Кек гипсовый


Способ переработки медно-цинковых промпродуктов, содержащих благородные металлы

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии и относится к способу переработки медно-цинковых промпродуктов, содержащих благородные металлы. Способ включает окислительное автоклавное выщелачивание при температуре 160-200°С в сернокислой среде под давлением кислорода, нейтрализацию избыточной кислоты реагентом-нейтрализатором, гидротермальную обработку нейтрализованной пульпы в автоклаве при 160-200°С, отделение осадка от раствора с формированием обогащенного медного концентрата, содержащего благородные металлы, и цинкового раствора. При этом нейтрализацию избыточной кислоты ведут из предварительно отделенной от твердой фазы жидкой фазы пульпы окислительного автоклавного выщелачивания с выделением отвального гипсового кека. Отделенный от кека раствор смешивают с твердой фазой пульпы окислительного автоклавного выщелачивания с получением нейтрализованной пульпы. Полученную пульпу направляют на гидротермальную обработку. Техническим результатом является повышение извлечения благородных металлов, сокращение времени обработки. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к гидрометаллургическим способам переработки сульфидного сырья, содержащего цветные металлы.

Известен способ переработки сульфидного медно-цинкового концентрата путем автоклавного окислительного выщелачивания (АОВ) измельченного сырья в сернокислых растворах с последующей гидротермальной обработкой (ГТО) пульпы в автоклаве при 130-160°С [С.С.Набойченко и др. Автоклавная гидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002, с.550-554]. Выщелачивание ведут при 140°С, что обуславливает высокую продолжительность автоклавного процесса (2 часа) и переход основного количества сульфидной серы в элементарную форму. Выделяющаяся при ГТО серная кислота не позволяет осадить из конечного раствора всю растворившуюся медь, что требует дополнительной операции по ее доосаждению известными методами. В конечном кеке - медном концентрате содержится 25-30% элементарной серы, что затрудняет дальнейшую переработку продукта традиционными пирометаллургическими методами. Для повышения качества конечного медного концентрата из него необходимо удалять серу дополнительными операциями, например флотацией.

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий АОВ медно-цинкового промпродукта, содержащего благородные металлы, при температурах выше 160° и нейтрализацию избыточной кислоты непосредственно в пульпе [Я.М.Шнеерсон, Н.Ф.Иванова. Цветные металлы. 2003, № 7, с.63-67]. Нейтрализованная пульпа разделяется на твердую и жидкую составляющие; твердое подлежит флотации для отделения железогипсовых отвальных хвостов, а концентрат флотации объединяется с раствором и поступает на ГТО. После гидротермальной обработки получают цинковый раствор, почти не содержащий меди и медный концентрат.

При температурах АОВ выше 160° элементарная сера практически не образуется, а с отвальными хвостами удаляется значительная часть железа и серы, поэтому достигается высокая степень сокращения медного продукта: содержание меди в медном концентрате увеличивается в 1,5-2 раза по сравнению с исходным Cu-Zn промпродуктом. Недостатками схемы являются высокие потери благородных металлов (Au, Ag) с отвальными железогипсовыми хвостами. Удовлетворительная степень сокращения материала, а значит, и качество конечного медного концентрата достигаются только при дополнительном флотационном выделении железа и гипса из нейтрализованной пульпы. Кроме того, нейтрализация, проводимая в пульпе, сопровождается большим пенообразованием и требует увеличения времени процесса.

Задачей изобретения является гидрометаллургическое обогащение медно-цинкового промпродукта, содержащего благородные металлы. Техническим результатом, достигаемым при этом, является высокое (более 90%) извлечение благородных металлов в медный концентрат, а также высокие седиментационные характеристики пульп, образующихся после гидротермальной обработки. Высокое качество конечного медного концентрата достигается без дополнительной операции флотации и соответствует увеличению меди в нем в 1,6-1,8 раза.

Заявленный технический результат достигается тем, что в способе переработки медно-цинковых промпродуктов, содержащих благородные металлы, включающем окислительное автоклавное выщелачивание при температуре 160-200°С в сернокислой среде под давлением кислорода, нейтрализацию избыточной кислоты реагентом-нейтрализатором, гидротермальную обработку нейтрализованной пульпы в автоклаве - при 160-200°С, отделение медьсодержащего осадка от цинкового раствора, согласно изобретению нейтрализацию кислоты, содержащейся в жидкой фазе пульпы окислительного автоклавного выщелачивания, ведут в растворе, предварительно отделенном от твердого, из нейтрализованной пульпы отделяют отвальный гипсовый кек, раствор смешивают с твердой фазой пульпы автоклавного окислительного выщелачивания и смесь направляют на гидротермическую обработку.

В качестве реагента-нейтрализатора пульпы АОВ может быть использован полупродукт собственного производства, получаемый из конечного цинкового раствора осаждением известными методами в виде карбонатов и/или гидратов цинка. Этот прием сокращает затраты на используемые в технологии реагенты.

Способ переработки медно-цинковых промпродуктов, содержащих благородные металлы, включает окислительное автоклавное выщелачивание при температуре 160-200°С в сернокислой среде под давлением кислорода, нейтрализацию избыточной кислоты реагентом нейтрализатором, гидротермальную обработку нейтрализованной пульпы, отделение осадка от раствора с формированием обогащенного медного концентрата, осаждение цинка из раствора с образованием цинкового полупродукта, заключается в том, что нейтрализацию избыточной кислоты осуществляют в растворе, предварительно отделенном от твердого сгущением и/или фильтрацией. Нейтрализованный раствор смешивают с твердой фазой и направляют на ГТО, которую проводят при температуре 160-200°С. Из раствора ГТО осаждают цинк путем дозирования к нему пульпы извести и/или известняка. В результате получают цинковый полупродукт, состоящий из гидратов и карбонатов цинка, которые хорошо растворяются в кислом электролите и могут быть переработаны до товарного цинка известными методами. Кислоторастворимый цинковый полупродукт может быть использован в качестве нейтрализатора избыточной кислотности в растворе после АОВ.

Процесс нейтрализации, проводимый в растворе, а не в пульпе АОВ, протекает гораздо интенсивнее. Образующаяся пена легко разрушается, и время нейтрализации сокращается в 1,5-2 раза. Отсутствие железоокисных хвостов в предлагаемой схеме обуславливает отсутствие потерь благородных металлов с этим продуктом. Единственным отвальным продуктом в предлагаемой технологии является гипсовый кек, осаждаемый из раствора. Попадание в него благородных металлов исключено, т.к. эти металлы в раствор на АОВ не переходят.

Изложенное подтверждается следующими примерами.

Эксперименты по реализации способа прототипа и предлагаемого способа проводили на пробе медно-цинкового промпродукта, содержащего Cu 12.3%, Zn 7,0%, S 44%, Au 2,1 г/т, Ag 77,5 г/т. Пробу материала массой 600 г загружали в 3-литровый автоклав, туда же загружали 1,8 л раствора, содержащего 9 г/л серной кислоты и столько же меди в виде CuSO4. Опыты по АОВ проводили при температуре 180°С и парциальном давлении кислорода 0,4 МПа. Выщелачивание проводили в режиме, обеспечивающем максимальное разложение сфалерита (95-98%), 45-55% разложение халькопирита и 20-30% разложение пирита. Такие показатели обеспечивали полное осаждение меди из раствора на операции ГТО

Степень разложения минералов контролировали по расходу кислорода, который измеряли специальным прибором. Предварительно было установлено, что в указанных условиях для достижения принятой степени разложения минералов необходимо 140-150 л технического кислорода, дозируемого из баллона.

В опытах по прототипу пульпу АОВ подвергали нейтрализации при температуре 65-70°С. Процесс осуществляли порционной подачей реагента нейтрализатора до достижения рН пульпы 1,7-2,3. Скорость подачи нейтрализатора и время всего процесса определялось интенсивностью ценообразования и скоростью разрушения пены. В качестве нейтрализатора использовали известняк, содержащий СаО 47%, который задавали в процесс в виде пульпы с ж:т 1:1. Нейтрализованную пульпу разделяли на жидкую и твердую составляющие фильтрацией. Кек распульповывали водой и подвергали флотации в лабораторной флотомашине в 3 операции: основная, контрольная, перечистка. В качестве реагентов использовали раствор Na2SO4 (20 кг/т), бутиловый ксантогенат (600 г/т), МИБК (100 г/т). Отфильтрованный концентрат флотации вместе с раствором после нейтрализации направляли на гидротермальную обработку.

В опытах по предлагаемому способу нейтрализации подвергали жидкую фазу пульпы АОВ, которую предварительно выделяли при отстаивании пульпы в цилиндре до достижения значения ж:т в сгущенном продукте 1:1. В некоторых опытах нейтрализацию вели цинковым полупродуктом, который предварительно получали путем осаждения из сульфатного цинкового раствора известняком. Содержание Zn в таком реагенте составляло 41%. После нейтрализации раствор отделяли от осадка фильтрацией и вместе со сгущенным продуктом пульпы АОВ направляли на ГТО.

Гидротермальную обработку во всех опытах (по прототипу и предлагаемому) проводили в лабораторном автоклаве в одинаковых условиях: температура 180°С, продолжительность 1 час. Скорость сгущения конечной пульпы определяли экспериментами в литровом цилиндре по скорости перемещения границы раздела фаз на «активном» участке, т.е. в зоне свободного осаждения частиц. Сгущение проводили при комнатной температуре без добавления флокулянтов.

Конечные твердые продукты анализировали на содержание металлов. По результатам анализа продуктов рассчитывали показатели извлечения в конечный медный концентрат меди, золота и серебра. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице.

Данные показывают, что предлагаемый способ характеризуется высокими извлечениями благородных металлов в конечный продукт - медный концентрат. Извлечение золота возрастает на 6,5-8%, серебра более чем на 40% абс. За счет менее устойчивой пены при нейтрализации кислоты в растворе (а не в пульпе) продолжительность процесса может быть сокращена как минимум в 1,5 раза. При этом степень сокращения материала не уменьшается, а даже несколько возрастает, содержание меди в медном концентрате увеличивается на 1,2-1,5% абс.

Предлагаемый способ обеспечивает высокие показатели обезвоживания конечных пульп, поскольку в пульпе, поступающей на гидротермальную обработку, отсутствует мелкодисперсный гипс, образовавшийся на нейтрализации. Скорость осаждения частиц при сгущении увеличивается в 6-7 раз.

1. Способ переработки медно-цинковых промпродуктов, содержащих благородные металлы, включающий окислительное автоклавное выщелачивание при температуре 160-200°С в серно-кислой среде под давлением кислорода, нейтрализацию избыточной кислоты реагентом нейтрализатором, гидротермальную обработку нейтрализованной пульпы в автоклаве при 160-200°С, отделение осадка от раствора с формированием обогащенного медного концентрата, содержащего благородные металлы, и цинкового раствора, отличающийся тем, что нейтрализацию избыточной кислоты ведут из предварительно отделенной от твердой фазы жидкой фазы пульпы окислительного автоклавного выщелачивания с выделением отвального гипсового кека, отделенный от отвального гипсового кека раствор смешивают с твердой фазой пульпы окислительного автоклавного выщелачивания с получением нейтрализованной пульпы, которую направляют на гидротермальную обработку.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве реагента нейтрализатора используют цинксодержащий полупродукт, полученный из цинкового раствора осаждением.

www.findpatent.ru

описание, особенности, виды и применение

Акриловый гипс отмечает пятидесятилетие утилитарного использования. Детали декоративной отделки интерьера с имитацией природного гипса и поделочного камня используют строители и дизайнеры.

Незамысловатая технология позволит организовать собственный бизнес по изготовлению приятных глазу и полезных делу вещиц для жилых домов и для модниц. Добыча поделочных камней контролируется государством. Пластик, наполненный колерной пастой и щебеночной пылью, создаст имитацию изделия из горных сокровищ.

Исходные сведения

Другое название, четче отражающее состав акрилового гипса – пластикрит. Потому что состоит из веществ искусственного происхождения – полимеров ММА и ПММА.

Запатентован ПММА 90 лет назад. В обиходе полимер известен как органическое стекло. Компонентами искусственного гипса выступают акриловые смолы и вода. Состав из воды из акриловых смол и порошка называют смолой холодного отверждения. Для получения твердого изделия не требуется нагрев.

Исходное сырье – мономеры, относятся к веществам третьего класса опасности для окружающей среды. Но после завершения процесса полимеризации в акриловом изделии свободный мономер не обнаруживается, поэтому готовое произведение из акрилового гипса безопасно для человека.

Обоснование преимущества

Хрупкость изделиям из природных материалов сообщают поры. Изделия из натурального гипса дают усадку. Алебастр засыхает мгновенно.

Этих недостатков лишен акриловый гипс:

  • процесс полимеризации растянут по времени;
  • усадка поделочного материала отсутствует;
  • отсутствует риск возникновения пузырьков при формовке.

Строительные магазины страны предлагают покупателям акриловый гипс Ecoresin simil ceramica, что на русском языке сокращено до названия «Экорезин». Технологичное вещество для рукоделия. Порошок смешивается с водой в пропорции по инструкции. Перемешивать надо в течение двух минут. Потом перелить смесь в формовочные силиконовые объемы и через час вынимать. Далее готовую отливку допустимо покрыть красками и лаком. Технология подходит для изготовления сувениров, вазочек и декоративных панно.

Рецептурная часть

Акриловая масса для изготовления декоративных изделий формируется из двух или из трех компонентов:

1. Полимерный порошок и вода.

2. Акриловая смола, бесцветный полимер и отвердитель.

Улучшить декоративные качества гипсовых изделий и предотвратить увлажнение помогает акриловый лак для гипса. Защитная лаковая пленка не коробится и не отслаивается из-за перепада температур. Солнечные лучи не разрушают покрытие и изделие.

Минус большинства покрытий – «химический» запах из-за испарения компонентов. У акрилового лака отсутствуют запахи.

Нанесенное на поверхность вещество высыхает за минуты, скорость сушки связана с температурой и влажностью воздуха. Но присутствует нюанс. Акриловый лак на водной основе начинает через некоторое время липнуть. Поэтому для гипсовых изделий предпочтительнее применять полиуретановые лаки.

Применение

В условиях страны, где зима длится 6-7 месяцев, применение морозостойкого и влагостойкого акрилового гипса уместно и оправдано для отделки наружных стен зданий.

Но для внутренней отделки применимы отделочные плитки, потолочные розетки и фурнитура из акрилового гипса.

Домашним мастерам

Акриловый гипс своими руками способен замесить человек с минимальным строительным опытом.

Подготовку начинают с температуры воздуха в рабочем пространстве. По санитарным нормам в производственном объеме годные показания градусника равны плюс 15° Цельсия. Пересечение указанного предела уменьшает скорость полимеризации по экспоненте. Например, снижение на 5 градусов увеличит время ожидания готового изделия в пять раз.

Излишки влаги вредят процессу полимеризации, увеличивают время готовки и корректируют цвет задуманного изделия. Компоненты перед замесом без подогрева сушат на сухой доске натурального дерева или на чистой бумаге. Недопустимо размещать сушильную поверхность на радиаторах отопления или в духовом шкафу.

Емкость для залива композиционного состава называют матрицей. Чтобы исходный материал не прилипал, рабочую поверхность формовочной посуды смазывают веществом – разделителем.

Акриловый гипс замешивают в пластиковой таре. Сначала в тару наливают смолу, затем насыпают полимер.

Дело в соразмерности

Здесь полезно следовать пропорциям. На глазок измерение недопустимо.

Примем весь комплект за 10 частей: 7 долей смолы и 3 доли порошка. Соотношение для первоначального приготовления: 6 частей смолы и 3 части порошка. Аккуратно и тщательно перемешивать, добиваясь консистенции «как на блины – без комочков». Время ожидания полного внедрения порошка в смолу принять равным одному часу при условии комфортной температуры в месте работы.

Теперь время использовать отложенную седьмую часть смолы; к компоненту в отдельной таре добавляют отвердитель; перемешивают, ждут полного растворения отвердителя и добавляют в подготовленный раствор.

Пропорции в килограммах:

  • 1,8 кг смолы.
  • 0,9 кг акрила в порошке.
  • Вес подготовленного состава 2,7 кг.
  • Отвердителя берут 2% веса готовой смеси - 2,7 кг * 2% = 54 грамма.

В отдельную пластиковую тару наливаем 300 граммов остатков смолы, добавляем 54 грамма отвердителя. Методом трясения убеждают отвердитель раствориться без остатка. Полученные 354 грамма смеси вливают в подготовленный раствор и перемешивают.

Действовать следует споро. При теплой атмосфере полимеризация завершится за полчаса. Если изделие подразумевается цветным, то примешивают пасту требуемого цвета. Для избегания эффекта пластика в формовочную массу добавляют речной промытый песок, мраморные конкременты; алюминиевую пудру или щебень мелких фракций.

Изделия небольших форматов затвердеют окончательно за 2 часа после заливки смеси в формовочную емкость. Габаритные плитки, столешницы и колонны «сохнут» сутки.

Техника безопасности

Перед началом работ обеспечьте вентиляцию помещения. Наденьте хлопчатобумажную одежду. Примите меры защиты: на руки - резиновые перчатки, на глаза – очки как у пловцов, на нос и рот - респиратор. По окончании работ перчатки выбросить, так как отмывать – дороже. Если очки не предотвратили попадание компонентов акрилового гипса в глаза, следует бросить занятие и немедленно промывать глаза в проточной воде не менее 15 минут.

Сыпучие и жидкие вещества хранят в герметичной таре с плотной крышкой. Если домашний умелец приобрел смолу в упаковке и материал использовал не на 100%, то остатки можно на балконе или в гараже хранить 12 месяцев. Смола переносит уральские морозы. В жилом пространстве хранить расходный компонент не надо.

Вторая составляющая акрилового гипса - отвердитель - возгорается. Поэтому компонент хранят в прохладе и во влажном состоянии.

Соблюдение этих простых и понятных правил поможет увлекательно провести свободное время за изготовлением предметов интерьера из искусственного гипса.

fb.ru

Производство гипсовых вяжущих -

Фирмы Кнауф и Бабкок-БШХ получают высокообожженное или многофазовое гипсовое вяжущее в колосниковой печи (рис. 5). На движущуюся со скоростью 20—35 м/ч колосниковую решетку послойно поступает гипсовый камень четырех фракций. Нижний слой, наиболее мелкий (4—11 мм), обжигагается при температуре 300°С. верхний, наиболее крупный (40—60 мм), — при 700°С. Материал при обжиге не истирается, поэтому практически нет необходимости устанавливать обеспыливающие устройства. Термическая эффективность колосниковой печи, по данным фирм, превышает 70%.

На некоторых зарубежных заводах применяют печи кипящего слоя для изготовления полуводного, а чаще многофазового гипсового вяжущего. Фирма Ламбер Индустри использует печи кипящего слоя производительностью 40—50 т/ч, отличающиеся, по данным фирмы, высокой тепловой эффективностью.

Японские специалисты предлагают порошкообразное гипсовое сырье обжигать в кипящем слое твердых частиц: получается вяжущее — в основном полуводный гипс или ангидрит.

Производство а-полугидрата из природного гипса, как известно, осуществляется путем обработки исходного сырья под давлением в автоклаве или варкой при атмосферном давлении в солевых растворах в интервале температур 80—150°С. Промышленное значение имеет в основном автоклавный способ: гипсовый камень фракции 150—300 мм обрабатывают в горизонтальных автоклавах периодического действия в течение 4 ч при температуре 130—135°С. Смесь а-полугидрата с p-полугидратом используют в качестве формовочных ВЯЖУЩИХ, в машиностроении, медицине и т. д.

Целесообразность использования гипсосодержашнх отходов, прежде всего фосфогипса, для производства различных видов гипсовых вяжущих, в цементной промышленности в качестве минерализатора н регулятора схватывания цемента. в сельском хозяйстве для химической мелиорации почв, подтверждается. как сказано выше, экономическими и экологическими соображениями.

