ГИПСОВАЯ КОМПОЗИЦИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ СЫРОЙ КРАХМАЛ, ИМЕЮЩИЙ СРЕДНЮЮ ВЯЗКОСТЬ, И СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ СПОСОБ И ИЗДЕЛИЕ
GYPSUM COMPOSITION CONTAINING RAW STARCH WITH MEDIUM VISCOSITY, AND METHOD AND PRODUCT RELATED TO IT

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001]
Затвердевший гипс является широко известным материалом, который используется во многих изделиях, в том числе панелях и других изделиях для строительства и реконструкции. Одна из таких панелей (часто называемая гипсокартоном) выполнена в форме сердечника из затвердевшего гипса, расположенного между двумя кроющими листами (например, плита, оклеенная бумагой) и, как правило, используется для обшивки гипсокартоном внутренних стен и потолков зданий. Один или большее количество плотных слоев, часто называемых «накрывочными слоями», могут быть включены с обеих сторон сердечника, как правило, на границе раздела бумаги и сердечника.
[0002]
Гипс (дигидрат сульфата кальция) встречается в природе и может быть добыт в виде породы. Он также может быть в синтетически полученной форме (называемой в данной области техники «сингип») в виде побочного продукта промышленных процессов, например, обессеривания дымовых газов. Гипс любого происхождения (природный или синтетический) может быть прокален при высокой температуре с образованием штукатурного гипса (то есть прокаленного гипса, как правило, в форме полугидрата сульфата кальция), а затем регидратирован для образования затвердевающего гипса желаемой формы (например, в виде плиты). В процессе изготовления плиты штукатурный гипс, воду и другие необходимые ингредиенты смешивают, как правило, в стержневом смесителе, термин, используемый в значении, обычном для данной области техники. Суспензия образуется и выгружается из смесителя на движущийся конвейер, несущий кроющий лист с одним из уже нанесенных (зачастую перед смесителем) накрывочных слоев (если они есть). Суспензия распределяется по бумаге (с необязательно нанесенным на бумагу накрывочным слоем). Другой кроющий лист, имеющий или не имеющий накрывочный слой, наносят на суспензию для формирования многослойной структуры желаемой толщины с помощью, например, формующей пластины или аналогичного приспособления. Смесь отливают и оставляют для затвердевания с образованием затвердевшего (то есть регидратированного) гипса посредством взаимодействия прокаленного гипса с водой с образованием матрицы кристаллического гидратированного гипса (то есть дигидрата сульфата кальция). Желательная гидратация обожженного гипса позволяет образовывать связную матрицу из затвердевших кристаллов гипса, тем самым придавая прочность гипсовой структуре в изделии. Чтобы удалить оставшуюся свободную (то есть непрореагировавшую) воду и получить сухое изделие, требуется нагрев (например, в сушилке).
[0003]
Избыток воды, который отводят, представляет собой неэффективность системы. Для удаления воды требуется затрата энергии, при этом технологический процесс производства замедляется для обеспечения возможности стадии сушки. Однако, уменьшение количества воды в системе оказалось очень трудным без ущерба для других важных аспектов товарного изделия, включая вес и прочность плиты.
