningen.

De flesta dispergeringsmedel som hittills använts inom indust- rin utgöras av biprodukter från massauppslipningsprocesser i vilka lignin upplöses från träflis för att möjliggöra separe- ring av träfibrerna. Ligninet upplöses av sulfonsyra och ligninsulfatbiprodukten separeras, tillvaratages och försäljes till många industrier såsom dispergeringsmedel. Dessa lignin- sulfonatbiprodukter innehåller andra kemikalier från massapro- cessen, i synnerhet förhållandevis stora mängder träsocker- 7908938-9 arter och mindre mängder lösliga kemikalier. Vid de flesta prov som genomförts visade sig ligninsulfonaterna, i synnerhet natriumsalterna, vara skadliga för kvalitén hos de färdiga gipsprovskivorna. De är i synnerhet icke önskvärda för an- vändning i stora mängder i synnerhet p.g.a. risken för att fuktsprickor skall uppträda efter transport av gipsskivan.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att utveckla en ekonomiskt gynnsam dispergeringsmedelskomposition som icke har de skadliga effekterna på gipsskivans kvalité som lignin visar vid högre användningshalter. Ett annat ändamål med upp- finningen är att utveckla att dispergeringsmedel som ökar díffusionshastigheten för vattenånga från gipsskivan under ugnstorkningsprocesserna och härigenom ökar bränsleverknings- graden.

Den dispergeringsmedelkomposition som utvecklats enligt upp- finningen för att fylla dessa krav utgöres av en blandning i mängdförhållandet 2,0 till 1,0 av kalciumligninsulfonat till ammonium- eller natrium-linjär alkohol-etersulfat. Dessa kemikalier kan samtliga klassificeras såsom anjoniska ytaktiva medel (surfactants). De kemiska egenskaperna hos kalcimsul- fathemihydrat- och vattensystemet visar (för fackmannen) att i denna klass av kemikalier har effektiva dispergeringsegen- skaper.

Förberedande försöksarbete har genomförts på grov, ren gips (coarse, neat stucco). Detta genomfördes för bestämning av totaleffekterna för att lättare finna de effektiva disperge- ringsmedlen p.g.a. de bättre dispergeringsegenskaperna hos grov, ren gips.

Det slutliga provningsarbetet genomfördes med användning av finmalen "reground aridized stucco". Detta material valdes eftersom det är svårast att dispergera med den tillsats av beståndsdelen löslig kalciumklorid och p.g.a. gipsensfinmalda typ. 7908938 -9 Den slutliga analysen visade att en kombination av kalciumlig- ninsulfonat och syntetiskt ytaktiva medel skulle ge mest effektiv dispergering. Varje undersökt komposition måste visa mycket goda pappersbindningsegenskaper och sakna skadliga effekter på hållfastheten. Det visade sig slutligen att ammonium- eller natrium-linjäralkohol-etersulfat, i kombination med kalciumligninsulfonat, väsentlig minskade torkningstiden i jämförelse med alla tidigare kända kompositioner. Den er- hållna dispergeringsmedelkompositionen visade förmåga att bibehålla mycket goda gipsskiveegenskaper vid användning i koncentrationer som var tillräckligt höga för erhållande av det önskade resultatet i kombination med förbättrad-diffusion.

Ekonomisk undersökning visade att kostnaderna för närvarande är större än för ligninsulfonater som allmänt användas men acceptabla p.g.a. de ökade energikostnaderna. De skadliga effekterna av lignindispergeringsmedel har övervunnits.

I samband med beskrivningen av uppfinningen åskâdliggöres de olägenheter som erhålles med ett flertal andra ligningsulfo- natkompositioner vad beträffar åstadkommandet av önskade torkningshastigheter för jämförelse med kompositioner enligt uppfinningen. Leverantörer av olika slags ligninsulfonater har tidigare rekommenderat användning av deras produkter enbart såsom verksamma för att minska mängden vatten som = erfordras för beredning av gipsuppslamningen och sålunda för att minska den värmemängd som erfordras för framställning av slutprodukten. För åskådliggörande av olägenheterna med tidigare kända ligninsulfonater anges på figurerna l och 2 ett sammandrag av omfattande försök.

Alla välkända ligninsulfonatdispergeringsmedel som enligt teknikens ståndpunkt användes på marknaden har provats med kontrollgipsuppslamningen för kalibrering av resultaten vad beträffar minskning av vattenmängden och ökning av torknings- hastigheten.

Figur l är ett diagram som anger torkningshastigheten för en 7908938-9' första kontrollgipsuppslamning med det välkända materialet “Marasperse C-21" , ett kalcium- och natriumligninsulfonat (högrenat) samt "Norlig ll" , ett kalciumligninsulfonat.

Båda dessa produkter föras i marknaden av American Can Company, American Lane, Greenwich, Connecticut Afs. Båda dessa lignin- sulfonatvarianter tillsattes i en mängd av 0,5 viktprocent till resp. uppslamningar. Detta var den högsta funna använd- ningsmängden. Vid denna användningsmängd började väsentlig försämring av hâllfastheten.