Есть определенные сложности в производстве гипсовых вяжущих из фосфогипса. Фирма Кнауф считает, что оно будет иметь преимущества при следующих условиях:

отдаленности завода по переработке Фосфогипса от месторождений природного гипсового сырья;

расположении предприятия по переработке фосфогипса непосредственно v завода фосфорной кислоты (решается проблема транспорта н сброса сточных вод) и недалеко от организаций — потребителей выпускаемых нм изделий;

согласованности процессов переработки фосфогипса н производства фосфорной кислоты.

Обогащение (очистка) исходного фосфогипса, т. е. подготовка его к переработке на вяжущее осуществляется способами: флотацией, проделкой и перекристаллизацией. Для гепсифцкации процесса обогащения различные химические добавки, применяют аппараты для центрифугирования, фильтрации, сушки, выпарки и др. Подготовка и обогащение фосфогипса для изготовления гипсовых вяжущих усложнилась в связи с тем, что наряду с применением рапсе классического способа производства фосфорной кислоты по дигидратному одностадийному методу Прейона в последнее время развиваются двухстадийные способы: ниссан-процесс

Способы обогащения гипсосодержащих отходов зависят также от выбранной схемы производства гипсовых вяжущих. Фирмы Кнауф (ФРГ), Рон-Пулепк, Эр Индустри (Франция), некоторые японские213 изготовляют из фосфогипса Р-полуводиый гипс и ангидрит открытым способом. Фирмы Джиулини (АО Бабкок-БШХ), Зальцгиттер (ФРГ) и ряд японских перерабатывают фосфогипс на высокопрочные гипсовые вяжущие автоклавным способом 14-21.

Фирма Кнауф предлагает три различные схемы производства гипсовых вяжуших под названием Киауф-процессы SI, SII и SIII (рис. 6)9. По схеме Кнауф SI исходным сырьевым материалом служит фосфогипс-дигидрат, а конечным продуктом является (3-полуводный гипс, который применяют для изготовления различных элементов — гипсокартонных листов, декоративных изделий, плит с пазогребневымн гранями и др. По схеме Кнауф SII из фосфогипса-дигидрата получают штукатурный (многофазовый) гипс, состоящий на одну треть из р-полуводиого гипса и на две трети из обожженного ангидрита. Схема Киауф SIII разработана применительно к одно-и двухступенчатому мокрым способам производства фосфорной кислоты, при которых в качестве фильтрационного кека получается пассивированный полугндрат (главный Прейон-процесс и Процесс Веба — Хими), а конечным продуктом является штукатурный гипс.

Метод Кнауф SI предусматривает очистку фосфогипса флотацией и отмывкой примесей, сушку в сушилках вихревого типа или с косвенным теплообменом, дегидратацию — в гипсоварочных котлах периодического и непрерывного действия. Продукт обжига (3-дилугидрат) подвергается тонкому помолу.

При производстве штукатурных гипсов по методу Кнауф S11 для очистки фосфогипса используют те же агрегаты, но к степени очистки предъявляют менее жесткие требования, так как добавки, вводимые в штукатурным гипс, оказывают положительное нейтрализующее действие на примеси фосфогипса. После сушки фосфогипс гранулируется, например в тарельчатых грануляторах, с частичной гидратацией. Здесь же в массу вводят добавки для связывания фосфатов. После выдержки гранулированного фосфогипса в реакционном силосе его обжигают во вращающихся или колосниковых печах. Гранулированный фосфогипс может быть использован в цементной промышленности или в качестве заполнителя при изготовлении гипсовых панелей.

Обожженные гранулы размалывают в штукатурный гипс. В зависимости от области применения и требований потребителя в вяжущее вводят различные химические и минеральные добавки, легкие заполнители.

При переработке фосфогипса-полугидрата по схеме Кнауф S11I отпадает необходимость его флотации и промывки. Поступающий непосредственно из фильтра отделения фосфорной кислоты полугидрат перекристаллизовывается в кусковой продукт в результате добавления к нему незначительных количеств определенных компонентов. Благодаря этому устраняется тикстрования и связываются вредные примеси. После промежуточного складирования окускованного фосфогипса в реакторе- силосе его обжигают и размалывают в таких же установках, какие работают по схеме Кнауф S11. Готовый продукт имеет то же назначение, что и получаемый по методу Кнауф SII.

По схеме Кнауф S11 налажено производство штукатурного гипса в городе Кастроп-Рауксель (ФРГ), по схеме Кнауф S111 работает завод штукатурного пшеа производительностью 200 тыс. т в г. Энжнс (Бельгия). В г. Эмбсен (ФРГ) есть предприятие по производству штукатурного гипса методами Кнауф SII и Кнауф S111 с переработкой 120 тыс. тони сыгого фосфогипса-полугидрата.

По способу французской фирмы Эр индустри Р-полугидрат получают путем термической обработки очищенного и нейтрализованного фосфогипса — двугидрата в трех последовательно расположенных аппаратах для обработки материалов во взвешенном состоянии (рис. 7). В первом аппарате фосфогипс с начальной влажностью 15—18% сушится, во втором обжигается, а в третьем стабилизируется кристаллическая структура полугидрата. Отходящие фазы перед дымовой трубой проходят через установку мокрой очистки.

В Японии гипсовые вяжущие изготовляют из фосфогипса способом ниссан, а также из гипсосодржащих попутных продуктов обессеривания отходящих газов. Фосфогипс промывают и очищают, фильтруют, подвергают скоростной сушке во взвешенном состоянии, затем дегидратации в больших Барочных котлах или печах с кипящим слоем.

В Великобритании фирма Ай-Си-Ай

Фирма Бабкок-БШХ разработала технологию получения растворимого ангидрита (ангидрит-SJlI) с использованием для сушки трубы-сушилки, а для обжига и охлаждения — специального барабанного кальматора. Технология с вращающейся печью для этих целей, по мнению фирмы, менее экономична.

Значительный интерес представляет гидротермальный (автоклавный) способ переработки фосфогипса на высокопрочное гипсовое вяжущее в жидкой среде. За рубежом такой способ разработан в ФРГ фирмой Джнулннп, а аппаратурное оформление процесса осуществлено фирмой Бабкок-БШХ (рис. 8).

Отмытый фосфогипс в виде пульпы с соотношением твердой и жидкой фаз 1 : 1 (по массе) подается насосом з проходной автоклав, где в присутствии органических и неорганических добавок и регуляторов кристаллизации при температуре свыше 12(ГС образуются кристаллы о-полугидрата сульфата кальция. Обезвоженный в специальном фильтре шлам а-полугидрата с влажностью 15—20% может быть использован непосредственно для формования изделий. Если нужно получить его в виде гранул или порошка, то промежуточный продукт сушат и размалывают. По такому способу в ФРГ работают два завода производительностью 120 (с 1966 г.) и 200 (с 1973 г.) т/сут. В Ирландии с 1975 т. работает завод мощностью 300 т/сут фирмы Воолбоард Мепыофскчурс.

В ФРГ, Японии, Великобритании и других странах ведутся работы по совершенствованию технологии высокопрочных гипсовых вяжущих (о-полугидрата) из отходов промышленности, в частности по улучшению способов очистки, гидротермальной обработки и изысканию активизаторов этих процессов. Фирмой Джиулнин предложен способ эффективной очистки фосфогипса от растворимых и нерастворимых органических и неорганических примесей методом гидросепарации с введением в шлам с pH

alyos.ru

Способ получения гипсовой древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью и способ получения гипсового древесноволокнистого листа с повышенной водостойкостью

Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому древесноволокнистому материалу, в частности к гипсовому древесноволокнистому листу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. Способ получения указанного материала включает добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана. Охарактеризован также способ получения гипсового древесноволокнистого листа. Технический результат: повышение водостойкости. 2 с. и 38 з.п. ф-лы, 1 табл.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому/древесноволокнистому материалу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. В частности, данное изобретение относится к силиконовой, пропитанной гипсом/древесным волокном строительной панели, обладающей повышенной водной устойчивостью за счет добавления эмульсии силоксана и эмульсии катализатора к гипсу и древесному волокну в ходе процесса изготовления панели. ОБОСНОВАНИЕ И ПРЕДШЕСТВУЮЩАЯ ТЕХНИКА Некоторые свойства гипса (дигидрата сульфата кальция) делают его очень популярным для применения в изготовлении промышленной и строительной продукции; особенно гипсовой сухой штукатурки. Он представляет собой существующее в достаточном количестве и обычно не дорогостоящее сырье, которому посредством дегидратации и повторной гидратации могут быть литьем, прессованием или другим способом приданы пригодные для использования формы. Он также не горюч и сравнительно стабилен в размерах при воздействии влаги. Однако поскольку это хрупкий, кристаллический материал, обладающий сравнительно низкой прочностью на растяжение и изгиб, его использование обычно ограничивается не конструкционными, не несущими нагрузку и не выдерживающими удар применениями. Гипсовая панель, известная также как штукатурная плита или сухая стена, состоит из регидратированной гипсовой внутренней части, зажатой между поверхностными листами из многослойного обойного покрытия, и используется в основном для нанесения на внутренние стены и потолок. Из-за свойств этого внутреннего гипсового слоя, проявляемых в хрупкости и плохом удерживании гвоздей и шурупов, обычная сухая стена сама по себе не может выдерживать тяжелые нагрузки или выносить значительный удар. Соответственно, предпринимаются попытки найти способы повышения прочности на растяжение, изгиб, удерживание гвоздей и шурупов и сопротивления удару для уже давно существующих алебастров и строительной продукции. Другим легкодоступным и возможным материалом, который также широко используется в строительной продукции, является лигноцеллюлозный материал, особенно в форме древесных или бумажных волокон. Например, вдобавок к пиломатериалам, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, тонкая многослойная плита, клееная фанера и "твердая" плита (древесноволокнистая плита высокой плотности) представляют некоторые формы продукции при переработке лигноцеллюлозного материала, используемые в строительной индустрии. Такие материалы обладают большей прочностью на растяжение и изгиб, чем гипс. Однако они также обычно более дорогие, обладают плохой огнестойкостью и часто подвержены разбуханию или короблению при воздействии сырости. Поэтому требуются также возможные способы улучшения лимитирующих такое применение свойств строительной продукции, изготовленной из целлюлозного материала. Первоначальные попытки объединить благоприятные свойства гипса и целлюлозных волокон, особенно древесных волокон, имели весьма ограниченный успех. Попытки добавить целлюлозные волокна (или в сущности другие волокна) во внутренний слой из алебастра и/или штукатурной плиты в основном не давали или давали незначительный рост прочности по причине невозможности до сих пор достигнуть какой-либо существенной связи между волокнами и гипсом. В патентах США 4328178; 4239716; 4392896 и 4645548 описаны последние примеры, где древесные волокна или другие природные волокна примешивали к суспензии наружной штукатурки (полугидрат сульфата кальция), чтобы служили в качестве армирующего вещества для регидратированного листа сухой штукатурки или тому подобного. В патенте США 4734163 предложен способ, по которому сырьевой или не кальцинированный гипс тонко размалывают и увлажняют, смешивая с 5-10% бумажной массой. Кашицу частично осушают, превращая в кек, и затем обезвоживают под грузовым валиком до тех пор, пока соотношение воды/твердого вещества не станет менее 0,4. Кек режут на необработанные листы, которые, после подравнивания и разрезания, складывают в штабель между двойными стальными плитами и помещают в автоклав. Температуру в автоклаве поднимают приблизительно до 140oС для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Во время последующего дифференциального охлаждения листов резервуара полугидрат регидратируется обратно до дигидрата (гипса) и обеспечивает целостность листа. Затем листы сушат и отделывают, как необходимо. В патенте США 5320677, зарегистрированном Baig"ом, описаны композиционный продукт и способ получения продукта, по которому разбавленную суспензию частиц гипса и древесных волокон нагревают под давлением для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Древесные волокна имеют на поверхности поры или пустоты и кристаллы альфа-полугидрата образуются внутри, на и вокруг пустот и пор древесных волокон. Затем нагретую суспензию обезвоживают для получения кека, преимущественно используя оборудование, подобное оборудованию для изготовления бумаги, и до того, как суспензия остынет в достаточной мере - для регидратации полугидрата до гипса, как прессуют в листы заданной конфигурации. Прессованный кек охлаждают и полугидрат регидратируется до гипса, образуя стабильные в размерах, прочные и полезные строительные плиты. После чего плиту подравнивают и сушат. Описанный в патенте 5320677 способ отличается от предшествующих способов тем, что кальцинирование гипса происходит в присутствии древесных волокон, пока гипс находится в форме разбавленной суспензии, так что суспензия размачивает древесные волокна, перенося растворенный гипс в пустоты волокон, и кальцинирование приводит к образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция непосредственно внутри и вокруг пустот. Эта продукция, известная из предшествующего уровня техники, такая как обычный гипсокартонный лист, гипсовый пустотелый камень, гипсовый пустотелый блок, гипсовые отливки и тому подобное, обладает относительно низкой устойчивостью к воде. Когда обычный гипсокартонный лист, к примеру, погружают в воду, лист быстро поглощает значительное количество воды и теряет большую часть своей прочности. Имеющиеся в наличии тесты демонстрируют, что когда 2" х 4" цилиндр материала с гипсовым внутренним листом погружают в воду приблизительно при 70oF (21.11oC, см. 4 стр. ориг., строка 28) для цилиндра наблюдается 36% абсорбция воды после погружения на 40 минут. Позднее было предпринято множество попыток повысить водную устойчивость гипсовой продукции. Эти попытки охватывают включение водостойких материалов, таких как металлические мыла, асфальты, силоксаны, резины и т.д., в суспензию полугидрата сульфата кальция. Они включают также попытки покрытия конечного гипсового продукта водостойкими пленками или слоями. Один конкретный пример последних попыток сделать гипс полностью водонепроницаемым путем добавления водоотталкивающих веществ описан в патенте 2198776, заявленном King"ом и Camp"ом. В нем описано включение парафина, силоксана, асфальта и т.д. в водную суспензию путем распыления расплавленного вещества в суспензии. Цель данного изобретения состоит в получении гипсовой древесноволокнистой листовой продукции, обладающей прочностью и стабильностью в линейных размерах по типу продукции, описанной в патенте США 5320677 и имеющей повышенную водостойкость. Настоящим изобретением предложен способ получения гипсокартонной листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, который включает; добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, указанная эмульсия силоксана стабильна в условиях, при которых суспензия эксплуатируется; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды и высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа к температуре, достаточной для отверждения указанного силоксана. Главная цель данного изобретения состоит в получении гипсового строительного листа, обладающего улучшенной водостойкостью, который формуется путем объединения гипса с другим веществом, обладающим большей прочностью, таким как древесное волокно, и содержащего силиконовый полимер, однородно диспергированный в указанном листе, для обеспечения более стойкой строительной продукции, обладающей повышенной стойкостью к воде и другим формам влаги. Связанная с этим задача состоит в разработке способа получения такого гипсового строительного листа, по которому водную эмульсию силоксана, и, предпочтительно, водную эмульсию катализатора, применяемого для отверждения указанного силоксана, добавляют к нагретой эмульсии полугидрата сульфата кальция и другого вещества, обладающего более высоким сопротивлением, такого как древесное волокно, где указанная нагретая силоксансодержащая эмульсия поступает на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который затем обрабатывают, получая гипсовый листовой продукт. Более специфическая задача данного изобретения состоит в разработке безбумажного листового материала для обшивки стен, обладающего одинаково хорошей прочностью, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, в течение всего времени его расширения; который более стабилен в размерах и который более водостойкий, т.е. сохраняет свою прочность даже при воздействии воды; огнестойкий и который может быть произведен при разумных затратах. Основные цели достигаются согласно данному изобретению путем добавления водной эмульсии силоксана к разбавленной нагретой суспензии полугидрата сульфата кальция и частицы-хозяина упрочняющего вещества, подачей нагретой эмульсии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают и прессуют, получая лист до того, как полугидрат полностью регидратируется до гипса. Основные задачи предпочтительно реализуются согласно данному изобретению путем добавления эмульсии силоксана, стабилизированной катионным эмульгатором, и, предпочтительно, эмульсии катализатора, также стабилизированной катионным эмульгатором, к горячей разбавленной суспензии сульфатно-кальциевого материала, кальцинированного в условиях, дающих игольчатые кристаллы альфа-полугидрата внутри и вокруг пустот частицы-хозяина, повышающего прочность вещества, подачей суспензии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают с минимальными потерями эмульсий силоксана и катализатора. Кек прессуют, чтобы сформовать лист до полной регидратации полугидрата до гипса, после чего лист сушат в условиях, вызывающих отверждение силоксана внутри листа. Найдено, что добавление эмульсий силоксана/катализатора к суспензии улучшает водостойкость листа. Термин "гипс", как использован здесь, означает сульфат кальция в стабильном состоянии дигидрата, т.е. СаSO4х2Н2О, и включает распространенный в природе минерал, синтетически полученные эквиваленты и дигидратное соединение, полученное гидратацией полугидрата сульфата кальция (штукатурки) или ангидрит. Термин "сульфатно-кальциевый материал", как использован здесь, означает сульфат кальция в любой из его форм, а именно ангидрит сульфата кальция, полугидрат сульфата кальция, дигидрат сульфата кальция и их смеси. Подразумевается, что термин "частица-хозяин" включает любую микроскопическую частицу, такую как волокно, опилки или стружка, отличающегося от гипса вещества. Частица, которая обычно не растворима в жидкости суспензии, должна также иметь в себе доступные пустоты; либо углубления, трещины, щели, внутренние пустоты или другие поверхностные дефекты, которые проницаемы для суспензионного растворителя и внутри которых могут образовываться кристаллы сульфата кальция. Желательно также, чтобы такие пустоты были больше значительной части частиц; очевидно, что более многочисленные и лучше расположенные пустоты, большие по размерам и более геометрически стабильные, будут служить физической связью между гипсом частицей-хозяином. Вещество частицы-хозяина должно обладать заданными свойствами, отсутствующими у гипса, и, предпочтительно, по меньшей мере большей прочностью на растяжение и изгиб. Лигно-целлюлозное волокно, особенно древесное волокно, служит примером частицы-хозяина, особенно хорошо подходящей для композиционного материала и способа по данному изобретению. Поэтому, для удобства, вместо более широкого термина часто используется далее термин древесное волокно(а), который не рассматривается при этом в качестве ограничивающего для материала и/или частиц, определяемых как "частица-хозяин". Подразумевается, что термин "гипс/древесное волокно", обозначаемый иногда "GWF", как использован здесь, включает смесь сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, т.е. древесных волокон, используемых для получения листов, в которых по меньшей мере часть сульфатно-кальциевого материала находится в форме игольчатых кристаллов дигидрата сульфата кальция, расположенных внутри или вокруг пустот частиц-хозяина, где кристаллы дигидрата образуются на месте путем гидратации игольчатых кристаллов полугидрата сульфата кальция внутри или вокруг пустот указанных частиц. GWF-плиты предпочтительно получают по способу патента США 5320677. Термин "силоксан", как использован здесь, означает низкомолекулярный силоксан, модифицированный водородом, приспособленный к полимеризации в силиконе. Термин "эмульсия силоксана", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или большего числа таких силоксанов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия силоксана должна включать силоксан, адаптированный к отверждению или полимеризации силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта. Термин "эмульсия катализатора", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или более катализаторов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия катализатора должна включать катализатор, который приспособлен для ускорения отверждения силоксана до силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта. Как силоксан, так и катализатор должны быть инертны в отношении гипса и древесных волокон, из которых изготавливается продукция. Как силоксан, так и катализатор должны быть в форме эмульсий, стабильных при температуре и электролитических условиях, при которых суспензия полугидрата/древесного волокна выходит из процесса кальцинирования, при котором гипс превращается в альфа-полугидрат сульфата кальция. Силоксан должен быть адаптирован для отверждения при температуре внутреннего слоя, достигаемой листом во время окончательной сушки продукции. Еще более важно, что эмульсии не только должны быть стабильны в присутствии различных добавок, используемых для регулирования кристаллизации полугидрата, и разнообразных ускорителей или замедлителей, используемых для регулирования процесса, с помощью которого осуществляется регидратация гипса, но эмульсии не должны мешать оперировать этими добавками. Наиболее важно, что большая часть эмульсий должна прилипать к частицам гипса/древесного волокна во время технологического процесса, при котором суспензию обезвоживают для удаления большей части воды и формования кека, чтобы избежать потерь эмульсий с водой, удаляемой из суспензии. В предпочтительном варианте воплощения как эмульсию силоксана, так и эмульсию катализатора стабилизируют путем использования подходящего катионного эмульгатора, такого как катионный четвертичный амин, или стабилизируют неионным эмульгатором с высоким показателем HLB, таким как блок-полиол. По способу некальцинированный гипс и частицы-хозяина смешивают с достаточным количеством жидкости для получения разбавленной суспензии, которую затем нагревают под давлением для кальцинирования гипса превращением его в альфа-полугидрат сульфата кальция. Несмотря на то, что микромеханизмы изобретения полностью не понятны, предполагается, что растворитель разбавленной суспензии смачивает частицу-хозяина, перенося растворенный сульфат кальция внутрь пустот. В конечном счете полугидрат образует зародыши и принимает форму кристаллов, преимущественно игольчатых кристаллов, непосредственно на месте, внутри и вокруг пустот частицы-хозяина. При желании к суспензии могут быть добавлены модификаторы кристаллизации. Образующаяся композиция представляет собой хозяина, физически соединенного с кристаллами сульфата кальция. Это сцепление не только создает хорошую связь между сульфатом кальция и упрочняющей частицей-хозяином, но и предотвращает миграцию сульфата кальция наружу из частицы-хозяина, когда впоследствии полугидрат регидратируют до дигидрата (гипса). Множество таких композиционных частиц образует массу материала, которая может быть уплотнена, спрессована в листы, отливы, слеплена, сплавлена или другим способом подвергнута формованию до заданной формы перед окончательным схватыванием. После окончательного схватывания композиционный материал не может быть разрезан, обработан зубилом, распилен, просверлен и механически обработан иным способом. Кроме того, он обладает требуемой огнестойкостью и стабильностью в размерах, характерных для гипса, плюс некоторое улучшение свойств (особенно прочности и ударной вязкости), вносимое веществом частицы-хозяина. Согласно предпочтительному способу воплощения изобретения частица-хозяин представляет собой бумажное волокно. Процесс изготовления композиционного материала из гипса/древесного волокна, по изобретению, начинается со смешения приблизительно от 0,5 до 30% и, предпочтительно, от 3 до 20% по весу, древесных волокон с дополняющим до нужного количества, размолотым, но не кальцинированным, гипсом. Сухую смесь объединяют с достаточным количеством жидкости, предпочтительно с водой, до получения разбавленной суспензии, содержащей порядка 70-95 вес.% воды. Суспензию обрабатывают в резервуаре высокого давления при температуре, достаточной для превращения гипса в полугидрат сульфата кальция. Желательно непрерывно перемешивать суспензию путем слабого шевеления или размешивания, чтобы разрушить любые комки волокон и удержать все частицы в суспензии. После образования полугидрата и осаждения раствора в виде кристаллов полугидрата давление на суспензию продукта ослабляется, когда суспензию извлекают из автоклава и добавляют к суспензии эмульсию силоксана и другие требуемые добавки. Все еще горячая суспензия поступает через напорный ящик на транспортер для получения асбестового картона, на котором формуется кек. С помощью этого транспортера из кека может быть удалено до 90% несвязанной воды. В результате удаления воды кек охлаждается до температуры, при которой возможно начало регидратации. Однако может все же возникнуть необходимость обеспечения дополнительного внешнего охлаждения для достаточного снижения температуры с тем, чтобы завершить регидратацию за приемлемое время. Перед протеканием экстенсивной регидратации кек предпочтительно влажно спрессовать в лист заданной толщины и/или плотности. Если листу должна быть придана специальная поверхностная текстура или требуется отделка ламинированной поверхности, предпочтительно проводить ее во время или после данной стадии процесса. Во время влажного прессования, которое обычно происходит с постепенным увеличением давления для сохранения целостности продукта, происходят две вещи. Дополнительная вода, к примеру порядка 50-60% остаточной воды, удаляется. Как следствие дополнительного удаления воды, кек добавочно охлаждается до температуры, при которой происходит быстрая регидратация. Полугидрат сульфата кальция регидратируется до гипса, так что игольчатые кристаллы полугидрата кальция превращаются в кристаллы гипса непосредственно на месте, внутри и вокруг древесных волокон. После завершения регидратации листы могут быть разрезаны и выровнены, при желании, и затем отправлены в сушильную камеру для сушки. Предпочтительно, поддерживать температуру сушки ниже достаточной для того, чтобы избежать рекальцинирования какой-либо части гипса на поверхности, но выше достаточной для ускорения отверждения силоксана. С целью достижения максимального повышения водостойкости считается необходимым применение эмульсии силоксана, которая стабильна в GWF-суспензии при температуре и в химической среде, существующих во время превращения суспензии в кек, формования и обезвоживания. Стабильность эмульсии силоксана значительно повышается при использовании либо подходящего катионного эмульгатора, либо при использовании неионного эмульгатора, имеющего высокое HLB-показателя в эмульсии силоксана. Найдено, что недостаточно стабильные эмульсии силоксана дают GWF-листы с плохой водостойкостью. Предпочтительно, выбранные силоксан и катализатор должны иметь скорость отверждения, достаточную для затвердевания силоксана внутри GWF-листа к моменту высыхания листа. Композиционный лист из гипса/древесного волокна изготавливают согласно следующему способу, предлагающему GWF-лист, обладающий улучшенной водостойкостью, равно как синергетической комбинацией заданных свойств, представленных плитами предшествующего уровня техники, например, плитами, изготовленными по способу патента США 5320677. Поскольку листы по данному изобретению обладают улучшенной водостойкостью, они дают улучшенную прочность, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, по сравнению с обычными гипсокартонными облицовочным листом и листами из гипса/древесного волокна известного уровня техники. Кроме того, они могут быть получены с некоторым диапазоном плотности и толщины. Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны для специалистов в соответствующей области из последующего более подробного описания изобретения. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ Основной технологический процесс начинается со смешения некальцинированного гипса и частиц-хозяина (например, древесных или бумажных волокон) с водой до образования разбавленной водной суспензии. Источником гипса может служить необогащенная руда или побочный продукт десульфуризации газового канала или производства фосфорной кислоты. Гипс должен быть относительно высокой чистоты, например, предпочтительно, не менее порядка 92-96%, и тщательно размолот, к примеру, до 92-96% - минус 100 меш или меньше. Большие частицы могут увеличить время конверсии. Гипс может быть введен либо в форме сухого порошка, либо посредством водной суспензии. Частицей-хозяином служит предпочтительно целлюлозное волокно, которое может происходить из бумажных отходов, древесной массы, древесных стружек и/или другого источника растительного волокна. Предпочтительно, чтобы волокно было с порами, пустотами, трещинами и/или шероховато-отделанной поверхностью так, чтобы его физическая форма обеспечивала доступные щели или пустоты, которые обеспечивают проникновение растворенного сульфата кальция. Во всяком случае источник, к примеру древесная масса, может также требовать предварительной обработки для разрушения комков, отделения частиц слишком большого и слишком малого размера и, в некоторых случаях, предварительной экстракции снижающих прочность материалов и/или загрязняющих веществ, которые могут неблагоприятно воздействовать на кальцинирование гипса; таких как гемицеллюлоза, уксусная кислота и т.д. Размолотый гипс и древесные волокна смешивают с достаточным количеством воды, получая суспензию, содержащую 5-30 вес.% твердых веществ, хотя предпочтительны суспензии, содержащие порядка 5-20 вес.% твердых веществ. Твердые вещества суспензии должны включать порядка 0,5-30 вес.% древесных волокон и, предпочтительно, приблизительно от 3 до 20% древесных волокон, остальное обычно составляет гипс. КОНВЕРСИЯ ДО ПОЛУГИДРАТА Суспензию нагнетают в резервуар высокого давления, снабженный механизмом для непрерывного перемешивания или смешивания. На данном этапе, при желании, к суспензии могут быть добавлены кристаллические модификаторы, такие как органические кислоты для того, чтобы ускорить или замедлить кристаллизацию или снизить температуру кальцинирования. В резервуар вдувают водяной пар для доведения температуры внутри резервуара до 212oF (100oС)-350oF (177oС) при аутогенном давлении; нижняя граница интервала температур соответствует приблизительно практическому минимуму, при котором дегидрат сульфата кальция будет кальцинироваться до состояния полугидрата в пределах разумного времени, а верхняя граница интервала температур находится около максимальной температуры для прокаливаемого полугидрата без риска вызвать превращение некоторого количества полугидрата сульфата кальция в ангидрит. Температура автоклава предпочтительно соответствует порядка 285oF (140oС)-305oF (152oC). Когда суспензия обрабатывается при этих условиях в течение достаточного периода времени, к примеру, порядка 15 минут, достаточное количество воды отщепляется от молекулы дигидрата сульфата кальция, превращая его в молекулу полугидрата. Растворитель, способствующий при непрерывном перемешивании удержанию частиц в суспензии, будет смачивать открытые пустоты в волокнах хозяина и проникать в них. По мере достижения насыщения раствора полугидрат образует зародыши и начинает принимать форму кристаллов внутри, на поверхности и вокруг пустот и вдоль стенок волокон хозяина. Предполагается, что во время процесса автоклавирования растворенный сульфат кальция проникает в пустоты в древесных волокнах и впоследствии осаждается в виде игольчатых кристаллов полугидрата внутри, на поверхности и вокруг пустот и поверхностей древесных волокон. По завершении конверсии давление автоклава снижают, вводят требуемые добавки, включающие эмульсию силоксана и эмульсию катализатора, обычно через напорный ящик, и суспензию подают на обезвоживающий транспортер. На этой стадии технологического процесса к суспензии могут быть добавлены обычные добавки, включающие ускорители, замедлители, консерванты, средства, придающие огнестойкость и повышающие прочность. Найдено, что некоторые добавки, такие как специфический ускоритель (для ускорения гидратации полугидрата сульфата кальция до гипса) могут заметно влиять на уровень повышения водостойкости, достигаемый эмульсией силоксана. В результате, в качестве ускорителей калий и другие вещества более предпочтительны, чем квасцы. ЭМУЛЬСИИ СИЛОКСАНА Данное изобретение широко рассматривает вопрос повышения водостойкости гипсовых древесноволокнистых листов путем добавления полимеризуемого силоксана в форме стабильной эмульсии к горячей суспензии кальцинированного гипса/древесного волокна, которую затем формуют, обезвоживают, прессуют и сушат в условиях, которые промотируют полимеризацию силоксана до образования поперечно-сшитой силиконовой смолы. Предпочтительно, к суспензии гипс/древесное волокно добавляют промоторы полимеризации силоксана, при которой образуется сильно поперечно-сшитая силиконовая смола, также в форме стабильной эмульсии. Силоксан представляет собой обычно жидкий линейный модифицированный водородом силоксан, но может быть также циклическим водородмодифицированным силоксаном. Такие силоксаны способны образовывать сильно поперечно-сшитые силиконовые смолы. Подобные жидкости хорошо известны специалистам в соответствующей области, выпускаются промышленностью и описаны в патентной литературе. Характерные, линейные модифицированные водородом силоксаны, используемые для практического применения по данному изобретению, описываются следующей общей формулой: RHSiO2/2, где R обозначает насыщенный или ненасыщенный одновалентный углеводородный радикал. В предпочтительном варианте воплощения, R обозначает алкильную группу и наиболее предпочтительно R обозначает метил. В предпочтительном варианте воплощения по данному изобретению силоксановая жидкость представляет собой водородную метил-силоксановую жидкость, такую как жидкость Dow Corning"a 1107, общей формулы (OSiMeH)n, где n=35 и полимер имеет SiМе3-конец, блокированный (согласно приведенной в литературе характеристике продукта Dow Corning"a). Предпочтительно, эмульсию силоксана добавляют к суспензии после ее выпуска из автоклава, преимущественно непосредственно перед напорным ящиком с тем, чтобы обеспечить эмульсии силоксана достаточное время для полного смешения с суспензией до формования кека и стадии обезвоживания по технологическому процессу. Температура суспензии во время добавления эмульсии силоксана не имеет решающего значения, но важно, чтобы эмульсия силоксана оставалась стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия силоксана должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсия силоксана смешивается с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсия силоксана должна оставаться стабильной в присутствии добавок, таких как присутствующие в суспензии ускорители. Эмульсия силоксана должна оставаться стабильной на стадии обезвоживания, а также и на стадии формования листа. Особенно важно, что высокое соотношение силоксана следует поддерживать в кеке во время процесса обезвоживания. При таком высоком удерживании заметное повышение водостойкости придается обычно, когда количество добавленной к суспензии эмульсии силоксана достаточно для обеспечения по меньшей мере порядка 0,1 вес.% силоксана относительно веса всех твердых веществ в суспензии. Для достижения высокого уровня повышения водостойкости желательно использовать порядка 1-2 вес.% силоксана. ЭМУЛЬСИЯ КАТАЛИЗАТОРА Катализатор, используемый для промотирования конверсии водородного метил-силоксана до силиконового полимера, т.е. отверждения силоксана, предпочтительно является водорастворимым. Наиболее предпочтительно основание Бренстеда выбирают из различных первичных аминов. Из соображений, приведенных ниже, предпочтительно выбирать катализатор, способный эмульгировать с применением высоко-ГЛБ-эмульгатора. В результате катализатор не должен быть растворим в воде (например, с целью получения эмульсии типа вода в масле). Предпочтительными катализаторами для использования по данному изобретению являются алифатические первичные амины, включающие алифатические моно-, ди- и полиамины, полученные из жирных и смоляных кислот. Вдобавок к моно- и диалкиламинам используемые катализаторы включают эмульгаторы структуры RNHCHCh3 NН2, где алкильная группа происходит из кокосового, соевого масла и масла из говяжьего сала; или из 9-октилдеценила. Такие материалы отвечают необходимому требованию катализа конверсии силоксана до силикона, а также подобраны так, что они незначительно растворимы в воде. Среди катализаторов, которые могут быть использованы, могут быть упомянуты алифатические амины, выпускаемые Tomah Products, Inc. под марками PA-17 и DA-17, и амин, полученный из кокосового масла, выпускаемый Akzo Nobel Chemicals, Inc. Armeen С. Эмульсию катализатора предпочтительно добавляют к суспензии одновременно с эмульсией силоксана перед напорным ящиком, чтобы обеспечить достаточное время для основательного перемешивания обеих эмульсий с суспензией перед формованием кека и стадией обезвоживания по технологическому процессу. Важно, чтобы эмульсия катализатора была стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия катализатора должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсии смешиваются с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсии должны оставаться устойчивыми в присутствии имеющихся в суспензии добавок, таких как ускорители. Обе эмульсии должны оставаться стабильными в течение обезвоживания, равно как и на стадии формования. Наконец, высокое соотношение обеих эмульсий поддерживают в кеке во время процесса обезвоживания. ЭМУЛЬГАТОР Ключевым аспектом по данному изобретению служит то, что эмульгатор должен придавать температурную устойчивость обеим эмульсиям как силоксана, так и катализатора. Эта температурная стабильность служит решающим фактором гарантии того, что обе эмульсии будут стабильны и не разрушатся в условиях высоких температур в присутствии разнообразных солей и электролитов в GWF-суспензии. Отсутствие такой термической и электролитической стабильности выражается в немедленной полимеризации силоксана с образованием твердого материала, который не может быть полностью диспергирован, нарушая отделку, что характеризует лист, имеющий низкую водостойкость. Основным показателем стабильности эмульсии является температура инверсии фазы (PIT), которая может быть определена как температура, при которой "внутренние или внешние фазы эмульсии внезапно обращаются (например, масло в воде до воды в масле или наоборот)". Показано, что температура инверсии фазы (PIT) неионных эмульгаторов зависит от показателя HLB эмульгатора. Положительная корреляция может быть получена из графика зависимости ГЛБ от PIT с учетом, что вероятная возможность сделать эмульсию стабильной к температуре состоит в том, чтобы использовать неионный эмульгатор большего ГЛБ. Добавление солей снижает PIT, поэтому в присутствии электролитов для получения более стабильной эмульсии требуется неионный эмульгатор с более высоким значением PIT [или более высоким значением ГЛБ]. По своей природе катионные эмульгаторы придают эмульсии большее значение PIT. По данному изобретению эмульгатор может быть либо катионным, либо неионным, хотя катионная система эмульгатора предпочтительна, поскольку в результате приводит к катионно-заряженной эмульсии, и, таким образом, к возрастанию сохранения эмульсии в анионно-заряженном GWF-кеке во время формования кека и процесса обезвоживания. В случае катионного эмульгатора предпочтительным эмульгатором является эмульгатор из четвертичного аммония. Эмульгаторы из четвертичного аммония сохраняют свой положительный заряд в широком интервале рН. Кроме того, эти эмульгаторы дополнительно поддерживают термически стабильные эмульсии. Затем главный критерий выбора подходящего четвертично-аммониевого эмульгатора основан на количестве остаточного первичного амина, выходящего из процесса переработки. Первичные амины являются мощными катализаторами конверсии поли (водород-метилсилоксана) до силикона и присутствие первичного амина может заметно ослабить стабильность данной эмульсии силоксана. Ряд приемлемых четвертичных эмульгаторов испытан на способность увеличивать стабильность эмульсии поли(водород-метилсилоксана). Предпочтительным эмульгатором является катионный эмульгатор жирной кислоты и четвертичного аммония, выпускаемый ICI Emulsifiers под маркой G-265. Ему соответствует величина ГЛБ порядка 33. Эмульгатор G-265 содержит приблизительно 0,9% первичного амина согласно характеристике завода-изготовителя. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. В предпочтительном практическом воплощении данного изобретения, на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают все загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина. При использовании этого механизма регулирования первичный амин оказывается не менее приемлемым для катализа реакции полимеризации силоксана. Это придает эмульсии силоксана большую степень стабильности. В случае неионного эмульгатора ГЛБ-показатель эмульгатора непосредственно связан с термической стабильностью полученной эмульсии. Предпочтительно, чтобы эмульгатор имел высокий показатель ГЛБ, желательно, не менее 20,0 или выше. Предпочтительным неионным эмульгатором является блок-полиол, выпускаемый PPG Industries под маркой Macol 27. Показатель ГЛБ этого эмульгатора составляет 22,0. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ Горячую силоксансодержащую суспензию пропускают через напорный ящик, где происходит распределение суспензии на плоской пористой формующей поверхности для получения кека. Кек обезвоживается упариванием воды при выпускании суспензии из автоклава и прохождением воды через пористую формующую поверхность, предпочтительно с помощью вакуума. Хотя обезвоживание вызывает охлаждение кека, поскольку удаляется возможно большее количество воды, все же температура суспензии продукта остается относительно высокой и перед превращением полугидрата в гипс. В устройстве для обезвоживания удаляется до 90% воды суспензии, остающийся кек содержит при этом порядка 35 вес.% воды. На этой стадии кек состоит из древесных волокон, сцепленных со способными к регидратации кристаллами полугидрата сульфата кальция, и все еще может быть разрушен на отдельные композиционные волокна или включения, сформован, отлит или спрессован для повышения плотности. Формирование кека, высушивание кека предпочтительно выполнять с использованием транспортера для получения асбестового картона по типу транспортера, описанного в патенте США 5320677, являющегося составной частью настоящего открытия. ПРЕССОВАНИЕ И РЕГИДРАТАЦИЯ Обезвоженный кек влажно прессуют в течение нескольких минут для дальнейшего снижения содержания воды и спрессовывают кек до заданной формы, толщины и/или плотности. Хотя экстракция большой массы воды на стадии обезвоживания способствует значительному снижению температуры кека, для достижения заданного уровня за разумный период времени может потребоваться дополнительное внешнее охлаждение. Температуру кека желательно снизить до температуры ниже 120oF (49oС), чтобы могла протекать сравнительно быстрая регидратация. Повторная гидратация рекристаллизует кристаллы альфа-полугидрата в игольчатые кристаллы гипса в местах, физически соединенных с древесными волокнами. В зависимости от ускорителей, замедлителей, кристаллических модификаторов или других добавок, введенных в суспензию, гидратация может занимать всего от нескольких минут до одного часа или более. Благодаря сцеплению игольчатых кристаллов полугидрата с древесными волокнами и удалению большей части жидкого носителя из кека, предотвращается миграция сульфата кальция, оставляя композицию гомогенной. Повторная гидратация осуществляет рекристаллизацию кристаллов полугидрата до кристаллов дигидрата непосредственно на месте, т. е. внутри и вокруг пустот древесных волокон, тем самым сохраняя гомогенность композиции. Рост кристалла также связывает кристаллы сульфата кальция на соседних волокнах, образуя сплошную кристаллическую массу повышенной прочности путем укрепления древесных волокон. После завершения гидратации желательно немедленно высушить композиционную массу для удаления остаточной свободной воды. С другой стороны, гигроскопичные древесные волокна обладают тенденцией удерживать, или даже абсорбировать, несвязанную воду, которая будет испаряться последней. Если покрытие из сульфата кальция полностью застынет до того, как избыточная вода будет удалена, волокна могут сжаться и выдернуться из гипса, когда несвязанная вода испарится. Поэтому для оптимального результата желательно удалить как можно больше избыточной свободной воды из композиционной массы до того, как температура опустится ниже уровня, при котором начинается гидратация. СУШКА Прессованный лист, который обычно содержит около 30 вес.% свободной воды, затем быстро сушат при сравнительно высокой температуре с целью снижения содержания свободной воды в конечном продукте приблизительно до 0,5% или ниже. На стадии сушки важно повысить внутреннюю температуру конечного продукта достаточно высоко за короткий период времени, чтобы ускорить полимеризацию силоксана до силикона. Очевидно, что следует избегать условий сушки, ведущих к кальцинированию гипса. Найдено, что сушку желательно проводить в условиях, при которых продукт достигает внутренней температуры не менее 170oF (77oС), и предпочтительно, внутренней температуры в диапазоне от 170oF (77oС) до 200oF (93oC). Застывший и высушенный лист может быть разрезан и другим образом окончательно обработан согласно заданным техническим условиям. После окончательного отверждения уникальный композиционный материал обладает заданными свойствами, привнесенными обоими его компонентами. Древесные волокна увеличивают прочность, особенно прочность на изгиб, гипсовой матрицы, в то время как гипс действует в качестве покрытия и связующего вещества, защищая древесное волокно, придавая огнестойкость и снижая вспучивание под воздействием влаги. Следующие примеры служат иллюстрацией получения и испытания гипсовой/древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью по данному изобретению. Cледует понимать, что эти примеры приведены только в иллюстративных целях и многие другие виды гипсовой древесноволокнистой продукции, имеющей повышенную водостойкость, могут быть изготовлены с применением подходящих изменений. Пример 1 Следующую эмульсию силоксана, содержащую 5 вес.% силоксана, получают, используя Dow Corning 1107 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше): Вода - 3352,6 г Dow Corning 1107 силоксановое масло - 176,4 г G-265 (100% активность) - 2,7 г Методика: В смеситель из нержавеющей стали вносят Dow Corning 1107. В стеклянный химический стакан добавляют воду и G-265. G-265 становится вязкой жидкостью. Перемешивают воду и G-265 в химическом стакане в течение 10 минут для растворения G-265. G-265 полностью растворяется в воде. Раствор вносят в смеситель. Перемешивают при низкой скорости в течение 60 секунд, используя промышленную мешалку Waring 1-Gallon (3-скоростную модель). Пример 2 Следующую каталитическую эмульсию первичного амина, содержащую 4,9% первичного амина, получают, используя, Tomah DA-17 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше): Вода - 2514,6 г Ледяная уксусная кислота - 13,2 г G-265 (100% активность) - 19,9 г DA-17 (Tomah Products) - 132,3 г Методика: При непрерывном перемешивании магнитной мешалкой 2514,6 г воды нагревают до 70oС (158oF) в химическом стакане для магнитного перемешивания. В этот стакан добавляют 13,2 г ледяной уксусной кислоты и 19,9 г G-265-эмульгатора. К этому раствору при перемешивании добавляют 132,3 г DA-17. Снимают с нагревателя и дают раствору при магнитном перемешивании постепенно охладиться до комнатной температуры. Пример 3 Стандартную GWF-листовую продукцию получают следующим образом. Смесь 85 вес. % некальцинированного GWF-гипса (побочного продукта десульфуризации газового канала) и 15 вес.% волокна, состоящего на 3,75% из бумажного волокна и на 11,25% из волокна древесины хвойных деревьев, добавляют в перемешиваемый автоклав с количеством воды, достаточным для образования эмульсии, содержащей 15 вес.% твердой фазы. Полученную суспензию нагревают под давлением приблизительно до 295oF в течение 15 минут, что позволяет гипсу кальцинироваться с образованием альфа-полугидрата. Давление в суспензии сбрасывают во время выпуска суспензии из автоклава. Происходящее в результате испарение воды охлаждает суспензию приблизительно до 180-212oF. Указанные ниже эмульсии наряду с ускорителями добавляют к суспензии, которую затем нагнетают в напорный ящик формующей линии. Ускорители состоят на 0,5 вес.% из K2SO4 (поташа) и на 1 вес.% из сахара, покрытого дигидратом кальция (как описано, к примеру, в патенте США 3813312), относительно веса общей твердой фазы суспензии. Суспензию распределяют на пористом конвейере, на котором формуется кек. Кек пропускают через вакуумное обезвоживающее устройство, в котором удаляется порядка 60% воды, и смесь суспензия/кек достигает температуры порядка 120oF. Кек прессуют в лист приблизительно 1/2 дюйма толщиной при добавочной вакуумной обработке для удаления еще большего количества воды и охлаждают лист приблизительно до 95oF для лучшей регидратации полугидрата до гипса. После регидратации лист режут на панели и сушат в условиях, приводящих к нагреву внутренней части листа приблизительно до 200oF за короткий период времени. Полученные листы затем испытывают, как указано ниже. Пять листов получают, используя следующие концентрации силоксана (относительно общей твердой фазы суспензии), взятого в форме эмульсии примера 1. В каждом случае к суспензии добавляют эмульсию катализатора примера 2 в количестве, достаточном для получения 15% катализатора по отношению к весу силоксана. Лист 1 - Контроль Лист 2 - 0,5%-силоксан; 15%-катализатор Лист 3 - 1,0%-силоксан; 15%-катализатор Лист 4 - 1,5%-силоксан; 15%-катализатор Лист 5 - 2,0%-силоксан; 15%-катализатор По три образца из каждого листа испытывают на водостойкость. Среднее из трех полученных значений водостойкости приведено в таблице. Значения водостойкости трех образцов близки, что указывает на хорошее распределение эмульсии силоксана внутри листа. Используемый в предшествующих примерах промышленный эмульгатор, G-265, содержит порядка 0,9% первичного амина. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. На практике на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г 10% раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают весь остаточный первичный амин. Показанные и описанные здесь формы воплощения изобретения следует рассматривать только как иллюстративные. Для каждого специалиста в соответствующей области очевидно, что возможны многочисленные измененные варианты, не выходящие за рамки объема изобретения и приложенных пунктов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения гипсовой листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, включающий добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит, по меньшей мере, один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксан-содержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана. 2. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силоксан. 3. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор. 4. Способ по п. 3, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 5. Способ по п. 4, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина. 6. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор. 7. Способ по п. 6, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 8. Способ по п. 1, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 9. Способ по п. 8, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 10. Способ по п. 1, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана. 11. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин. 12. Способ по п. 11, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин. 13. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор. 14. Способ по п. 13, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 15. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор. 16. Способ по п. 15, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 17. Способ по п. 1, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина. 18. Способ по п. 17, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного. 19. Способ по п. 18, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон. 20. Способ по п. 19, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон. 21. Способ получения гипсового древесноволокнистого листа, обладающего повышенной водостойкостью, включающий: смешивание размолотого гипса с частицами-хозяина вместе с достаточным количеством воды для образования указанной суспензии, каждая из указанных частиц-хозяина содержит пустоты на своей поверхности и/или внутри, проницаемые для растворителя суспензии, содержащего суспендированный и/или растворенный гипс, и указанная суспензия является достаточно разбавленной, чтобы значительно смачивать проницаемые пустоты в частицах-хозяина и благоприятствовать образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция при нагревании под давлением; нагревание суспензии в резервуаре высокого давления с непрерывным перемешиванием до температуры, достаточной для кальцинирования гипса до альфа-полугидрата сульфата кальция; выдерживание суспензии при такой температуре до тех пор, пока по меньшей мере некоторое количество полугидрата сульфата кальция кристаллизуется внутри или вокруг пустот в частицах-хозяина; добавление водной эмульсии силоксана к указанной суспензии, в то время как указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, указанная силоксановая эмульсия включает по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, где указанная силоксановая эмульсия является стабильной в условиях, в которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; подачу указанной силоксан-содержащей суспезии на ровную пористую формующую поверхность для образования кека до того, как температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой кристаллы полугидрата сульфата кальция быстро регидратируют до кристаллов дигидрата; охлаждение указанного кека до температуры, при которой происходит регидратация; прессование указанного кека для формования указанного листа и удаление из него оставшейся воды, в ходе чего указанные кристаллы полугидрата сульфата кальция внутри и вокруг пустот в частицах-хозяина регидратируют, образуя кристаллы дигидрата сульфата кальция; и сушка листа с удалением оставшегося количества воды и отверждением указанного силоксана. 22. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силокcан. 23. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор. 24. Способ по п. 23, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 25. Способ по п. 24, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина. 26. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор. 27. Способ по п. 26, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 28. Способ по п. 21, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 29. Способ по п. 28, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 30. Способ по п. 21, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана. 31. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин. 32. Способ по п. 31, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин. 33. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор. 34. Способ по п. 33, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 35. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор. 36. Способ по п. 35, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 37. Способ по п. 21, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина. 38. Способ по п. 37, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного. 39. Способ по п. 37, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон. 40. Способ по п. 39, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон.