[0004]
Следует понимать, что данное описание уровня техники было разработано авторами изобретения в помощь читателю и не должно рассматриваться как ссылка на предшествующий уровень техники или как указание на то, что любая из указанных проблем имеет первостепенное значение в данной области техники. Хотя описанные принципы могут, в некотором отношении и некоторых вариантах осуществления изобретения, облегчать проблемы, присущие другим системам, следует понимать, что объем находящейся под защитой инновационной разработки определяется прилагаемой формулой изобретения, а не способностью заявленного изобретения решать какую-либо конкретную проблему, отмеченную в данном документе.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005]
Данное изобретение относится, по меньшей мере частично, к использованию сырого крахмала, имеющего желаемую вязкость, в различных гипсовых суспензиях, плитах, способах и изделиях. В соответствии с вариантами осуществления изобретения сырой крахмал желаемой вязкости может быть включен в гипсовые суспензии (наряду с штукатурным гипсом, водой и другими желаемыми добавками, например, с одной или большим количеством из пен, диспергаторов, полифосфатов, ускорителей, замедлителей и т.д.) для повышения прочности получаемого в результате изделия, например, гипсокартона (например, в виде стеновой плиты, которая, при использовании в данном документе, включает в себя гипсокартон, используемый для поверхностей внутренних стен, потолков, перегородок и аналогичного применения). Более конкретно, крахмал имеет (i) вязкость в горячей воде, составляющую от около 20 BU (единиц Брабендера) до около 300 BU в соответствии с описанным в данном документе анализом вязкости в горячей воде (метод HWVA) и/или (ii) средний диапазон пиковой вязкости, составляющий от около 120 BU до 1000 BU при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что сырые крахмалы, имеющие вязкость, описанную в данном документе, позволяют молекулам крахмала выходить из гранул и, таким образом, придавать прочность гипсовой композиции (например, содержащей связную матрицу затвердевшего гипса), образующейся из суспензии штукатурного гипса.
[0006]
Преимущественно, сырые крахмалы желаемой вязкости в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения, как правило, тяжелее и демонстрируют более высокую насыпную плотность с меньшей изменчивостью, чем предварительно желатинизированные крахмалы. В связи с этим предварительно желатинизированные крахмалы могут иметь высокую вариабельность насыпной плотности, что может привести к неточной подаче крахмала в суспензию штукатурного гипса. Кроме того, сырой крахмал желаемой вязкости преимущественно может обеспечить более низкую потребность в воде в процессе производства гипсокартонных плит. Например, сырой крахмал желаемой вязкости может снизить потребность в воде в суспензии штукатурного гипса по меньшей мере приблизительно на 10% (например, по меньшей мере приблизительно на 20%) по сравнению с предварительно желатинизированным крахмалом в другой такой же суспензии штукатурного гипса.
[0007]
Таким образом, в одном аспекте, данным изобретением предложен гипсокартон. Указанная плита содержит сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера («BU») до около 300 единиц Брабендера. Вязкость измеряется методом HWVA.
[0008]
В другом аспекте, данным изобретением предложена суспензия штукатурного гипса (иногда называемая «штукатурной суспензией»). Указанная суспензия содержит штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA.
[0009]
В другом аспекте, данным изобретением предложен способ изготовления гипсокартона. Указанный способ включает в себя смешивание по меньшей мере воды, штукатурного гипса и по меньшей мере одного сырого крахмала, имеющего вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA. Суспензию размещают между первым кроющим листом и вторым кроющим листом для формирования мокрой сборки. Мокрую сборку нарезают на плиты и плиты высушивают.
[0010]
В другом аспекте, данным изобретением предложена акустическая панель, включающая в себя акустический компонент, содержащий волокно и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA. Указанная панель предпочтительно имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 согласно стандарту ASTM C 423-02.
[0011]
В другом аспекте, данным изобретением предложен гипсокартон. Указанный гипсокартон содержит сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера («BU») до около 1000 единиц Брабендера. Вязкость измеряют посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту. Максимальную вязкость регистрируют как пиковую вязкость.
[0012]
В другом аспекте, данным изобретением предложен другой гипсокартон. Указанный гипсокартон содержит сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, при 10% твёрдых частиц в воде имеющий вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 50 сантипуаз, измеряемую вискозиметром Брукфильда при 25ºC.
[0013]
В другом аспекте, данным изобретением предложена суспензия штукатурного гипса (иногда называемая «штукатурной суспензией»). Указанная суспензия содержит штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0014]
В другом аспекте, данным изобретением предложена другая суспензия штукатурного гипса. Указанная суспензия содержит штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, при 10% твёрдых частиц в воде имеющий вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 50 сантипуаз, измеряемую вискозиметром Брукфильда при 25ºC.