Dessa dispergeringsmedel visar en väsentlig minskning av vattenbehovet, 7,8 % för Marasperse C-21 och 5,2 % för Norlig ll, men kurvorna visar tydligt en väsentligt ökad torkningstid jämförd med kontrollgipsprovet. Därför erhålles en verklig ökning av värmemängden som erfordras för torkning av gips- skivan.

Figur 2 visar en andra kontrollgipsprodukt i jämförelse med gipsuppslamningar till vilka ett annat par av ligninsulfonater enbart tillsatts. Sålunda tillsattes Orzan S , ett natrium- ligninsulfonat, och Orzan A , ett ammoniumligninsulfonat, som båda föras i marknaden av Crown Zellerbach Corporation, Chemical Products Division, Camas, Washington, Afs, i en mängd av 0,18 viktprocent till resp. uppslamningar. Även om båda ligningsulfonaten möjliggjorde en minskning av vatten- mängden med 3,8 % krävde båda en längre torkningstid än kontrollprovet. Halten 0,18 viktprocent visade sig vara den mest effektiva halten för användning av enbart ligninsulfonat.

Vid denna halt (l2,2 kg/1000 m2 gipsskiva med tjockleken l2,7 mm) var egenskaperna goda, med undantag givetvis av den längre torkningstiden, varför större värmemängd erfordrades.

Figur 3 är ett diagram som visar resultaten av en tillsats av en specifik komposition till gipsuppslamningen enligt uppfin- ningen. Kurvan G anger torkningstiden för kontrollgipsprovet utan kompositionen enligt uppfinningen. Kurvan J anger tork- ningstiden för en blandning med 0,27 % av kompositionenav 7908938 '9 kalciumligninsulfonat och ammonium- eller natrium-linjär alkohol-etersulfat. Den komposition som representeras med kurvan J är den bästa utföringsformen av uppfinningen med ammonium- eller natrium-linjär alkohol-etersulfat i kombina- tion med kalciumligninsulfonat.

Kurvan J anger torkningstiden för en uppslamning med en till- satskomposition beredd av två delar kalciumligningsulfonat och en del ammonium- eller natrium-linjär alkohol-etersulfat.

Kvantitativt låg den nya komposition som tillsattes till upp- slamningen inom ett intervall innefattande 2,44 - 48,8 kg av kompositionen till 1000 m2 gipsskiva med tjockleken 12,7 mm.

Den komposition som representeras av kurvan J valdes på basis av omfattande laboratoriedata. Kurvan J visar tydligt för fackmannen att en minskning av vattenbehovet av 4 % för bered- ning av gipsuppslamningen uppnåddes och, vilket är mera bety- delsefullt, att torkningstiden minskade med 40 %.

Vid omfattande laboratorieförsök genomförda för bestämning av de kompositioner som skulle kunna minska den erforderliga vattenmängden för beredning av en uppslamning och ge en mot- svarande dramatisk minskning av den värmemängd som erfordras för härdning av gipsskivan, erhölls icke någon signifikant skillnad mellan de kompositioner som innehöll ammonium-linjär alkohol-etersulfat och de kompositioner som innehöll natrium- linjär alkohol-etersulfat. Kvantitativt ger båda dessa ytak- tiva medel en minskning av vattenmängden och värmemängden vid kombination med kalciumligninsulfonat i ett mängdförhâllande inom intervallet l:l till 3:1 av kalciumligninsulfonat:ytaktivt medel. Den föredragna utföringsformen som motsvaras av kurvan J beredes med ett förhållande av 2:1.

Av det föregående framgår att uppfinningen är väl lämpad för att ge alla de fördelar och effekter som angivits i det före- gående i kombination med andra fördelar som är uppenbara och inneboende i förfarandet. ?9oe9z@-9 Det är uppenbart att vissa särdrag och kombinationer är för- delaktiga och kan användas utan utnyttjande av andra särdrag och kombinationer. Detta innefattas av uppfinningen.

Claims (2)

79-08938-9 IO PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av gipsskivor med an- vändning av kalcinerad gips för beredning av en uppslamning, k ä n n e t e c k n a t därav, att man blandar den kalcinera- de gipsen med en komposition av kalciumligninsulfonat och ett linjär alkohol-etersulfat valt från gruppen bestående av ammo- nium-linjär alkohol-etersulfat och natrium-linjär alkohol- -etersulfat i ett mängdförhållande av l:l till 3:1, räknat på vikten, tillsätter vatten till bildning av en uppslamning av blandningen, innesluter uppslamningen mellan pappershöljen för formning av gipsskivan samt upphettar gipsskivan för avdriv- ning av så stor mängd vatten, att gipsskivan erhåller den önskade slutliga hårdheten och hållfastheten.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a t därav, att kompositionen av kalciumligninsulfonat och ammonium- eller natrium-linjär alkohol-etersulfat tillsättes till den kalcinerade gipsen i ett mängdförhållande av 2,44-48,7 kg av kompositionen per l000 m* gipsskiva med tjock- leken 12,7 mm.