bankpatentov.ru

Способ получения гипсовой древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью и способ получения гипсового древесноволокнистого листа с повышенной водостойкостью

 

Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому древесноволокнистому материалу, в частности к гипсовому древесноволокнистому листу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. Способ получения указанного материала включает добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана. Охарактеризован также способ получения гипсового древесноволокнистого листа. Технический результат: повышение водостойкости. 2 с. и 38 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому/древесноволокнистому материалу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. В частности, данное изобретение относится к силиконовой, пропитанной гипсом/древесным волокном строительной панели, обладающей повышенной водной устойчивостью за счет добавления эмульсии силоксана и эмульсии катализатора к гипсу и древесному волокну в ходе процесса изготовления панели.

ОБОСНОВАНИЕ И ПРЕДШЕСТВУЮЩАЯ ТЕХНИКА Некоторые свойства гипса (дигидрата сульфата кальция) делают его очень популярным для применения в изготовлении промышленной и строительной продукции; особенно гипсовой сухой штукатурки. Он представляет собой существующее в достаточном количестве и обычно не дорогостоящее сырье, которому посредством дегидратации и повторной гидратации могут быть литьем, прессованием или другим способом приданы пригодные для использования формы. Он также не горюч и сравнительно стабилен в размерах при воздействии влаги. Однако поскольку это хрупкий, кристаллический материал, обладающий сравнительно низкой прочностью на растяжение и изгиб, его использование обычно ограничивается не конструкционными, не несущими нагрузку и не выдерживающими удар применениями.

Гипсовая панель, известная также как штукатурная плита или сухая стена, состоит из регидратированной гипсовой внутренней части, зажатой между поверхностными листами из многослойного обойного покрытия, и используется в основном для нанесения на внутренние стены и потолок. Из-за свойств этого внутреннего гипсового слоя, проявляемых в хрупкости и плохом удерживании гвоздей и шурупов, обычная сухая стена сама по себе не может выдерживать тяжелые нагрузки или выносить значительный удар.

Соответственно, предпринимаются попытки найти способы повышения прочности на растяжение, изгиб, удерживание гвоздей и шурупов и сопротивления удару для уже давно существующих алебастров и строительной продукции.

Другим легкодоступным и возможным материалом, который также широко используется в строительной продукции, является лигноцеллюлозный материал, особенно в форме древесных или бумажных волокон. Например, вдобавок к пиломатериалам, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, тонкая многослойная плита, клееная фанера и "твердая" плита (древесноволокнистая плита высокой плотности) представляют некоторые формы продукции при переработке лигноцеллюлозного материала, используемые в строительной индустрии. Такие материалы обладают большей прочностью на растяжение и изгиб, чем гипс. Однако они также обычно более дорогие, обладают плохой огнестойкостью и часто подвержены разбуханию или короблению при воздействии сырости. Поэтому требуются также возможные способы улучшения лимитирующих такое применение свойств строительной продукции, изготовленной из целлюлозного материала.

Первоначальные попытки объединить благоприятные свойства гипса и целлюлозных волокон, особенно древесных волокон, имели весьма ограниченный успех. Попытки добавить целлюлозные волокна (или в сущности другие волокна) во внутренний слой из алебастра и/или штукатурной плиты в основном не давали или давали незначительный рост прочности по причине невозможности до сих пор достигнуть какой-либо существенной связи между волокнами и гипсом. В патентах США 4328178; 4239716; 4392896 и 4645548 описаны последние примеры, где древесные волокна или другие природные волокна примешивали к суспензии наружной штукатурки (полугидрат сульфата кальция), чтобы служили в качестве армирующего вещества для регидратированного листа сухой штукатурки или тому подобного.

В патенте США 4734163 предложен способ, по которому сырьевой или не кальцинированный гипс тонко размалывают и увлажняют, смешивая с 5-10% бумажной массой. Кашицу частично осушают, превращая в кек, и затем обезвоживают под грузовым валиком до тех пор, пока соотношение воды/твердого вещества не станет менее 0,4. Кек режут на необработанные листы, которые, после подравнивания и разрезания, складывают в штабель между двойными стальными плитами и помещают в автоклав. Температуру в автоклаве поднимают приблизительно до 140oС для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Во время последующего дифференциального охлаждения листов резервуара полугидрат регидратируется обратно до дигидрата (гипса) и обеспечивает целостность листа. Затем листы сушат и отделывают, как необходимо.

В патенте США 5320677, зарегистрированном Baig'ом, описаны композиционный продукт и способ получения продукта, по которому разбавленную суспензию частиц гипса и древесных волокон нагревают под давлением для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Древесные волокна имеют на поверхности поры или пустоты и кристаллы альфа-полугидрата образуются внутри, на и вокруг пустот и пор древесных волокон. Затем нагретую суспензию обезвоживают для получения кека, преимущественно используя оборудование, подобное оборудованию для изготовления бумаги, и до того, как суспензия остынет в достаточной мере - для регидратации полугидрата до гипса, как прессуют в листы заданной конфигурации. Прессованный кек охлаждают и полугидрат регидратируется до гипса, образуя стабильные в размерах, прочные и полезные строительные плиты. После чего плиту подравнивают и сушат. Описанный в патенте 5320677 способ отличается от предшествующих способов тем, что кальцинирование гипса происходит в присутствии древесных волокон, пока гипс находится в форме разбавленной суспензии, так что суспензия размачивает древесные волокна, перенося растворенный гипс в пустоты волокон, и кальцинирование приводит к образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция непосредственно внутри и вокруг пустот.

Эта продукция, известная из предшествующего уровня техники, такая как обычный гипсокартонный лист, гипсовый пустотелый камень, гипсовый пустотелый блок, гипсовые отливки и тому подобное, обладает относительно низкой устойчивостью к воде. Когда обычный гипсокартонный лист, к примеру, погружают в воду, лист быстро поглощает значительное количество воды и теряет большую часть своей прочности. Имеющиеся в наличии тесты демонстрируют, что когда 2" х 4" цилиндр материала с гипсовым внутренним листом погружают в воду приблизительно при 70oF (21.11oC, см. 4 стр. ориг., строка 28) для цилиндра наблюдается 36% абсорбция воды после погружения на 40 минут. Позднее было предпринято множество попыток повысить водную устойчивость гипсовой продукции. Эти попытки охватывают включение водостойких материалов, таких как металлические мыла, асфальты, силоксаны, резины и т.д., в суспензию полугидрата сульфата кальция. Они включают также попытки покрытия конечного гипсового продукта водостойкими пленками или слоями. Один конкретный пример последних попыток сделать гипс полностью водонепроницаемым путем добавления водоотталкивающих веществ описан в патенте 2198776, заявленном King'ом и Camp'ом. В нем описано включение парафина, силоксана, асфальта и т.д. в водную суспензию путем распыления расплавленного вещества в суспензии.

Цель данного изобретения состоит в получении гипсовой древесноволокнистой листовой продукции, обладающей прочностью и стабильностью в линейных размерах по типу продукции, описанной в патенте США 5320677 и имеющей повышенную водостойкость.

Настоящим изобретением предложен способ получения гипсокартонной листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, который включает; добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, указанная эмульсия силоксана стабильна в условиях, при которых суспензия эксплуатируется; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды и высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа к температуре, достаточной для отверждения указанного силоксана.

Главная цель данного изобретения состоит в получении гипсового строительного листа, обладающего улучшенной водостойкостью, который формуется путем объединения гипса с другим веществом, обладающим большей прочностью, таким как древесное волокно, и содержащего силиконовый полимер, однородно диспергированный в указанном листе, для обеспечения более стойкой строительной продукции, обладающей повышенной стойкостью к воде и другим формам влаги.

Связанная с этим задача состоит в разработке способа получения такого гипсового строительного листа, по которому водную эмульсию силоксана, и, предпочтительно, водную эмульсию катализатора, применяемого для отверждения указанного силоксана, добавляют к нагретой эмульсии полугидрата сульфата кальция и другого вещества, обладающего более высоким сопротивлением, такого как древесное волокно, где указанная нагретая силоксансодержащая эмульсия поступает на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который затем обрабатывают, получая гипсовый листовой продукт.

Более специфическая задача данного изобретения состоит в разработке безбумажного листового материала для обшивки стен, обладающего одинаково хорошей прочностью, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, в течение всего времени его расширения; который более стабилен в размерах и который более водостойкий, т.е. сохраняет свою прочность даже при воздействии воды; огнестойкий и который может быть произведен при разумных затратах.

Основные цели достигаются согласно данному изобретению путем добавления водной эмульсии силоксана к разбавленной нагретой суспензии полугидрата сульфата кальция и частицы-хозяина упрочняющего вещества, подачей нагретой эмульсии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают и прессуют, получая лист до того, как полугидрат полностью регидратируется до гипса. Основные задачи предпочтительно реализуются согласно данному изобретению путем добавления эмульсии силоксана, стабилизированной катионным эмульгатором, и, предпочтительно, эмульсии катализатора, также стабилизированной катионным эмульгатором, к горячей разбавленной суспензии сульфатно-кальциевого материала, кальцинированного в условиях, дающих игольчатые кристаллы альфа-полугидрата внутри и вокруг пустот частицы-хозяина, повышающего прочность вещества, подачей суспензии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают с минимальными потерями эмульсий силоксана и катализатора. Кек прессуют, чтобы сформовать лист до полной регидратации полугидрата до гипса, после чего лист сушат в условиях, вызывающих отверждение силоксана внутри листа. Найдено, что добавление эмульсий силоксана/катализатора к суспензии улучшает водостойкость листа.

Термин "гипс", как использован здесь, означает сульфат кальция в стабильном состоянии дигидрата, т.е. СаSO4х2Н2О, и включает распространенный в природе минерал, синтетически полученные эквиваленты и дигидратное соединение, полученное гидратацией полугидрата сульфата кальция (штукатурки) или ангидрит. Термин "сульфатно-кальциевый материал", как использован здесь, означает сульфат кальция в любой из его форм, а именно ангидрит сульфата кальция, полугидрат сульфата кальция, дигидрат сульфата кальция и их смеси.