[0015]
В другом аспекте, данным изобретением предложен способ изготовления гипсокартона. Указанный способ включает в себя смешивание по меньшей мере воды, штукатурного гипса и по меньшей мере одного сырого крахмала, имеющего пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту. Суспензию размещают между первым кроющим листом и вторым кроющим листом для формирования мокрой сборки. Мокрую сборку нарезают на плиты и плиты высушивают.
[0016]
В другом аспекте, данным изобретением предложен способ изготовления гипсокартона. Указанный способ включает в себя смешивание по меньшей мере воды, штукатурного гипса и по меньшей мере одного сырого крахмала, при 10% твёрдых частиц в воде имеющий вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 50 сантипуаз, измеряемую вискозиметром Брукфильда при 25ºC. Суспензию размещают между первым кроющим листом и вторым кроющим листом для формирования мокрой сборки. Мокрую сборку нарезают на плиты и плиты высушивают.
[0017]
В другом аспекте, данным изобретением предложена акустическая панель, включающая в себя акустический компонент, содержащий волокно и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту. Указанная панель предпочтительно имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 согласно стандарту ASTM C 423-02.
[0018]
В другом аспекте, данным изобретением предложена акустическая панель, включающая в себя акустический компонент, содержащий волокно и по меньшей мере один сырой крахмал, при 10% твёрдых частиц в воде имеющий вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 50 сантипуаз, измеряемую вискозиметром Брукфильда при 25ºC. Указанная панель предпочтительно имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 согласно стандарту ASTM C 423-02.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019]
На Фиг. 1 проиллюстрирована амилограмма Брабендера 15% крахмальных суспензий в воде, иллюстрирующая вязкость крахмала, где ось X представляет собой ось времени, а на ось Y нанесена вязкость (первичная ось Y, слева) и температура (вторичная ось Y, справа), в соответствии с вариантами осуществления изобретения, как описано в Примере 1.
[0020]
На Фиг.2 проиллюстрирована гистограмма прочности на сжатие во влажном состоянии затвердевающей гипсовой композиции, образованной из суспензии, содержащей сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал B, по сравнению с затвердевающими гипсовыми композициями, образованными из суспензий, содержащих предварительно желатинизированные кукурузные крахмалы A и B, соответственно, с интервалами в три, пять, семь и десять минут, как описано в Примере 2.
[0021]
На Фиг. 3 проиллюстрирован график скорости сушки (зависимость массы от времени) при 450º F плиты, сформированной из суспензии, содержащей сырой крахмал, по сравнению с плитой, сформированной из суспензии, содержащей предварительно желатинированный кукурузный крахмал B, как описано в Примере 3.
[0022]
На Фиг. 4 проиллюстрирована амилограмма Брабендера 15% крахмальных суспензий в воде, иллюстрирующая анализ вязкости в горячей воде (HWVA) крахмала, где ось X представляет собой ось времени, а на ось Y нанесена вязкость (первичная ось Y, слева) и температура (вторичная ось Y, справа), в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
[0023]
На Фиг. 5 проиллюстрирована амилограмма Брабендера 15% крахмальных суспензий в воде, иллюстрирующая анализ вязкости в горячей воде (HWVA) кислотно-модифицированных крахмалов из тапиоки, пшеницы и картофеля, где ось X представляет собой ось времени, а на ось Y нанесена вязкость (первичная ось Y, слева) и температура (вторичная ось Y, справа), в соответствии с вариантами осуществления изобретения.