Подразумевается, что термин "частица-хозяин" включает любую микроскопическую частицу, такую как волокно, опилки или стружка, отличающегося от гипса вещества. Частица, которая обычно не растворима в жидкости суспензии, должна также иметь в себе доступные пустоты; либо углубления, трещины, щели, внутренние пустоты или другие поверхностные дефекты, которые проницаемы для суспензионного растворителя и внутри которых могут образовываться кристаллы сульфата кальция. Желательно также, чтобы такие пустоты были больше значительной части частиц; очевидно, что более многочисленные и лучше расположенные пустоты, большие по размерам и более геометрически стабильные, будут служить физической связью между гипсом частицей-хозяином. Вещество частицы-хозяина должно обладать заданными свойствами, отсутствующими у гипса, и, предпочтительно, по меньшей мере большей прочностью на растяжение и изгиб. Лигно-целлюлозное волокно, особенно древесное волокно, служит примером частицы-хозяина, особенно хорошо подходящей для композиционного материала и способа по данному изобретению. Поэтому, для удобства, вместо более широкого термина часто используется далее термин древесное волокно(а), который не рассматривается при этом в качестве ограничивающего для материала и/или частиц, определяемых как "частица-хозяин".

Подразумевается, что термин "гипс/древесное волокно", обозначаемый иногда "GWF", как использован здесь, включает смесь сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, т.е. древесных волокон, используемых для получения листов, в которых по меньшей мере часть сульфатно-кальциевого материала находится в форме игольчатых кристаллов дигидрата сульфата кальция, расположенных внутри или вокруг пустот частиц-хозяина, где кристаллы дигидрата образуются на месте путем гидратации игольчатых кристаллов полугидрата сульфата кальция внутри или вокруг пустот указанных частиц. GWF-плиты предпочтительно получают по способу патента США 5320677.

Термин "силоксан", как использован здесь, означает низкомолекулярный силоксан, модифицированный водородом, приспособленный к полимеризации в силиконе. Термин "эмульсия силоксана", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или большего числа таких силоксанов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия силоксана должна включать силоксан, адаптированный к отверждению или полимеризации силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта.

Термин "эмульсия катализатора", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или более катализаторов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия катализатора должна включать катализатор, который приспособлен для ускорения отверждения силоксана до силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта.

Как силоксан, так и катализатор должны быть инертны в отношении гипса и древесных волокон, из которых изготавливается продукция. Как силоксан, так и катализатор должны быть в форме эмульсий, стабильных при температуре и электролитических условиях, при которых суспензия полугидрата/древесного волокна выходит из процесса кальцинирования, при котором гипс превращается в альфа-полугидрат сульфата кальция. Силоксан должен быть адаптирован для отверждения при температуре внутреннего слоя, достигаемой листом во время окончательной сушки продукции. Еще более важно, что эмульсии не только должны быть стабильны в присутствии различных добавок, используемых для регулирования кристаллизации полугидрата, и разнообразных ускорителей или замедлителей, используемых для регулирования процесса, с помощью которого осуществляется регидратация гипса, но эмульсии не должны мешать оперировать этими добавками. Наиболее важно, что большая часть эмульсий должна прилипать к частицам гипса/древесного волокна во время технологического процесса, при котором суспензию обезвоживают для удаления большей части воды и формования кека, чтобы избежать потерь эмульсий с водой, удаляемой из суспензии. В предпочтительном варианте воплощения как эмульсию силоксана, так и эмульсию катализатора стабилизируют путем использования подходящего катионного эмульгатора, такого как катионный четвертичный амин, или стабилизируют неионным эмульгатором с высоким показателем HLB, таким как блок-полиол.

По способу некальцинированный гипс и частицы-хозяина смешивают с достаточным количеством жидкости для получения разбавленной суспензии, которую затем нагревают под давлением для кальцинирования гипса превращением его в альфа-полугидрат сульфата кальция. Несмотря на то, что микромеханизмы изобретения полностью не понятны, предполагается, что растворитель разбавленной суспензии смачивает частицу-хозяина, перенося растворенный сульфат кальция внутрь пустот. В конечном счете полугидрат образует зародыши и принимает форму кристаллов, преимущественно игольчатых кристаллов, непосредственно на месте, внутри и вокруг пустот частицы-хозяина. При желании к суспензии могут быть добавлены модификаторы кристаллизации. Образующаяся композиция представляет собой хозяина, физически соединенного с кристаллами сульфата кальция. Это сцепление не только создает хорошую связь между сульфатом кальция и упрочняющей частицей-хозяином, но и предотвращает миграцию сульфата кальция наружу из частицы-хозяина, когда впоследствии полугидрат регидратируют до дигидрата (гипса).

Множество таких композиционных частиц образует массу материала, которая может быть уплотнена, спрессована в листы, отливы, слеплена, сплавлена или другим способом подвергнута формованию до заданной формы перед окончательным схватыванием. После окончательного схватывания композиционный материал не может быть разрезан, обработан зубилом, распилен, просверлен и механически обработан иным способом. Кроме того, он обладает требуемой огнестойкостью и стабильностью в размерах, характерных для гипса, плюс некоторое улучшение свойств (особенно прочности и ударной вязкости), вносимое веществом частицы-хозяина.

Согласно предпочтительному способу воплощения изобретения частица-хозяин представляет собой бумажное волокно. Процесс изготовления композиционного материала из гипса/древесного волокна, по изобретению, начинается со смешения приблизительно от 0,5 до 30% и, предпочтительно, от 3 до 20% по весу, древесных волокон с дополняющим до нужного количества, размолотым, но не кальцинированным, гипсом. Сухую смесь объединяют с достаточным количеством жидкости, предпочтительно с водой, до получения разбавленной суспензии, содержащей порядка 70-95 вес.% воды. Суспензию обрабатывают в резервуаре высокого давления при температуре, достаточной для превращения гипса в полугидрат сульфата кальция. Желательно непрерывно перемешивать суспензию путем слабого шевеления или размешивания, чтобы разрушить любые комки волокон и удержать все частицы в суспензии. После образования полугидрата и осаждения раствора в виде кристаллов полугидрата давление на суспензию продукта ослабляется, когда суспензию извлекают из автоклава и добавляют к суспензии эмульсию силоксана и другие требуемые добавки. Все еще горячая суспензия поступает через напорный ящик на транспортер для получения асбестового картона, на котором формуется кек. С помощью этого транспортера из кека может быть удалено до 90% несвязанной воды. В результате удаления воды кек охлаждается до температуры, при которой возможно начало регидратации. Однако может все же возникнуть необходимость обеспечения дополнительного внешнего охлаждения для достаточного снижения температуры с тем, чтобы завершить регидратацию за приемлемое время.

Перед протеканием экстенсивной регидратации кек предпочтительно влажно спрессовать в лист заданной толщины и/или плотности. Если листу должна быть придана специальная поверхностная текстура или требуется отделка ламинированной поверхности, предпочтительно проводить ее во время или после данной стадии процесса. Во время влажного прессования, которое обычно происходит с постепенным увеличением давления для сохранения целостности продукта, происходят две вещи. Дополнительная вода, к примеру порядка 50-60% остаточной воды, удаляется. Как следствие дополнительного удаления воды, кек добавочно охлаждается до температуры, при которой происходит быстрая регидратация. Полугидрат сульфата кальция регидратируется до гипса, так что игольчатые кристаллы полугидрата кальция превращаются в кристаллы гипса непосредственно на месте, внутри и вокруг древесных волокон. После завершения регидратации листы могут быть разрезаны и выровнены, при желании, и затем отправлены в сушильную камеру для сушки. Предпочтительно, поддерживать температуру сушки ниже достаточной для того, чтобы избежать рекальцинирования какой-либо части гипса на поверхности, но выше достаточной для ускорения отверждения силоксана.

С целью достижения максимального повышения водостойкости считается необходимым применение эмульсии силоксана, которая стабильна в GWF-суспензии при температуре и в химической среде, существующих во время превращения суспензии в кек, формования и обезвоживания. Стабильность эмульсии силоксана значительно повышается при использовании либо подходящего катионного эмульгатора, либо при использовании неионного эмульгатора, имеющего высокое HLB-показателя в эмульсии силоксана. Найдено, что недостаточно стабильные эмульсии силоксана дают GWF-листы с плохой водостойкостью. Предпочтительно, выбранные силоксан и катализатор должны иметь скорость отверждения, достаточную для затвердевания силоксана внутри GWF-листа к моменту высыхания листа.

Композиционный лист из гипса/древесного волокна изготавливают согласно следующему способу, предлагающему GWF-лист, обладающий улучшенной водостойкостью, равно как синергетической комбинацией заданных свойств, представленных плитами предшествующего уровня техники, например, плитами, изготовленными по способу патента США 5320677. Поскольку листы по данному изобретению обладают улучшенной водостойкостью, они дают улучшенную прочность, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, по сравнению с обычными гипсокартонными облицовочным листом и листами из гипса/древесного волокна известного уровня техники. Кроме того, они могут быть получены с некоторым диапазоном плотности и толщины.

Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны для специалистов в соответствующей области из последующего более подробного описания изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ Основной технологический процесс начинается со смешения некальцинированного гипса и частиц-хозяина (например, древесных или бумажных волокон) с водой до образования разбавленной водной суспензии. Источником гипса может служить необогащенная руда или побочный продукт десульфуризации газового канала или производства фосфорной кислоты. Гипс должен быть относительно высокой чистоты, например, предпочтительно, не менее порядка 92-96%, и тщательно размолот, к примеру, до 92-96% - минус 100 меш или меньше. Большие частицы могут увеличить время конверсии. Гипс может быть введен либо в форме сухого порошка, либо посредством водной суспензии.

Частицей-хозяином служит предпочтительно целлюлозное волокно, которое может происходить из бумажных отходов, древесной массы, древесных стружек и/или другого источника растительного волокна. Предпочтительно, чтобы волокно было с порами, пустотами, трещинами и/или шероховато-отделанной поверхностью так, чтобы его физическая форма обеспечивала доступные щели или пустоты, которые обеспечивают проникновение растворенного сульфата кальция. Во всяком случае источник, к примеру древесная масса, может также требовать предварительной обработки для разрушения комков, отделения частиц слишком большого и слишком малого размера и, в некоторых случаях, предварительной экстракции снижающих прочность материалов и/или загрязняющих веществ, которые могут неблагоприятно воздействовать на кальцинирование гипса; таких как гемицеллюлоза, уксусная кислота и т.д.

Размолотый гипс и древесные волокна смешивают с достаточным количеством воды, получая суспензию, содержащую 5-30 вес.% твердых веществ, хотя предпочтительны суспензии, содержащие порядка 5-20 вес.% твердых веществ. Твердые вещества суспензии должны включать порядка 0,5-30 вес.% древесных волокон и, предпочтительно, приблизительно от 3 до 20% древесных волокон, остальное обычно составляет гипс.

КОНВЕРСИЯ ДО ПОЛУГИДРАТА Суспензию нагнетают в резервуар высокого давления, снабженный механизмом для непрерывного перемешивания или смешивания. На данном этапе, при желании, к суспензии могут быть добавлены кристаллические модификаторы, такие как органические кислоты для того, чтобы ускорить или замедлить кристаллизацию или снизить температуру кальцинирования. В резервуар вдувают водяной пар для доведения температуры внутри резервуара до 212oF (100oС)-350oF (177oС) при аутогенном давлении; нижняя граница интервала температур соответствует приблизительно практическому минимуму, при котором дегидрат сульфата кальция будет кальцинироваться до состояния полугидрата в пределах разумного времени, а верхняя граница интервала температур находится около максимальной температуры для прокаливаемого полугидрата без риска вызвать превращение некоторого количества полугидрата сульфата кальция в ангидрит. Температура автоклава предпочтительно соответствует порядка 285oF (140oС)-305oF (152oC).

Когда суспензия обрабатывается при этих условиях в течение достаточного периода времени, к примеру, порядка 15 минут, достаточное количество воды отщепляется от молекулы дигидрата сульфата кальция, превращая его в молекулу полугидрата. Растворитель, способствующий при непрерывном перемешивании удержанию частиц в суспензии, будет смачивать открытые пустоты в волокнах хозяина и проникать в них. По мере достижения насыщения раствора полугидрат образует зародыши и начинает принимать форму кристаллов внутри, на поверхности и вокруг пустот и вдоль стенок волокон хозяина.

Предполагается, что во время процесса автоклавирования растворенный сульфат кальция проникает в пустоты в древесных волокнах и впоследствии осаждается в виде игольчатых кристаллов полугидрата внутри, на поверхности и вокруг пустот и поверхностей древесных волокон. По завершении конверсии давление автоклава снижают, вводят требуемые добавки, включающие эмульсию силоксана и эмульсию катализатора, обычно через напорный ящик, и суспензию подают на обезвоживающий транспортер. На этой стадии технологического процесса к суспензии могут быть добавлены обычные добавки, включающие ускорители, замедлители, консерванты, средства, придающие огнестойкость и повышающие прочность. Найдено, что некоторые добавки, такие как специфический ускоритель (для ускорения гидратации полугидрата сульфата кальция до гипса) могут заметно влиять на уровень повышения водостойкости, достигаемый эмульсией силоксана. В результате, в качестве ускорителей калий и другие вещества более предпочтительны, чем квасцы.

ЭМУЛЬСИИ СИЛОКСАНА Данное изобретение широко рассматривает вопрос повышения водостойкости гипсовых древесноволокнистых листов путем добавления полимеризуемого силоксана в форме стабильной эмульсии к горячей суспензии кальцинированного гипса/древесного волокна, которую затем формуют, обезвоживают, прессуют и сушат в условиях, которые промотируют полимеризацию силоксана до образования поперечно-сшитой силиконовой смолы. Предпочтительно, к суспензии гипс/древесное волокно добавляют промоторы полимеризации силоксана, при которой образуется сильно поперечно-сшитая силиконовая смола, также в форме стабильной эмульсии.

Силоксан представляет собой обычно жидкий линейный модифицированный водородом силоксан, но может быть также циклическим водородмодифицированным силоксаном. Такие силоксаны способны образовывать сильно поперечно-сшитые силиконовые смолы. Подобные жидкости хорошо известны специалистам в соответствующей области, выпускаются промышленностью и описаны в патентной литературе. Характерные, линейные модифицированные водородом силоксаны, используемые для практического применения по данному изобретению, описываются следующей общей формулой:RHSiO2/2,где R обозначает насыщенный или ненасыщенный одновалентный углеводородный радикал. В предпочтительном варианте воплощения, R обозначает алкильную группу и наиболее предпочтительно R обозначает метил.

В предпочтительном варианте воплощения по данному изобретению силоксановая жидкость представляет собой водородную метил-силоксановую жидкость, такую как жидкость Dow Corning'a 1107, общей формулы(OSiMeH)n,где n=35 и полимер имеет SiМе3-конец, блокированный (согласно приведенной в литературе характеристике продукта Dow Corning'a).

Предпочтительно, эмульсию силоксана добавляют к суспензии после ее выпуска из автоклава, преимущественно непосредственно перед напорным ящиком с тем, чтобы обеспечить эмульсии силоксана достаточное время для полного смешения с суспензией до формования кека и стадии обезвоживания по технологическому процессу. Температура суспензии во время добавления эмульсии силоксана не имеет решающего значения, но важно, чтобы эмульсия силоксана оставалась стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия силоксана должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсия силоксана смешивается с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсия силоксана должна оставаться стабильной в присутствии добавок, таких как присутствующие в суспензии ускорители. Эмульсия силоксана должна оставаться стабильной на стадии обезвоживания, а также и на стадии формования листа. Особенно важно, что высокое соотношение силоксана следует поддерживать в кеке во время процесса обезвоживания. При таком высоком удерживании заметное повышение водостойкости придается обычно, когда количество добавленной к суспензии эмульсии силоксана достаточно для обеспечения по меньшей мере порядка 0,1 вес.% силоксана относительно веса всех твердых веществ в суспензии. Для достижения высокого уровня повышения водостойкости желательно использовать порядка 1-2 вес.% силоксана.

ЭМУЛЬСИЯ КАТАЛИЗАТОРАКатализатор, используемый для промотирования конверсии водородного метил-силоксана до силиконового полимера, т.е. отверждения силоксана, предпочтительно является водорастворимым. Наиболее предпочтительно основание Бренстеда выбирают из различных первичных аминов. Из соображений, приведенных ниже, предпочтительно выбирать катализатор, способный эмульгировать с применением высоко-ГЛБ-эмульгатора. В результате катализатор не должен быть растворим в воде (например, с целью получения эмульсии типа вода в масле). Предпочтительными катализаторами для использования по данному изобретению являются алифатические первичные амины, включающие алифатические моно-, ди- и полиамины, полученные из жирных и смоляных кислот. Вдобавок к моно- и диалкиламинам используемые катализаторы включают эмульгаторы структуры RNHCHCh3 NН2, где алкильная группа происходит из кокосового, соевого масла и масла из говяжьего сала; или из 9-октилдеценила. Такие материалы отвечают необходимому требованию катализа конверсии силоксана до силикона, а также подобраны так, что они незначительно растворимы в воде.

Среди катализаторов, которые могут быть использованы, могут быть упомянуты алифатические амины, выпускаемые Tomah Products, Inc. под марками PA-17 и DA-17, и амин, полученный из кокосового масла, выпускаемый Akzo Nobel Chemicals, Inc. Armeen С.

Эмульсию катализатора предпочтительно добавляют к суспензии одновременно с эмульсией силоксана перед напорным ящиком, чтобы обеспечить достаточное время для основательного перемешивания обеих эмульсий с суспензией перед формованием кека и стадией обезвоживания по технологическому процессу. Важно, чтобы эмульсия катализатора была стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия катализатора должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсии смешиваются с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсии должны оставаться устойчивыми в присутствии имеющихся в суспензии добавок, таких как ускорители. Обе эмульсии должны оставаться стабильными в течение обезвоживания, равно как и на стадии формования. Наконец, высокое соотношение обеих эмульсий поддерживают в кеке во время процесса обезвоживания.

ЭМУЛЬГАТОРКлючевым аспектом по данному изобретению служит то, что эмульгатор должен придавать температурную устойчивость обеим эмульсиям как силоксана, так и катализатора. Эта температурная стабильность служит решающим фактором гарантии того, что обе эмульсии будут стабильны и не разрушатся в условиях высоких температур в присутствии разнообразных солей и электролитов в GWF-суспензии. Отсутствие такой термической и электролитической стабильности выражается в немедленной полимеризации силоксана с образованием твердого материала, который не может быть полностью диспергирован, нарушая отделку, что характеризует лист, имеющий низкую водостойкость. Основным показателем стабильности эмульсии является температура инверсии фазы (PIT), которая может быть определена как температура, при которой "внутренние или внешние фазы эмульсии внезапно обращаются (например, масло в воде до воды в масле или наоборот)". Показано, что температура инверсии фазы (PIT) неионных эмульгаторов зависит от показателя HLB эмульгатора. Положительная корреляция может быть получена из графика зависимости ГЛБ от PIT с учетом, что вероятная возможность сделать эмульсию стабильной к температуре состоит в том, чтобы использовать неионный эмульгатор большего ГЛБ.

Добавление солей снижает PIT, поэтому в присутствии электролитов для получения более стабильной эмульсии требуется неионный эмульгатор с более высоким значением PIT [или более высоким значением ГЛБ]. По своей природе катионные эмульгаторы придают эмульсии большее значение PIT.

По данному изобретению эмульгатор может быть либо катионным, либо неионным, хотя катионная система эмульгатора предпочтительна, поскольку в результате приводит к катионно-заряженной эмульсии, и, таким образом, к возрастанию сохранения эмульсии в анионно-заряженном GWF-кеке во время формования кека и процесса обезвоживания.

В случае катионного эмульгатора предпочтительным эмульгатором является эмульгатор из четвертичного аммония. Эмульгаторы из четвертичного аммония сохраняют свой положительный заряд в широком интервале рН. Кроме того, эти эмульгаторы дополнительно поддерживают термически стабильные эмульсии. Затем главный критерий выбора подходящего четвертично-аммониевого эмульгатора основан на количестве остаточного первичного амина, выходящего из процесса переработки. Первичные амины являются мощными катализаторами конверсии поли (водород-метилсилоксана) до силикона и присутствие первичного амина может заметно ослабить стабильность данной эмульсии силоксана. Ряд приемлемых четвертичных эмульгаторов испытан на способность увеличивать стабильность эмульсии поли(водород-метилсилоксана). Предпочтительным эмульгатором является катионный эмульгатор жирной кислоты и четвертичного аммония, выпускаемый ICI Emulsifiers под маркой G-265. Ему соответствует величина ГЛБ порядка 33.

Эмульгатор G-265 содержит приблизительно 0,9% первичного амина согласно характеристике завода-изготовителя. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. В предпочтительном практическом воплощении данного изобретения, на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают все загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина. При использовании этого механизма регулирования первичный амин оказывается не менее приемлемым для катализа реакции полимеризации силоксана. Это придает эмульсии силоксана большую степень стабильности.

В случае неионного эмульгатора ГЛБ-показатель эмульгатора непосредственно связан с термической стабильностью полученной эмульсии. Предпочтительно, чтобы эмульгатор имел высокий показатель ГЛБ, желательно, не менее 20,0 или выше. Предпочтительным неионным эмульгатором является блок-полиол, выпускаемый PPG Industries под маркой Macol 27. Показатель ГЛБ этого эмульгатора составляет 22,0.

ОБЕЗВОЖИВАНИЕГорячую силоксансодержащую суспензию пропускают через напорный ящик, где происходит распределение суспензии на плоской пористой формующей поверхности для получения кека. Кек обезвоживается упариванием воды при выпускании суспензии из автоклава и прохождением воды через пористую формующую поверхность, предпочтительно с помощью вакуума. Хотя обезвоживание вызывает охлаждение кека, поскольку удаляется возможно большее количество воды, все же температура суспензии продукта остается относительно высокой и перед превращением полугидрата в гипс. В устройстве для обезвоживания удаляется до 90% воды суспензии, остающийся кек содержит при этом порядка 35 вес.% воды. На этой стадии кек состоит из древесных волокон, сцепленных со способными к регидратации кристаллами полугидрата сульфата кальция, и все еще может быть разрушен на отдельные композиционные волокна или включения, сформован, отлит или спрессован для повышения плотности.

Формирование кека, высушивание кека предпочтительно выполнять с использованием транспортера для получения асбестового картона по типу транспортера, описанного в патенте США 5320677, являющегося составной частью настоящего открытия.

ПРЕССОВАНИЕ И РЕГИДРАТАЦИЯОбезвоженный кек влажно прессуют в течение нескольких минут для дальнейшего снижения содержания воды и спрессовывают кек до заданной формы, толщины и/или плотности. Хотя экстракция большой массы воды на стадии обезвоживания способствует значительному снижению температуры кека, для достижения заданного уровня за разумный период времени может потребоваться дополнительное внешнее охлаждение. Температуру кека желательно снизить до температуры ниже 120oF (49oС), чтобы могла протекать сравнительно быстрая регидратация. Повторная гидратация рекристаллизует кристаллы альфа-полугидрата в игольчатые кристаллы гипса в местах, физически соединенных с древесными волокнами.

В зависимости от ускорителей, замедлителей, кристаллических модификаторов или других добавок, введенных в суспензию, гидратация может занимать всего от нескольких минут до одного часа или более. Благодаря сцеплению игольчатых кристаллов полугидрата с древесными волокнами и удалению большей части жидкого носителя из кека, предотвращается миграция сульфата кальция, оставляя композицию гомогенной. Повторная гидратация осуществляет рекристаллизацию кристаллов полугидрата до кристаллов дигидрата непосредственно на месте, т. е. внутри и вокруг пустот древесных волокон, тем самым сохраняя гомогенность композиции. Рост кристалла также связывает кристаллы сульфата кальция на соседних волокнах, образуя сплошную кристаллическую массу повышенной прочности путем укрепления древесных волокон.

После завершения гидратации желательно немедленно высушить композиционную массу для удаления остаточной свободной воды. С другой стороны, гигроскопичные древесные волокна обладают тенденцией удерживать, или даже абсорбировать, несвязанную воду, которая будет испаряться последней. Если покрытие из сульфата кальция полностью застынет до того, как избыточная вода будет удалена, волокна могут сжаться и выдернуться из гипса, когда несвязанная вода испарится. Поэтому для оптимального результата желательно удалить как можно больше избыточной свободной воды из композиционной массы до того, как температура опустится ниже уровня, при котором начинается гидратация.

СУШКАПрессованный лист, который обычно содержит около 30 вес.% свободной воды, затем быстро сушат при сравнительно высокой температуре с целью снижения содержания свободной воды в конечном продукте приблизительно до 0,5% или ниже. На стадии сушки важно повысить внутреннюю температуру конечного продукта достаточно высоко за короткий период времени, чтобы ускорить полимеризацию силоксана до силикона. Очевидно, что следует избегать условий сушки, ведущих к кальцинированию гипса. Найдено, что сушку желательно проводить в условиях, при которых продукт достигает внутренней температуры не менее 170oF (77oС), и предпочтительно, внутренней температуры в диапазоне от 170oF (77oС) до 200oF (93oC). Застывший и высушенный лист может быть разрезан и другим образом окончательно обработан согласно заданным техническим условиям.

После окончательного отверждения уникальный композиционный материал обладает заданными свойствами, привнесенными обоими его компонентами. Древесные волокна увеличивают прочность, особенно прочность на изгиб, гипсовой матрицы, в то время как гипс действует в качестве покрытия и связующего вещества, защищая древесное волокно, придавая огнестойкость и снижая вспучивание под воздействием влаги.

Следующие примеры служат иллюстрацией получения и испытания гипсовой/древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью по данному изобретению. Cледует понимать, что эти примеры приведены только в иллюстративных целях и многие другие виды гипсовой древесноволокнистой продукции, имеющей повышенную водостойкость, могут быть изготовлены с применением подходящих изменений.

Пример 1Следующую эмульсию силоксана, содержащую 5 вес.% силоксана, получают, используя Dow Corning 1107 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше):Вода - 3352,6 гDow Corning 1107 силоксановое масло - 176,4 гG-265 (100% активность) - 2,7 гМетодика: В смеситель из нержавеющей стали вносят Dow Corning 1107. В стеклянный химический стакан добавляют воду и G-265. G-265 становится вязкой жидкостью. Перемешивают воду и G-265 в химическом стакане в течение 10 минут для растворения G-265. G-265 полностью растворяется в воде. Раствор вносят в смеситель. Перемешивают при низкой скорости в течение 60 секунд, используя промышленную мешалку Waring 1-Gallon (3-скоростную модель).

Пример 2Следующую каталитическую эмульсию первичного амина, содержащую 4,9% первичного амина, получают, используя, Tomah DA-17 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше):Вода - 2514,6 гЛедяная уксусная кислота - 13,2 гG-265 (100% активность) - 19,9 гDA-17 (Tomah Products) - 132,3 гМетодика: При непрерывном перемешивании магнитной мешалкой 2514,6 г воды нагревают до 70oС (158oF) в химическом стакане для магнитного перемешивания. В этот стакан добавляют 13,2 г ледяной уксусной кислоты и 19,9 г G-265-эмульгатора. К этому раствору при перемешивании добавляют 132,3 г DA-17. Снимают с нагревателя и дают раствору при магнитном перемешивании постепенно охладиться до комнатной температуры.

Пример 3Стандартную GWF-листовую продукцию получают следующим образом. Смесь 85 вес. % некальцинированного GWF-гипса (побочного продукта десульфуризации газового канала) и 15 вес.% волокна, состоящего на 3,75% из бумажного волокна и на 11,25% из волокна древесины хвойных деревьев, добавляют в перемешиваемый автоклав с количеством воды, достаточным для образования эмульсии, содержащей 15 вес.% твердой фазы. Полученную суспензию нагревают под давлением приблизительно до 295oF в течение 15 минут, что позволяет гипсу кальцинироваться с образованием альфа-полугидрата.

Давление в суспензии сбрасывают во время выпуска суспензии из автоклава. Происходящее в результате испарение воды охлаждает суспензию приблизительно до 180-212oF. Указанные ниже эмульсии наряду с ускорителями добавляют к суспензии, которую затем нагнетают в напорный ящик формующей линии. Ускорители состоят на 0,5 вес.% из K2SO4 (поташа) и на 1 вес.% из сахара, покрытого дигидратом кальция (как описано, к примеру, в патенте США 3813312), относительно веса общей твердой фазы суспензии. Суспензию распределяют на пористом конвейере, на котором формуется кек. Кек пропускают через вакуумное обезвоживающее устройство, в котором удаляется порядка 60% воды, и смесь суспензия/кек достигает температуры порядка 120oF. Кек прессуют в лист приблизительно 1/2 дюйма толщиной при добавочной вакуумной обработке для удаления еще большего количества воды и охлаждают лист приблизительно до 95oF для лучшей регидратации полугидрата до гипса. После регидратации лист режут на панели и сушат в условиях, приводящих к нагреву внутренней части листа приблизительно до 200oF за короткий период времени. Полученные листы затем испытывают, как указано ниже.

Пять листов получают, используя следующие концентрации силоксана (относительно общей твердой фазы суспензии), взятого в форме эмульсии примера 1. В каждом случае к суспензии добавляют эмульсию катализатора примера 2 в количестве, достаточном для получения 15% катализатора по отношению к весу силоксана.

Лист 1 - КонтрольЛист 2 - 0,5%-силоксан; 15%-катализаторЛист 3 - 1,0%-силоксан; 15%-катализаторЛист 4 - 1,5%-силоксан; 15%-катализаторЛист 5 - 2,0%-силоксан; 15%-катализаторПо три образца из каждого листа испытывают на водостойкость. Среднее из трех полученных значений водостойкости приведено в таблице.

Значения водостойкости трех образцов близки, что указывает на хорошее распределение эмульсии силоксана внутри листа.

Используемый в предшествующих примерах промышленный эмульгатор, G-265, содержит порядка 0,9% первичного амина. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. На практике на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г 10% раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают весь остаточный первичный амин.

Показанные и описанные здесь формы воплощения изобретения следует рассматривать только как иллюстративные. Для каждого специалиста в соответствующей области очевидно, что возможны многочисленные измененные варианты, не выходящие за рамки объема изобретения и приложенных пунктов.

1. Способ получения гипсовой листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, включающий добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит, по меньшей мере, один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксан-содержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана.

2. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силоксан.

3. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор.

4. Способ по п. 3, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина.

5. Способ по п. 4, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина.

6. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор.

7. Способ по п. 6, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20.

8. Способ по п. 1, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии.

9. Способ по п. 8, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии.

10. Способ по п. 1, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана.

11. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин.

12. Способ по п. 11, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин.

13. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор.

14. Способ по п. 13, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина.

15. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор.

16. Способ по п. 15, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20.

17. Способ по п. 1, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина.

18. Способ по п. 17, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного.

19. Способ по п. 18, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон.

20. Способ по п. 19, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон.

21. Способ получения гипсового древесноволокнистого листа, обладающего повышенной водостойкостью, включающий: смешивание размолотого гипса с частицами-хозяина вместе с достаточным количеством воды для образования указанной суспензии, каждая из указанных частиц-хозяина содержит пустоты на своей поверхности и/или внутри, проницаемые для растворителя суспензии, содержащего суспендированный и/или растворенный гипс, и указанная суспензия является достаточно разбавленной, чтобы значительно смачивать проницаемые пустоты в частицах-хозяина и благоприятствовать образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция при нагревании под давлением; нагревание суспензии в резервуаре высокого давления с непрерывным перемешиванием до температуры, достаточной для кальцинирования гипса до альфа-полугидрата сульфата кальция; выдерживание суспензии при такой температуре до тех пор, пока по меньшей мере некоторое количество полугидрата сульфата кальция кристаллизуется внутри или вокруг пустот в частицах-хозяина; добавление водной эмульсии силоксана к указанной суспензии, в то время как указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, указанная силоксановая эмульсия включает по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, где указанная силоксановая эмульсия является стабильной в условиях, в которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; подачу указанной силоксан-содержащей суспезии на ровную пористую формующую поверхность для образования кека до того, как температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой кристаллы полугидрата сульфата кальция быстро регидратируют до кристаллов дигидрата; охлаждение указанного кека до температуры, при которой происходит регидратация; прессование указанного кека для формования указанного листа и удаление из него оставшейся воды, в ходе чего указанные кристаллы полугидрата сульфата кальция внутри и вокруг пустот в частицах-хозяина регидратируют, образуя кристаллы дигидрата сульфата кальция; и сушка листа с удалением оставшегося количества воды и отверждением указанного силоксана.

22. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силокcан.

23. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор.

24. Способ по п. 23, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина.

25. Способ по п. 24, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина.

26. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор.

27. Способ по п. 26, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20.

28. Способ по п. 21, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии.

29. Способ по п. 28, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии.

30. Способ по п. 21, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана.

31. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин.

32. Способ по п. 31, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин.

33. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор.

34. Способ по п. 33, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина.

35. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор.

36. Способ по п. 35, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20.

37. Способ по п. 21, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина.

38. Способ по п. 37, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного.

39. Способ по п. 37, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон.

40. Способ по п. 39, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон.

Рисунок 1

www.findpatent.ru

способ получения гипсовой древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью и способ получения гипсового древесноволокнистого листа с повышенной водостойкостью - патент РФ 2210553

Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому древесноволокнистому материалу, в частности к гипсовому древесноволокнистому листу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. Способ получения указанного материала включает добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана. Охарактеризован также способ получения гипсового древесноволокнистого листа. Технический результат: повышение водостойкости. 2 с. и 38 з.п. ф-лы, 1 табл. Изобретение относится к улучшенному композиционному материалу, в частности к композиционному гипсовому/древесноволокнистому материалу, обладающему повышенной водостойкостью, особенно полезному для изготовления строительной продукции. В частности, данное изобретение относится к силиконовой, пропитанной гипсом/древесным волокном строительной панели, обладающей повышенной водной устойчивостью за счет добавления эмульсии силоксана и эмульсии катализатора к гипсу и древесному волокну в ходе процесса изготовления панели. ОБОСНОВАНИЕ И ПРЕДШЕСТВУЮЩАЯ ТЕХНИКА Некоторые свойства гипса (дигидрата сульфата кальция) делают его очень популярным для применения в изготовлении промышленной и строительной продукции; особенно гипсовой сухой штукатурки. Он представляет собой существующее в достаточном количестве и обычно не дорогостоящее сырье, которому посредством дегидратации и повторной гидратации могут быть литьем, прессованием или другим способом приданы пригодные для использования формы. Он также не горюч и сравнительно стабилен в размерах при воздействии влаги. Однако поскольку это хрупкий, кристаллический материал, обладающий сравнительно низкой прочностью на растяжение и изгиб, его использование обычно ограничивается не конструкционными, не несущими нагрузку и не выдерживающими удар применениями. Гипсовая панель, известная также как штукатурная плита или сухая стена, состоит из регидратированной гипсовой внутренней части, зажатой между поверхностными листами из многослойного обойного покрытия, и используется в основном для нанесения на внутренние стены и потолок. Из-за свойств этого внутреннего гипсового слоя, проявляемых в хрупкости и плохом удерживании гвоздей и шурупов, обычная сухая стена сама по себе не может выдерживать тяжелые нагрузки или выносить значительный удар. Соответственно, предпринимаются попытки найти способы повышения прочности на растяжение, изгиб, удерживание гвоздей и шурупов и сопротивления удару для уже давно существующих алебастров и строительной продукции. Другим легкодоступным и возможным материалом, который также широко используется в строительной продукции, является лигноцеллюлозный материал, особенно в форме древесных или бумажных волокон. Например, вдобавок к пиломатериалам, древесностружечная плита, древесноволокнистая плита, тонкая многослойная плита, клееная фанера и "твердая" плита (древесноволокнистая плита высокой плотности) представляют некоторые формы продукции при переработке лигноцеллюлозного материала, используемые в строительной индустрии. Такие материалы обладают большей прочностью на растяжение и изгиб, чем гипс. Однако они также обычно более дорогие, обладают плохой огнестойкостью и часто подвержены разбуханию или короблению при воздействии сырости. Поэтому требуются также возможные способы улучшения лимитирующих такое применение свойств строительной продукции, изготовленной из целлюлозного материала. Первоначальные попытки объединить благоприятные свойства гипса и целлюлозных волокон, особенно древесных волокон, имели весьма ограниченный успех. Попытки добавить целлюлозные волокна (или в сущности другие волокна) во внутренний слой из алебастра и/или штукатурной плиты в основном не давали или давали незначительный рост прочности по причине невозможности до сих пор достигнуть какой-либо существенной связи между волокнами и гипсом. В патентах США 4328178; 4239716; 4392896 и 4645548 описаны последние примеры, где древесные волокна или другие природные волокна примешивали к суспензии наружной штукатурки (полугидрат сульфата кальция), чтобы служили в качестве армирующего вещества для регидратированного листа сухой штукатурки или тому подобного. В патенте США 4734163 предложен способ, по которому сырьевой или не кальцинированный гипс тонко размалывают и увлажняют, смешивая с 5-10% бумажной массой. Кашицу частично осушают, превращая в кек, и затем обезвоживают под грузовым валиком до тех пор, пока соотношение воды/твердого вещества не станет менее 0,4. Кек режут на необработанные листы, которые, после подравнивания и разрезания, складывают в штабель между двойными стальными плитами и помещают в автоклав. Температуру в автоклаве поднимают приблизительно до 140oС для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Во время последующего дифференциального охлаждения листов резервуара полугидрат регидратируется обратно до дигидрата (гипса) и обеспечивает целостность листа. Затем листы сушат и отделывают, как необходимо. В патенте США 5320677, зарегистрированном Baig"ом, описаны композиционный продукт и способ получения продукта, по которому разбавленную суспензию частиц гипса и древесных волокон нагревают под давлением для превращения гипса в альфа-полугидрат сульфата кальция. Древесные волокна имеют на поверхности поры или пустоты и кристаллы альфа-полугидрата образуются внутри, на и вокруг пустот и пор древесных волокон. Затем нагретую суспензию обезвоживают для получения кека, преимущественно используя оборудование, подобное оборудованию для изготовления бумаги, и до того, как суспензия остынет в достаточной мере - для регидратации полугидрата до гипса, как прессуют в листы заданной конфигурации. Прессованный кек охлаждают и полугидрат регидратируется до гипса, образуя стабильные в размерах, прочные и полезные строительные плиты. После чего плиту подравнивают и сушат. Описанный в патенте 5320677 способ отличается от предшествующих способов тем, что кальцинирование гипса происходит в присутствии древесных волокон, пока гипс находится в форме разбавленной суспензии, так что суспензия размачивает древесные волокна, перенося растворенный гипс в пустоты волокон, и кальцинирование приводит к образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция непосредственно внутри и вокруг пустот. Эта продукция, известная из предшествующего уровня техники, такая как обычный гипсокартонный лист, гипсовый пустотелый камень, гипсовый пустотелый блок, гипсовые отливки и тому подобное, обладает относительно низкой устойчивостью к воде. Когда обычный гипсокартонный лист, к примеру, погружают в воду, лист быстро поглощает значительное количество воды и теряет большую часть своей прочности. Имеющиеся в наличии тесты демонстрируют, что когда 2" х 4" цилиндр материала с гипсовым внутренним листом погружают в воду приблизительно при 70oF (21.11oC, см. 4 стр. ориг., строка 28) для цилиндра наблюдается 36% абсорбция воды после погружения на 40 минут. Позднее было предпринято множество попыток повысить водную устойчивость гипсовой продукции. Эти попытки охватывают включение водостойких материалов, таких как металлические мыла, асфальты, силоксаны, резины и т.д., в суспензию полугидрата сульфата кальция. Они включают также попытки покрытия конечного гипсового продукта водостойкими пленками или слоями. Один конкретный пример последних попыток сделать гипс полностью водонепроницаемым путем добавления водоотталкивающих веществ описан в патенте 2198776, заявленном King"ом и Camp"ом. В нем описано включение парафина, силоксана, асфальта и т.д. в водную суспензию путем распыления расплавленного вещества в суспензии. Цель данного изобретения состоит в получении гипсовой древесноволокнистой листовой продукции, обладающей прочностью и стабильностью в линейных размерах по типу продукции, описанной в патенте США 5320677 и имеющей повышенную водостойкость. Настоящим изобретением предложен способ получения гипсокартонной листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, который включает; добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, указанная эмульсия силоксана стабильна в условиях, при которых суспензия эксплуатируется; поступление указанной силоксансодержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды и высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа к температуре, достаточной для отверждения указанного силоксана. Главная цель данного изобретения состоит в получении гипсового строительного листа, обладающего улучшенной водостойкостью, который формуется путем объединения гипса с другим веществом, обладающим большей прочностью, таким как древесное волокно, и содержащего силиконовый полимер, однородно диспергированный в указанном листе, для обеспечения более стойкой строительной продукции, обладающей повышенной стойкостью к воде и другим формам влаги. Связанная с этим задача состоит в разработке способа получения такого гипсового строительного листа, по которому водную эмульсию силоксана, и, предпочтительно, водную эмульсию катализатора, применяемого для отверждения указанного силоксана, добавляют к нагретой эмульсии полугидрата сульфата кальция и другого вещества, обладающего более высоким сопротивлением, такого как древесное волокно, где указанная нагретая силоксансодержащая эмульсия поступает на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который затем обрабатывают, получая гипсовый листовой продукт. Более специфическая задача данного изобретения состоит в разработке безбумажного листового материала для обшивки стен, обладающего одинаково хорошей прочностью, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, в течение всего времени его расширения; который более стабилен в размерах и который более водостойкий, т.е. сохраняет свою прочность даже при воздействии воды; огнестойкий и который может быть произведен при разумных затратах. Основные цели достигаются согласно данному изобретению путем добавления водной эмульсии силоксана к разбавленной нагретой суспензии полугидрата сульфата кальция и частицы-хозяина упрочняющего вещества, подачей нагретой эмульсии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают и прессуют, получая лист до того, как полугидрат полностью регидратируется до гипса. Основные задачи предпочтительно реализуются согласно данному изобретению путем добавления эмульсии силоксана, стабилизированной катионным эмульгатором, и, предпочтительно, эмульсии катализатора, также стабилизированной катионным эмульгатором, к горячей разбавленной суспензии сульфатно-кальциевого материала, кальцинированного в условиях, дающих игольчатые кристаллы альфа-полугидрата внутри и вокруг пустот частицы-хозяина, повышающего прочность вещества, подачей суспензии на пористую, ровную формующую поверхность для получения формованного кека, который обезвоживают с минимальными потерями эмульсий силоксана и катализатора. Кек прессуют, чтобы сформовать лист до полной регидратации полугидрата до гипса, после чего лист сушат в условиях, вызывающих отверждение силоксана внутри листа. Найдено, что добавление эмульсий силоксана/катализатора к суспензии улучшает водостойкость листа. Термин "гипс", как использован здесь, означает сульфат кальция в стабильном состоянии дигидрата, т.е. СаSO4х2Н2О, и включает распространенный в природе минерал, синтетически полученные эквиваленты и дигидратное соединение, полученное гидратацией полугидрата сульфата кальция (штукатурки) или ангидрит. Термин "сульфатно-кальциевый материал", как использован здесь, означает сульфат кальция в любой из его форм, а именно ангидрит сульфата кальция, полугидрат сульфата кальция, дигидрат сульфата кальция и их смеси. Подразумевается, что термин "частица-хозяин" включает любую микроскопическую частицу, такую как волокно, опилки или стружка, отличающегося от гипса вещества. Частица, которая обычно не растворима в жидкости суспензии, должна также иметь в себе доступные пустоты; либо углубления, трещины, щели, внутренние пустоты или другие поверхностные дефекты, которые проницаемы для суспензионного растворителя и внутри которых могут образовываться кристаллы сульфата кальция. Желательно также, чтобы такие пустоты были больше значительной части частиц; очевидно, что более многочисленные и лучше расположенные пустоты, большие по размерам и более геометрически стабильные, будут служить физической связью между гипсом частицей-хозяином. Вещество частицы-хозяина должно обладать заданными свойствами, отсутствующими у гипса, и, предпочтительно, по меньшей мере большей прочностью на растяжение и изгиб. Лигно-целлюлозное волокно, особенно древесное волокно, служит примером частицы-хозяина, особенно хорошо подходящей для композиционного материала и способа по данному изобретению. Поэтому, для удобства, вместо более широкого термина часто используется далее термин древесное волокно(а), который не рассматривается при этом в качестве ограничивающего для материала и/или частиц, определяемых как "частица-хозяин". Подразумевается, что термин "гипс/древесное волокно", обозначаемый иногда "GWF", как использован здесь, включает смесь сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, т.е. древесных волокон, используемых для получения листов, в которых по меньшей мере часть сульфатно-кальциевого материала находится в форме игольчатых кристаллов дигидрата сульфата кальция, расположенных внутри или вокруг пустот частиц-хозяина, где кристаллы дигидрата образуются на месте путем гидратации игольчатых кристаллов полугидрата сульфата кальция внутри или вокруг пустот указанных частиц. GWF-плиты предпочтительно получают по способу патента США 5320677. Термин "силоксан", как использован здесь, означает низкомолекулярный силоксан, модифицированный водородом, приспособленный к полимеризации в силиконе. Термин "эмульсия силоксана", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или большего числа таких силоксанов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия силоксана должна включать силоксан, адаптированный к отверждению или полимеризации силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта. Термин "эмульсия катализатора", как использован здесь, означает водную эмульсию одного или более катализаторов, которая стабильна в GWF-суспензии в условиях, при которых в ней удерживаются кристаллы полугидрата сульфата кальция. Эмульсия катализатора должна включать катализатор, который приспособлен для ускорения отверждения силоксана до силикона на стадии высушивания листа, что обеспечивает повышенную водостойкость конечного продукта. Как силоксан, так и катализатор должны быть инертны в отношении гипса и древесных волокон, из которых изготавливается продукция. Как силоксан, так и катализатор должны быть в форме эмульсий, стабильных при температуре и электролитических условиях, при которых суспензия полугидрата/древесного волокна выходит из процесса кальцинирования, при котором гипс превращается в альфа-полугидрат сульфата кальция. Силоксан должен быть адаптирован для отверждения при температуре внутреннего слоя, достигаемой листом во время окончательной сушки продукции. Еще более важно, что эмульсии не только должны быть стабильны в присутствии различных добавок, используемых для регулирования кристаллизации полугидрата, и разнообразных ускорителей или замедлителей, используемых для регулирования процесса, с помощью которого осуществляется регидратация гипса, но эмульсии не должны мешать оперировать этими добавками. Наиболее важно, что большая часть эмульсий должна прилипать к частицам гипса/древесного волокна во время технологического процесса, при котором суспензию обезвоживают для удаления большей части воды и формования кека, чтобы избежать потерь эмульсий с водой, удаляемой из суспензии. В предпочтительном варианте воплощения как эмульсию силоксана, так и эмульсию катализатора стабилизируют путем использования подходящего катионного эмульгатора, такого как катионный четвертичный амин, или стабилизируют неионным эмульгатором с высоким показателем HLB, таким как блок-полиол. По способу некальцинированный гипс и частицы-хозяина смешивают с достаточным количеством жидкости для получения разбавленной суспензии, которую затем нагревают под давлением для кальцинирования гипса превращением его в альфа-полугидрат сульфата кальция. Несмотря на то, что микромеханизмы изобретения полностью не понятны, предполагается, что растворитель разбавленной суспензии смачивает частицу-хозяина, перенося растворенный сульфат кальция внутрь пустот. В конечном счете полугидрат образует зародыши и принимает форму кристаллов, преимущественно игольчатых кристаллов, непосредственно на месте, внутри и вокруг пустот частицы-хозяина. При желании к суспензии могут быть добавлены модификаторы кристаллизации. Образующаяся композиция представляет собой хозяина, физически соединенного с кристаллами сульфата кальция. Это сцепление не только создает хорошую связь между сульфатом кальция и упрочняющей частицей-хозяином, но и предотвращает миграцию сульфата кальция наружу из частицы-хозяина, когда впоследствии полугидрат регидратируют до дигидрата (гипса). Множество таких композиционных частиц образует массу материала, которая может быть уплотнена, спрессована в листы, отливы, слеплена, сплавлена или другим способом подвергнута формованию до заданной формы перед окончательным схватыванием. После окончательного схватывания композиционный материал не может быть разрезан, обработан зубилом, распилен, просверлен и механически обработан иным способом. Кроме того, он обладает требуемой огнестойкостью и стабильностью в размерах, характерных для гипса, плюс некоторое улучшение свойств (особенно прочности и ударной вязкости), вносимое веществом частицы-хозяина. Согласно предпочтительному способу воплощения изобретения частица-хозяин представляет собой бумажное волокно. Процесс изготовления композиционного материала из гипса/древесного волокна, по изобретению, начинается со смешения приблизительно от 0,5 до 30% и, предпочтительно, от 3 до 20% по весу, древесных волокон с дополняющим до нужного количества, размолотым, но не кальцинированным, гипсом. Сухую смесь объединяют с достаточным количеством жидкости, предпочтительно с водой, до получения разбавленной суспензии, содержащей порядка 70-95 вес.% воды. Суспензию обрабатывают в резервуаре высокого давления при температуре, достаточной для превращения гипса в полугидрат сульфата кальция. Желательно непрерывно перемешивать суспензию путем слабого шевеления или размешивания, чтобы разрушить любые комки волокон и удержать все частицы в суспензии. После образования полугидрата и осаждения раствора в виде кристаллов полугидрата давление на суспензию продукта ослабляется, когда суспензию извлекают из автоклава и добавляют к суспензии эмульсию силоксана и другие требуемые добавки. Все еще горячая суспензия поступает через напорный ящик на транспортер для получения асбестового картона, на котором формуется кек. С помощью этого транспортера из кека может быть удалено до 90% несвязанной воды. В результате удаления воды кек охлаждается до температуры, при которой возможно начало регидратации. Однако может все же возникнуть необходимость обеспечения дополнительного внешнего охлаждения для достаточного снижения температуры с тем, чтобы завершить регидратацию за приемлемое время. Перед протеканием экстенсивной регидратации кек предпочтительно влажно спрессовать в лист заданной толщины и/или плотности. Если листу должна быть придана специальная поверхностная текстура или требуется отделка ламинированной поверхности, предпочтительно проводить ее во время или после данной стадии процесса. Во время влажного прессования, которое обычно происходит с постепенным увеличением давления для сохранения целостности продукта, происходят две вещи. Дополнительная вода, к примеру порядка 50-60% остаточной воды, удаляется. Как следствие дополнительного удаления воды, кек добавочно охлаждается до температуры, при которой происходит быстрая регидратация. Полугидрат сульфата кальция регидратируется до гипса, так что игольчатые кристаллы полугидрата кальция превращаются в кристаллы гипса непосредственно на месте, внутри и вокруг древесных волокон. После завершения регидратации листы могут быть разрезаны и выровнены, при желании, и затем отправлены в сушильную камеру для сушки. Предпочтительно, поддерживать температуру сушки ниже достаточной для того, чтобы избежать рекальцинирования какой-либо части гипса на поверхности, но выше достаточной для ускорения отверждения силоксана. С целью достижения максимального повышения водостойкости считается необходимым применение эмульсии силоксана, которая стабильна в GWF-суспензии при температуре и в химической среде, существующих во время превращения суспензии в кек, формования и обезвоживания. Стабильность эмульсии силоксана значительно повышается при использовании либо подходящего катионного эмульгатора, либо при использовании неионного эмульгатора, имеющего высокое HLB-показателя в эмульсии силоксана. Найдено, что недостаточно стабильные эмульсии силоксана дают GWF-листы с плохой водостойкостью. Предпочтительно, выбранные силоксан и катализатор должны иметь скорость отверждения, достаточную для затвердевания силоксана внутри GWF-листа к моменту высыхания листа. Композиционный лист из гипса/древесного волокна изготавливают согласно следующему способу, предлагающему GWF-лист, обладающий улучшенной водостойкостью, равно как синергетической комбинацией заданных свойств, представленных плитами предшествующего уровня техники, например, плитами, изготовленными по способу патента США 5320677. Поскольку листы по данному изобретению обладают улучшенной водостойкостью, они дают улучшенную прочность, включая прочность на удаление гвоздей и шурупов, по сравнению с обычными гипсокартонными облицовочным листом и листами из гипса/древесного волокна известного уровня техники. Кроме того, они могут быть получены с некоторым диапазоном плотности и толщины. Эти и другие особенности и преимущества изобретения будут очевидны для специалистов в соответствующей области из последующего более подробного описания изобретения. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ Основной технологический процесс начинается со смешения некальцинированного гипса и частиц-хозяина (например, древесных или бумажных волокон) с водой до образования разбавленной водной суспензии. Источником гипса может служить необогащенная руда или побочный продукт десульфуризации газового канала или производства фосфорной кислоты. Гипс должен быть относительно высокой чистоты, например, предпочтительно, не менее порядка 92-96%, и тщательно размолот, к примеру, до 92-96% - минус 100 меш или меньше. Большие частицы могут увеличить время конверсии. Гипс может быть введен либо в форме сухого порошка, либо посредством водной суспензии. Частицей-хозяином служит предпочтительно целлюлозное волокно, которое может происходить из бумажных отходов, древесной массы, древесных стружек и/или другого источника растительного волокна. Предпочтительно, чтобы волокно было с порами, пустотами, трещинами и/или шероховато-отделанной поверхностью так, чтобы его физическая форма обеспечивала доступные щели или пустоты, которые обеспечивают проникновение растворенного сульфата кальция. Во всяком случае источник, к примеру древесная масса, может также требовать предварительной обработки для разрушения комков, отделения частиц слишком большого и слишком малого размера и, в некоторых случаях, предварительной экстракции снижающих прочность материалов и/или загрязняющих веществ, которые могут неблагоприятно воздействовать на кальцинирование гипса; таких как гемицеллюлоза, уксусная кислота и т.д. Размолотый гипс и древесные волокна смешивают с достаточным количеством воды, получая суспензию, содержащую 5-30 вес.% твердых веществ, хотя предпочтительны суспензии, содержащие порядка 5-20 вес.% твердых веществ. Твердые вещества суспензии должны включать порядка 0,5-30 вес.