[0024]
На Фиг.6 проиллюстрировано изображение плиточного изделия с оттянутым назад кроющим листом, чтобы показать дефект сердечника плиты (образование пузырей), рассмотренный в Примере 9 данного документа.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0025]
Варианты осуществления данного изобретения предусматривают, по меньшей мере частично, включение в суспензию штукатурного гипса (иногда называемую «гипсовой суспензией») сырого крахмала для повышения прочности получаемой плиты, имеющей один или большее количество слоев гипса, сформированных из гипсовой суспензии. В одном аспекте, сырой крахмал имеет вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера согласно методу анализа вязкости в горячей воде (HWVA), описанному в данном документе. В дополнительном или альтернативном аспекте, сырой крахмал характеризуется тем, что имеет «средний диапазон» пиковой вязкости (например, от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера, измеряемый в соответствии с методологией, описанной в данном документе). Хотя характеристику вязкости определяют, когда крахмал помещают в определенные условия в соответствии с методологией измерения вязкости, описанной в данном документе, следует понимать, что сырой крахмал не нужно добавлять в суспензию в этих условиях. Обычное использование немигрирующих сырых крахмалов было нежелательным с гипсовыми суспензиями, потому что прочность сердечника не была значительно улучшена, хотя для улучшения сцепления бумаги с сердечником использовались мигрирующие крахмалы с малой цепью. Варианты осуществления данного изобретения неожиданно преодолевают этот недостаток.
[0026]
Неожиданно было обнаружено, что крахмалы с желаемой вязкостью в горячей воде эффективны для использования в гипсовых суспензиях для увеличения прочности получаемого в результате плиточного изделия. Как описано в данном документе, выбор среднего диапазона вязкости в горячей воде для использования в гипсовой (штукатурной) суспензии, то есть от около 20 BU до около 300 BU по методу HWVA, неожиданно приводит к желаемому размеру молекул и хорошей результирующей прочности гипсового слоя в конечном изделии. В связи с этим неожиданно было обнаружено, что вязкость в горячей воде коррелирует с желаемым размером молекул у различных крахмалов, включая, например, крахмал из тапиоки, пшеницы, картофеля, кукурузы и другие крахмалы. В некоторых вариантах осуществления изобретения, где используется кукурузный крахмал, пиковая вязкость, как было рассмотрено в данном документе, может быть использована для корреляции размера молекул. В связи с этим было обнаружено, что для кукурузных крахмалов пиковая вязкость эффективно коррелирует с размером молекул и, следовательно, прочностью плиты. Удивительно, что без привязки к какой-либо конкретной теории, для любого одного типа крахмала пиковая вязкость коррелирует с молекулярной массой. Однако, между двумя различными типами крахмалов эта корреляция не может существовать. Например, могут быть случаи с пшеничным крахмалом, когда при более низкой пиковой вязкости крахмал имеет больший размер молекул, чем кукурузный крахмал с более высокой пиковой вязкостью. Таким образом, неожиданно было обнаружено, что вязкость в горячей воде имеет лучшую корреляцию с размером молекул для различных крахмалов. При желании, однако, в случае оценки отдельно взятого крахмала, может быть использована пиковая вязкость, как описано в данном документе.
[0027]
Было обнаружено, что включение сырого крахмала в соответствии с изобретением дает преимущества, например, в отношении эффективности крахмала (например, может быть использовано меньшее количество крахмала), повышения прочности изделия и потребности в воде, например, одновременно в некоторых вариантах осуществления изобретения. В соответствии с вариантами осуществления изобретения, преимущества, в том числе в отношении эффективности крахмала, потребности в воде и/или прочности, представляют собой значительное улучшение по сравнению с нежелатинизированными крахмалами (сырыми), имеющими вязкость в горячей воде ниже 20 BU или выше 300 BU и/или пиковую вязкость ниже 120 BU или выше 1000 BU. Кроме того, неожиданно было обнаружено, что в некоторых вариантах осуществления изобретения скорость сушки суспензий, содержащих сырой крахмал, аналогична скорости сушки суспензий, содержащих предварительно желатинизированный крахмал. Это особенно удивительно, потому что сырой крахмал должен поглощать дополнительную тепловую энергию для желатинизации крахмала. Эти открытия дают значительные преимущества, включая, но не ограничиваясь этим: снижение стоимости сырья, повышение эффективности производства и повышение прочности изделия, например, позволяющие получить продукцию с меньшим весом с достаточными прочностными свойствами.