% древесных волокон и, предпочтительно, приблизительно от 3 до 20% древесных волокон, остальное обычно составляет гипс. КОНВЕРСИЯ ДО ПОЛУГИДРАТА Суспензию нагнетают в резервуар высокого давления, снабженный механизмом для непрерывного перемешивания или смешивания. На данном этапе, при желании, к суспензии могут быть добавлены кристаллические модификаторы, такие как органические кислоты для того, чтобы ускорить или замедлить кристаллизацию или снизить температуру кальцинирования. В резервуар вдувают водяной пар для доведения температуры внутри резервуара до 212oF (100oС)-350oF (177oС) при аутогенном давлении; нижняя граница интервала температур соответствует приблизительно практическому минимуму, при котором дегидрат сульфата кальция будет кальцинироваться до состояния полугидрата в пределах разумного времени, а верхняя граница интервала температур находится около максимальной температуры для прокаливаемого полугидрата без риска вызвать превращение некоторого количества полугидрата сульфата кальция в ангидрит. Температура автоклава предпочтительно соответствует порядка 285oF (140oС)-305oF (152oC). Когда суспензия обрабатывается при этих условиях в течение достаточного периода времени, к примеру, порядка 15 минут, достаточное количество воды отщепляется от молекулы дигидрата сульфата кальция, превращая его в молекулу полугидрата. Растворитель, способствующий при непрерывном перемешивании удержанию частиц в суспензии, будет смачивать открытые пустоты в волокнах хозяина и проникать в них. По мере достижения насыщения раствора полугидрат образует зародыши и начинает принимать форму кристаллов внутри, на поверхности и вокруг пустот и вдоль стенок волокон хозяина. Предполагается, что во время процесса автоклавирования растворенный сульфат кальция проникает в пустоты в древесных волокнах и впоследствии осаждается в виде игольчатых кристаллов полугидрата внутри, на поверхности и вокруг пустот и поверхностей древесных волокон. По завершении конверсии давление автоклава снижают, вводят требуемые добавки, включающие эмульсию силоксана и эмульсию катализатора, обычно через напорный ящик, и суспензию подают на обезвоживающий транспортер. На этой стадии технологического процесса к суспензии могут быть добавлены обычные добавки, включающие ускорители, замедлители, консерванты, средства, придающие огнестойкость и повышающие прочность. Найдено, что некоторые добавки, такие как специфический ускоритель (для ускорения гидратации полугидрата сульфата кальция до гипса) могут заметно влиять на уровень повышения водостойкости, достигаемый эмульсией силоксана. В результате, в качестве ускорителей калий и другие вещества более предпочтительны, чем квасцы. ЭМУЛЬСИИ СИЛОКСАНА Данное изобретение широко рассматривает вопрос повышения водостойкости гипсовых древесноволокнистых листов путем добавления полимеризуемого силоксана в форме стабильной эмульсии к горячей суспензии кальцинированного гипса/древесного волокна, которую затем формуют, обезвоживают, прессуют и сушат в условиях, которые промотируют полимеризацию силоксана до образования поперечно-сшитой силиконовой смолы. Предпочтительно, к суспензии гипс/древесное волокно добавляют промоторы полимеризации силоксана, при которой образуется сильно поперечно-сшитая силиконовая смола, также в форме стабильной эмульсии. Силоксан представляет собой обычно жидкий линейный модифицированный водородом силоксан, но может быть также циклическим водородмодифицированным силоксаном. Такие силоксаны способны образовывать сильно поперечно-сшитые силиконовые смолы. Подобные жидкости хорошо известны специалистам в соответствующей области, выпускаются промышленностью и описаны в патентной литературе. Характерные, линейные модифицированные водородом силоксаны, используемые для практического применения по данному изобретению, описываются следующей общей формулой: RHSiO2/2, где R обозначает насыщенный или ненасыщенный одновалентный углеводородный радикал. В предпочтительном варианте воплощения, R обозначает алкильную группу и наиболее предпочтительно R обозначает метил. В предпочтительном варианте воплощения по данному изобретению силоксановая жидкость представляет собой водородную метил-силоксановую жидкость, такую как жидкость Dow Corning"a 1107, общей формулы (OSiMeH)n, где n=35 и полимер имеет SiМе3-конец, блокированный (согласно приведенной в литературе характеристике продукта Dow Corning"a). Предпочтительно, эмульсию силоксана добавляют к суспензии после ее выпуска из автоклава, преимущественно непосредственно перед напорным ящиком с тем, чтобы обеспечить эмульсии силоксана достаточное время для полного смешения с суспензией до формования кека и стадии обезвоживания по технологическому процессу. Температура суспензии во время добавления эмульсии силоксана не имеет решающего значения, но важно, чтобы эмульсия силоксана оставалась стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия силоксана должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсия силоксана смешивается с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсия силоксана должна оставаться стабильной в присутствии добавок, таких как присутствующие в суспензии ускорители. Эмульсия силоксана должна оставаться стабильной на стадии обезвоживания, а также и на стадии формования листа. Особенно важно, что высокое соотношение силоксана следует поддерживать в кеке во время процесса обезвоживания. При таком высоком удерживании заметное повышение водостойкости придается обычно, когда количество добавленной к суспензии эмульсии силоксана достаточно для обеспечения по меньшей мере порядка 0,1 вес.% силоксана относительно веса всех твердых веществ в суспензии. Для достижения высокого уровня повышения водостойкости желательно использовать порядка 1-2 вес.% силоксана. ЭМУЛЬСИЯ КАТАЛИЗАТОРА Катализатор, используемый для промотирования конверсии водородного метил-силоксана до силиконового полимера, т.е. отверждения силоксана, предпочтительно является водорастворимым. Наиболее предпочтительно основание Бренстеда выбирают из различных первичных аминов. Из соображений, приведенных ниже, предпочтительно выбирать катализатор, способный эмульгировать с применением высоко-ГЛБ-эмульгатора. В результате катализатор не должен быть растворим в воде (например, с целью получения эмульсии типа вода в масле). Предпочтительными катализаторами для использования по данному изобретению являются алифатические первичные амины, включающие алифатические моно-, ди- и полиамины, полученные из жирных и смоляных кислот. Вдобавок к моно- и диалкиламинам используемые катализаторы включают эмульгаторы структуры RNHCHCh3 NН2, где алкильная группа происходит из кокосового, соевого масла и масла из говяжьего сала; или из 9-октилдеценила. Такие материалы отвечают необходимому требованию катализа конверсии силоксана до силикона, а также подобраны так, что они незначительно растворимы в воде. Среди катализаторов, которые могут быть использованы, могут быть упомянуты алифатические амины, выпускаемые Tomah Products, Inc. под марками PA-17 и DA-17, и амин, полученный из кокосового масла, выпускаемый Akzo Nobel Chemicals, Inc. Armeen С. Эмульсию катализатора предпочтительно добавляют к суспензии одновременно с эмульсией силоксана перед напорным ящиком, чтобы обеспечить достаточное время для основательного перемешивания обеих эмульсий с суспензией перед формованием кека и стадией обезвоживания по технологическому процессу. Важно, чтобы эмульсия катализатора была стабильной в условиях суспензии. То есть эмульсия катализатора должна быть стабильной при температуре суспензии в течение времени, за которое эмульсии смешиваются с суспензией гипса/древесного волокна, и эмульсии должны оставаться устойчивыми в присутствии имеющихся в суспензии добавок, таких как ускорители. Обе эмульсии должны оставаться стабильными в течение обезвоживания, равно как и на стадии формования. Наконец, высокое соотношение обеих эмульсий поддерживают в кеке во время процесса обезвоживания. ЭМУЛЬГАТОР Ключевым аспектом по данному изобретению служит то, что эмульгатор должен придавать температурную устойчивость обеим эмульсиям как силоксана, так и катализатора. Эта температурная стабильность служит решающим фактором гарантии того, что обе эмульсии будут стабильны и не разрушатся в условиях высоких температур в присутствии разнообразных солей и электролитов в GWF-суспензии. Отсутствие такой термической и электролитической стабильности выражается в немедленной полимеризации силоксана с образованием твердого материала, который не может быть полностью диспергирован, нарушая отделку, что характеризует лист, имеющий низкую водостойкость. Основным показателем стабильности эмульсии является температура инверсии фазы (PIT), которая может быть определена как температура, при которой "внутренние или внешние фазы эмульсии внезапно обращаются (например, масло в воде до воды в масле или наоборот)". Показано, что температура инверсии фазы (PIT) неионных эмульгаторов зависит от показателя HLB эмульгатора. Положительная корреляция может быть получена из графика зависимости ГЛБ от PIT с учетом, что вероятная возможность сделать эмульсию стабильной к температуре состоит в том, чтобы использовать неионный эмульгатор большего ГЛБ. Добавление солей снижает PIT, поэтому в присутствии электролитов для получения более стабильной эмульсии требуется неионный эмульгатор с более высоким значением PIT [или более высоким значением ГЛБ]. По своей природе катионные эмульгаторы придают эмульсии большее значение PIT. По данному изобретению эмульгатор может быть либо катионным, либо неионным, хотя катионная система эмульгатора предпочтительна, поскольку в результате приводит к катионно-заряженной эмульсии, и, таким образом, к возрастанию сохранения эмульсии в анионно-заряженном GWF-кеке во время формования кека и процесса обезвоживания. В случае катионного эмульгатора предпочтительным эмульгатором является эмульгатор из четвертичного аммония. Эмульгаторы из четвертичного аммония сохраняют свой положительный заряд в широком интервале рН. Кроме того, эти эмульгаторы дополнительно поддерживают термически стабильные эмульсии. Затем главный критерий выбора подходящего четвертично-аммониевого эмульгатора основан на количестве остаточного первичного амина, выходящего из процесса переработки. Первичные амины являются мощными катализаторами конверсии поли (водород-метилсилоксана) до силикона и присутствие первичного амина может заметно ослабить стабильность данной эмульсии силоксана. Ряд приемлемых четвертичных эмульгаторов испытан на способность увеличивать стабильность эмульсии поли(водород-метилсилоксана). Предпочтительным эмульгатором является катионный эмульгатор жирной кислоты и четвертичного аммония, выпускаемый ICI Emulsifiers под маркой G-265. Ему соответствует величина ГЛБ порядка 33. Эмульгатор G-265 содержит приблизительно 0,9% первичного амина согласно характеристике завода-изготовителя. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. В предпочтительном практическом воплощении данного изобретения, на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают все загрязняющее вещество, состоящее из остаточного первичного амина. При использовании этого механизма регулирования первичный амин оказывается не менее приемлемым для катализа реакции полимеризации силоксана. Это придает эмульсии силоксана большую степень стабильности. В случае неионного эмульгатора ГЛБ-показатель эмульгатора непосредственно связан с термической стабильностью полученной эмульсии. Предпочтительно, чтобы эмульгатор имел высокий показатель ГЛБ, желательно, не менее 20,0 или выше. Предпочтительным неионным эмульгатором является блок-полиол, выпускаемый PPG Industries под маркой Macol 27. Показатель ГЛБ этого эмульгатора составляет 22,0. ОБЕЗВОЖИВАНИЕ Горячую силоксансодержащую суспензию пропускают через напорный ящик, где происходит распределение суспензии на плоской пористой формующей поверхности для получения кека. Кек обезвоживается упариванием воды при выпускании суспензии из автоклава и прохождением воды через пористую формующую поверхность, предпочтительно с помощью вакуума. Хотя обезвоживание вызывает охлаждение кека, поскольку удаляется возможно большее количество воды, все же температура суспензии продукта остается относительно высокой и перед превращением полугидрата в гипс. В устройстве для обезвоживания удаляется до 90% воды суспензии, остающийся кек содержит при этом порядка 35 вес.% воды. На этой стадии кек состоит из древесных волокон, сцепленных со способными к регидратации кристаллами полугидрата сульфата кальция, и все еще может быть разрушен на отдельные композиционные волокна или включения, сформован, отлит или спрессован для повышения плотности. Формирование кека, высушивание кека предпочтительно выполнять с использованием транспортера для получения асбестового картона по типу транспортера, описанного в патенте США 5320677, являющегося составной частью настоящего открытия. ПРЕССОВАНИЕ И РЕГИДРАТАЦИЯ Обезвоженный кек влажно прессуют в течение нескольких минут для дальнейшего снижения содержания воды и спрессовывают кек до заданной формы, толщины и/или плотности. Хотя экстракция большой массы воды на стадии обезвоживания способствует значительному снижению температуры кека, для достижения заданного уровня за разумный период времени может потребоваться дополнительное внешнее охлаждение. Температуру кека желательно снизить до температуры ниже 120oF (49oС), чтобы могла протекать сравнительно быстрая регидратация. Повторная гидратация рекристаллизует кристаллы альфа-полугидрата в игольчатые кристаллы гипса в местах, физически соединенных с древесными волокнами. В зависимости от ускорителей, замедлителей, кристаллических модификаторов или других добавок, введенных в суспензию, гидратация может занимать всего от нескольких минут до одного часа или более. Благодаря сцеплению игольчатых кристаллов полугидрата с древесными волокнами и удалению большей части жидкого носителя из кека, предотвращается миграция сульфата кальция, оставляя композицию гомогенной. Повторная гидратация осуществляет рекристаллизацию кристаллов полугидрата до кристаллов дигидрата непосредственно на месте, т. е. внутри и вокруг пустот древесных волокон, тем самым сохраняя гомогенность композиции. Рост кристалла также связывает кристаллы сульфата кальция на соседних волокнах, образуя сплошную кристаллическую массу повышенной прочности путем укрепления древесных волокон. После завершения гидратации желательно немедленно высушить композиционную массу для удаления остаточной свободной воды. С другой стороны, гигроскопичные древесные волокна обладают тенденцией удерживать, или даже абсорбировать, несвязанную воду, которая будет испаряться последней. Если покрытие из сульфата кальция полностью застынет до того, как избыточная вода будет удалена, волокна могут сжаться и выдернуться из гипса, когда несвязанная вода испарится. Поэтому для оптимального результата желательно удалить как можно больше избыточной свободной воды из композиционной массы до того, как температура опустится ниже уровня, при котором начинается гидратация. СУШКА Прессованный лист, который обычно содержит около 30 вес.% свободной воды, затем быстро сушат при сравнительно высокой температуре с целью снижения содержания свободной воды в конечном продукте приблизительно до 0,5% или ниже. На стадии сушки важно повысить внутреннюю температуру конечного продукта достаточно высоко за короткий период времени, чтобы ускорить полимеризацию силоксана до силикона. Очевидно, что следует избегать условий сушки, ведущих к кальцинированию гипса. Найдено, что сушку желательно проводить в условиях, при которых продукт достигает внутренней температуры не менее 170oF (77oС), и предпочтительно, внутренней температуры в диапазоне от 170oF (77oС) до 200oF (93oC). Застывший и высушенный лист может быть разрезан и другим образом окончательно обработан согласно заданным техническим условиям. После окончательного отверждения уникальный композиционный материал обладает заданными свойствами, привнесенными обоими его компонентами. Древесные волокна увеличивают прочность, особенно прочность на изгиб, гипсовой матрицы, в то время как гипс действует в качестве покрытия и связующего вещества, защищая древесное волокно, придавая огнестойкость и снижая вспучивание под воздействием влаги. Следующие примеры служат иллюстрацией получения и испытания гипсовой/древесноволокнистой продукции с повышенной водостойкостью по данному изобретению. Cледует понимать, что эти примеры приведены только в иллюстративных целях и многие другие виды гипсовой древесноволокнистой продукции, имеющей повышенную водостойкость, могут быть изготовлены с применением подходящих изменений. Пример 1 Следующую эмульсию силоксана, содержащую 5 вес.% силоксана, получают, используя Dow Corning 1107 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше): Вода - 3352,6 г Dow Corning 1107 силоксановое масло - 176,4 г G-265 (100% активность) - 2,7 г Методика: В смеситель из нержавеющей стали вносят Dow Corning 1107. В стеклянный химический стакан добавляют воду и G-265. G-265 становится вязкой жидкостью. Перемешивают воду и G-265 в химическом стакане в течение 10 минут для растворения G-265. G-265 полностью растворяется в воде. Раствор вносят в смеситель. Перемешивают при низкой скорости в течение 60 секунд, используя промышленную мешалку Waring 1-Gallon (3-скоростную модель). Пример 2 Следующую каталитическую эмульсию первичного амина, содержащую 4,9% первичного амина, получают, используя, Tomah DA-17 (описанный выше), стабилизированный ICI G-265 (описанным выше): Вода - 2514,6 г Ледяная уксусная кислота - 13,2 г G-265 (100% активность) - 19,9 г DA-17 (Tomah Products) - 132,3 г Методика: При непрерывном перемешивании магнитной мешалкой 2514,6 г воды нагревают до 70oС (158oF) в химическом стакане для магнитного перемешивания. В этот стакан добавляют 13,2 г ледяной уксусной кислоты и 19,9 г G-265-эмульгатора. К этому раствору при перемешивании добавляют 132,3 г DA-17. Снимают с нагревателя и дают раствору при магнитном перемешивании постепенно охладиться до комнатной температуры. Пример 3 Стандартную GWF-листовую продукцию получают следующим образом. Смесь 85 вес. % некальцинированного GWF-гипса (побочного продукта десульфуризации газового канала) и 15 вес.% волокна, состоящего на 3,75% из бумажного волокна и на 11,25% из волокна древесины хвойных деревьев, добавляют в перемешиваемый автоклав с количеством воды, достаточным для образования эмульсии, содержащей 15 вес.% твердой фазы. Полученную суспензию нагревают под давлением приблизительно до 295oF в течение 15 минут, что позволяет гипсу кальцинироваться с образованием альфа-полугидрата. Давление в суспензии сбрасывают во время выпуска суспензии из автоклава. Происходящее в результате испарение воды охлаждает суспензию приблизительно до 180-212oF. Указанные ниже эмульсии наряду с ускорителями добавляют к суспензии, которую затем нагнетают в напорный ящик формующей линии. Ускорители состоят на 0,5 вес.% из K2SO4 (поташа) и на 1 вес.% из сахара, покрытого дигидратом кальция (как описано, к примеру, в патенте США 3813312), относительно веса общей твердой фазы суспензии. Суспензию распределяют на пористом конвейере, на котором формуется кек. Кек пропускают через вакуумное обезвоживающее устройство, в котором удаляется порядка 60% воды, и смесь суспензия/кек достигает температуры порядка 120oF. Кек прессуют в лист приблизительно 1/2 дюйма толщиной при добавочной вакуумной обработке для удаления еще большего количества воды и охлаждают лист приблизительно до 95oF для лучшей регидратации полугидрата до гипса. После регидратации лист режут на панели и сушат в условиях, приводящих к нагреву внутренней части листа приблизительно до 200oF за короткий период времени. Полученные листы затем испытывают, как указано ниже. Пять листов получают, используя следующие концентрации силоксана (относительно общей твердой фазы суспензии), взятого в форме эмульсии примера 1. В каждом случае к суспензии добавляют эмульсию катализатора примера 2 в количестве, достаточном для получения 15% катализатора по отношению к весу силоксана. Лист 1 - Контроль Лист 2 - 0,5%-силоксан; 15%-катализатор Лист 3 - 1,0%-силоксан; 15%-катализатор Лист 4 - 1,5%-силоксан; 15%-катализатор Лист 5 - 2,0%-силоксан; 15%-катализатор По три образца из каждого листа испытывают на водостойкость. Среднее из трех полученных значений водостойкости приведено в таблице. Значения водостойкости трех образцов близки, что указывает на хорошее распределение эмульсии силоксана внутри листа. Используемый в предшествующих примерах промышленный эмульгатор, G-265, содержит порядка 0,9% первичного амина. Чтобы перевести в комплекс (связать) это загрязняющее вещество из остаточного первичного амина, к эмульгатору G-265 добавляют небольшое количество сульфата алюминия (т.е. квасцов), сильной кислоты Льюиса. На практике на каждые 5 г эмульгатора G-265 добавляют 1,0 г 10% раствора квасцов. Добавление квасцов вводит ионы Аl+3, которые комплексно связывают весь остаточный первичный амин. Показанные и описанные здесь формы воплощения изобретения следует рассматривать только как иллюстративные. Для каждого специалиста в соответствующей области очевидно, что возможны многочисленные измененные варианты, не выходящие за рамки объема изобретения и приложенных пунктов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения гипсовой листовой продукции, обладающей повышенной водостойкостью, включающий добавление водной эмульсии силоксана к водной суспензии из сульфатно-кальциевого материала и частиц-хозяина, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, причем указанная силоксановая эмульсия содержит, по меньшей мере, один модифицированный водородом силоксан, причем указанная силоксановая эмульсия стабильна в условиях, при которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; поступление указанной силоксан-содержащей суспензии на ровную пористую формующую поверхность для получения кека прежде, чем температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой полугидрат сульфата кальция регидратируется до дигидрата сульфата кальция; удаление основной части воды из указанного кека через указанную пористую поверхность и охлаждение указанного кека до температуры начала регидратации; прессование указанного кека с целью формования листа и удаления дополнительной воды, в результате чего кристаллы полугидрата сульфата кальция вокруг указанных частиц хозяина регидратируют на месте до кристаллов дигидрата сульфата кальция; высушивание указанного листа для удаления оставшейся свободной воды и приведения внутренней части указанного листа до температуры, достаточной для отверждения указанного силоксана. 2. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силоксан. 3. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор. 4. Способ по п. 3, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 5. Способ по п. 4, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина. 6. Способ по п. 1, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор. 7. Способ по п. 6, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 8. Способ по п. 1, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 9. Способ по п. 8, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 10. Способ по п. 1, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана. 11. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин. 12. Способ по п. 11, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин. 13. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор. 14. Способ по п. 13, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 15. Способ по п. 10, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор. 16. Способ по п. 15, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 17. Способ по п. 1, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина. 18. Способ по п. 17, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного. 19. Способ по п. 18, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон. 20. Способ по п. 19, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон. 21. Способ получения гипсового древесноволокнистого листа, обладающего повышенной водостойкостью, включающий: смешивание размолотого гипса с частицами-хозяина вместе с достаточным количеством воды для образования указанной суспензии, каждая из указанных частиц-хозяина содержит пустоты на своей поверхности и/или внутри, проницаемые для растворителя суспензии, содержащего суспендированный и/или растворенный гипс, и указанная суспензия является достаточно разбавленной, чтобы значительно смачивать проницаемые пустоты в частицах-хозяина и благоприятствовать образованию игольчатых кристаллов альфа-полугидрата сульфата кальция при нагревании под давлением; нагревание суспензии в резервуаре высокого давления с непрерывным перемешиванием до температуры, достаточной для кальцинирования гипса до альфа-полугидрата сульфата кальция; выдерживание суспензии при такой температуре до тех пор, пока по меньшей мере некоторое количество полугидрата сульфата кальция кристаллизуется внутри или вокруг пустот в частицах-хозяина; добавление водной эмульсии силоксана к указанной суспензии, в то время как указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, указанная силоксановая эмульсия включает по меньшей мере один модифицированный водородом силоксан, где указанная силоксановая эмульсия является стабильной в условиях, в которых сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция; подачу указанной силоксан-содержащей суспезии на ровную пористую формующую поверхность для образования кека до того, как температура указанного кека упадет ниже температуры, при которой кристаллы полугидрата сульфата кальция быстро регидратируют до кристаллов дигидрата; охлаждение указанного кека до температуры, при которой происходит регидратация; прессование указанного кека для формования указанного листа и удаление из него оставшейся воды, в ходе чего указанные кристаллы полугидрата сульфата кальция внутри и вокруг пустот в частицах-хозяина регидратируют, образуя кристаллы дигидрата сульфата кальция; и сушка листа с удалением оставшегося количества воды и отверждением указанного силоксана. 22. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает водород-метил-силокcан. 23. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор. 24. Способ по п. 23, по которому указанная эмульсия силоксана включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 25. Способ по п. 24, по которому А13+-ион добавляют к катионному эмульгатору из четвертичного амина. 26. Способ по п. 21, по которому указанная эмульсия силоксана включает неионный эмульгатор. 27. Способ по п. 26, по которому указанная эмульсия силоксана включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 28. Способ по п. 21, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения по меньшей мере порядка 0,1 вес. % твердой фазы силоксана указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 29. Способ по п. 28, по которому количество добавленной к указанной суспензии эмульсии силоксана достаточно для получения приблизительно от 1 до 2 вес. % твердой фазы силоксана к указанной суспензии относительно веса всех твердых веществ в указанной суспензии. 30. Способ по п. 21, по которому водную эмульсию катализатора добавляют к указанной суспензии, где указанная суспензия находится при температуре, при которой сохраняются кристаллы полугидрата сульфата кальция, а указанная эмульсия катализатора сохраняет стабильность в условиях сохранности кристаллов полугидрата сульфата кальция, и указанный катализатор адаптирован для промотирования отверждения указанного силоксана. 31. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает первичный амин. 32. Способ по п. 31, по которому указанная эмульсия катализатора включает не растворимый в воде первичный амин. 33. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор. 34. Способ по п. 33, по которому указанная эмульсия катализатора включает катионный эмульгатор из четвертичного амина. 35. Способ по п. 30, по которому указанная эмульсия катализатора включает неионный эмульгатор. 36. Способ по п. 35, по которому указанная эмульсия катализатора включает эмульгатор, имеющий показатель ГЛБ выше 20. 37. Способ по п. 21, по которому разбавленная суспензия включает сульфатно-кальциевый материал и дискретные лигноцеллюлозные частицы-хозяина, имеющие пустоты, занимающие значительную часть их объема, причем указанная суспензия является достаточно разбавленной для значительного смачивания проницаемых пустот частиц-хозяина. 38. Способ по п. 37, по которому частицами-хозяина служат бумажные волокна или древесные волокна, которые выбирают из группы, включающей химически очищенную древесную массу, механически очищенную древесную массу, термомеханически очищенную древесную массу и комбинации вышеперечисленного. 39. Способ по п. 37, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 0,5-30 вес. % древесных волокон. 40. Способ по п. 39, по которому твердые вещества суспензии включают порядка 3-20 вес. % древесных волокон.

www.freepatent.ru


Смотрите также