[0028]
Сырой крахмал в соответствии с изобретением в вариантах осуществления данного изобретения может быть включен в суспензию штукатурного гипса для формирования гипсового слоя в плите и может быть использован вместе со слоями гипсокартона (например, сердечником), которые необязательно имеют накрывочный слой на одной или обеих основных поверхностях сердечника. В некоторых вариантах осуществления изобретения сердечник плиты, сформированный из суспензии штукатурного гипса, содержащей сырой крахмал, может иметь концентрированный слой на одной или обеих основных поверхностях сердечника, как описано в принадлежащих одному и тому же правообладателю, совместно рассматриваемых патентных заявках США № 15/186176; 15/186212; 15/186232; и 15/186257, приведенные в которых схемы расположения концентрированного слоя включены в данный документ посредством ссылки.
[0029]
Крахмалы классифицируются как углеводы и содержат два типа полисахаридов, а именно неразветвленную амилозу и разветвленный амилопектин. Крахмальные гранулы являются полукристаллическими, например, как видно в поляризованном свете, и нерастворимы при комнатной температуре.
[0030]
Крахмал является сырым в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения. Сырые крахмалы характеризуются как нерастворимые в холодной воде и имеющие полукристаллическую структуру. Как правило, сырые крахмалы получают мокрым размолом и не модифицируют нагреванием мокрого крахмала, как в случае вареных крахмалов. Следует отметить, что сырой крахмал в соответствии с изобретением отличается от вареных крахмалов, которые характеризуются растворимостью в холодной воде и имеют некристаллическую структуру. Вареные крахмалы получают нагреванием мокрого крахмала и могут быть получены, например, методами экструзии. См., например, совместно рассматриваемые патентные заявки США 14/494547; 14/044582; и 13/835002. Вареные крахмалы иногда называют предварительно желатинизированными крахмалами, поскольку кристаллическая структура гранул крахмала плавится и приводит к желатинизации крахмала, которая характеризуется исчезновением двулучепреломления под микроскопом с поляризованным светом.
[0031]
Предпочтительные сырые крахмалы отличаются от кислотно-модифицированных мигрирующих крахмалов, которые не придают таких же прочностных свойств и используются в данной области техники для улучшения сцепления бумаги с сердечником, поскольку они мигрируют к границе раздела бумаги и сердечника из-за их меньшей длины цепи. Кислотно-модифицированные мигрирующие крахмалы имеют минимальную молекулярную массу, как правило, ниже около 6000 дальтон. Предпочтительные сырые крахмалы в соответствии с вариантами осуществления изобретения имеют более высокую молекулярную массу, чем мигрирующие крахмалы, например, по меньшей мере около 15000 дальтон. Средняя молекулярная масса отображается вязкостью в горячей воде. Предпочтительные сырые крахмалы имеют вязкость в горячей воде от около 20 BU до около 300 BU.
[0032]
В некоторых вариантах осуществления изобретения сырой крахмал имеет более высокую насыпную плотность с меньшей вариабельностью, чем обнаруживаемая в предварительно желатинизированном крахмале. Это удивительно полезно, потому что, например, постоянная плотность позволяет объемному дозатору добавлять крахмал более точно и бесперебойно. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения насыпная плотность может составлять от около 35 фунтов/куб.фут до около 50 фунтов/куб.фут, от около 35 фунтов/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут, от около 37 фунтов/куб.фут до около 50 фунтов/куб.фут, от около 37 фунтов/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут, от около 40 фунтов/куб.фут до около 50 фунтов/куб.фут, от около 40 фунтов/куб.фут до около 47 фунтов/куб.фут, от около 40 фунтов/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут, от около 41 фунтов/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут и т.д.
[0033]
В отличие от сырых крахмалов в соответствии с изобретением, желатинизация представляет собой процесс, в котором крахмал помещают в воду и нагревают («варят») таким образом, что кристаллическая структура гранул крахмала плавится и молекулы крахмала растворяются в воде, что приводит к хорошей дисперсии. Было обнаружено, что при превращении гранулы крахмала в желатинизированную форму первоначально гранула крахмала обеспечивает небольшую вязкость в воде, поскольку гранулы крахмала нерастворимы в воде. При повышении температуры гранулы крахмала набухают, а кристаллическая структура плавится при температуре желатинизации. Пиковая вязкость наблюдается, когда гранула крахмала имеет максимальное набухание. Дальнейшее нагревание приводит к разрушению гранул крахмала и растворению молекул крахмала в воде, при этом резко снижается вязкость. После охлаждения молекула крахмала будет повторно ассоциировать с образованием трёхмерной гелевой структуры, при этом из-за гелевой структуры увеличивается вязкость.
[0034]
Сырые крахмалы в соответствии с вариантами осуществления изобретения, как правило, имеют свойственную им гранулированную форму. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения сырая гранулированная форма может подвергаться по меньшей мере некоторой степени желатинизации в процессе изготовления гипсокартонных плит (например, в сушилке).
[0035]
Для достижения желаемой вязкости в соответствии с вариантами осуществления изобретения молекула сырого крахмала может быть модифицирована, например, для гидролиза гликозидных связей между единицами глюкозы для достижения желаемой молекулярной массы. Например, такие модификации могут включать в себя кислотные модификации, ферментативные модификации и/или другие способы. Наиболее часто используемым ферментом, превращающим крахмал, является α-амилаза (альфа-амилаза). Реакция ферментативного гидролиза может быть остановлена посредством доведения pH либо посредством нагревания. Для получения кислотно-модифицированных крахмалов следует понимать, что водная суспензия немодифицированного крахмала может быть обработана, например, небольшим количеством кислоты, например, сильной кислотой, например, соляной кислотой, серной кислотой, азотной кислотой, плавиковой кислотой или аналогичными кислотами. Посредством регулирования времени реакции степень деполимеризации может быть модифицирована. Например, в случае, если достигается надлежащая текучесть, например, определяемая лабораторным контролем в ходе процесса, вводят слабую щелочь, чтобы нейтрализовать кислоту и остановить гидролиз. Таким образом, могут быть получены кислотно-модифицированные крахмалы с различной текучестью. Кроме того, кислотно-модифицированные крахмалы могут быть использованы непосредственно после нейтрализации без дальнейшей очистки или могут быть очищены для удаления солей. Конечное использование кислотно-модифицированного крахмала может определять желательность очистки. Например, композиция крахмала, модифицированного серной кислотой и нейтрализованного гидроксидом кальция, может содержать ионы сульфата и кальция, которые могут быть добавлены в суспензию штукатурного гипса и воды. Поскольку в штукатурном гипсе уже присутствуют ионы сульфата и кальция, может не потребоваться очистка модифицированного серной кислотой крахмала перед добавлением в суспензию. Таким образом, соображения для определения желательности очистки включают в себя, например, идентичность кислоты и щелочного основания и то, желательно ли добавлять в суспензию другие ионы, помимо ионов сульфата или кальция.
[0036]
Сырые крахмалы, демонстрирующие характеристику вязкости в соответствии с изобретением, обеспечивают значительные преимущества для прочности изделия (например, гипсокартона). Поскольку крахмал содержит мономеры глюкозы, имеющие три гидроксигруппы, крахмал обеспечивает множество центров для водородной связи с кристаллами гипса. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что размер молекул сырых крахмалов, которые проявляют характеристику вязкости в горячей воде, обеспечивает оптимальную подвижность молекул крахмала для выравнивания молекул крахмала с кристаллами гипса с целью облегчения хорошего связывания крахмала с кристаллами гипса, чтобы усилить полученную кристаллическую гипсовую матрицу, например, посредством образования водородных связей. Сырые крахмалы, имеющие значения вязкости вне желаемого диапазона вязкости в горячей воде, которые будут иметь более длинные цепи и более высокую молекулярную массу (слишком высокая вязкость) либо более короткие цепи и более низкую молекулярную массу (слишком низкая вязкость), соответственно, не обеспечивают ту же комбинацию преимуществ. Соответственно, благодаря оптимальному связыванию между кристаллами гипса и молекулами сырого крахмала желаемой вязкости в горячей воде, в действительности прочность кристаллической гипсовой матрицы повышается, и для усиления этой прочности требуется меньше крахмала по сравнению с обычными крахмалами. Сырые крахмалы неожиданно приводят к снижению потребности в воде в гипсовых суспензиях из-за удивительно высокой текучести суспензии штукатурного гипса, содержащей сырые крахмалы.
[0037]
Сырой крахмал, добавленный в гипсовую (штукатурную) суспензию, желательно имеет молекулярную массу среднего диапазона, на которую указывает вязкость в горячей воде от около 20 BU до около 300 BU. Средний диапазон вязкости в горячей воде сырого крахмала определяется по методу HWVA, описанному в данном документе. Средний диапазон пиковой вязкости измеряется следующим ниже способом. Пиковая вязкость по Брабендеру измеряется с использованием прибора Viscograph-E (C.W. Brabender), настроенного на 75 об/мин; 700 cmg. Крахмал находится в суспензии, имеющей концентрацию 15% твёрдых частиц в воде. Суспензию крахмала нагревают от 25°C до 95°C со скоростью 3°С/мин. Затем её выдерживают при 95°С в течение 10 мин, пока она не остынет до 50°С со скоростью -3°С/мин. Пиковая вязкость определяется как максимальная вязкость.
[0038]
Вязкость в горячей воде сырого крахмала, как правило, выше 20 BU и может составлять от около 20 BU до около 300 BU, например, от около 20 BU до около 280 BU, от около 20 BU до около 250 BU, от около 20 BU до около 200 BU, от около 20 BU до около 175 BU, от около 20 BU до около 150 BU, от около 20 BU до около 125 BU, от около 20 BU до около 100 BU, от около 20 BU до около 75 BU, от около 20 BU до около 50 BU, от около 30 BU до около 300 BU, от около 30 BU до около 280 BU, от около 30 BU до около 250 BU, от около 30 BU до около 150 BU, от около 30 BU до около 125 BU, от около 30 BU до около 100 BU, от около 30 BU до около 75 BU, от около 30 BU до около 50 BU, от около 50 BU до около 300 BU, от около 50 BU до около 280 BU, от около 50 BU до около 250 BU, от около 50 BU до около 200 BU, от около 50 BU до около 150 BU, от около 50 BU до около 100 BU, от около 100 BU до около 300 BU, от около 100 BU до около 280 BU, от около 100 BU до около 250 BU, от около 100 BU до около 200 BU, от около 100 BU до около 150 BU, от около 150 BU до около 300 BU, от около 150 BU до около 280 BU, от около 150 BU до около 250 BU, от около 150 BU до около 200 BU, от около 200 BU до около 300 BU или от около 200 BU до около 280 BU.
[0039]
В некоторых вариантах осуществления изобретения крахмал имеет пиковую вязкость, составляющую по меньшей мере около 100 единиц Брабендера и может составлять от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера, например, от около 120 единиц Брабендера до около 875 единиц Брабендера, от около 120 единиц Брабендера до около 850 единиц Брабендера, от около 120 единиц Брабендера до около 700 единиц Брабендера, от около 120 единиц Брабендера до около 550 единиц Брабендера, от около 120 единиц Брабендера до около 460 единиц Брабендера, от около 120 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера, от около 150 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера, от около 150 единиц Брабендера до около 850 единиц Брабендера, от около 150 единиц Брабендера до около 750 единиц Брабендера, от около 150 единиц Брабендера до около 500 единиц Брабендера, от около 150 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера, от около 250 единиц Брабендера до около 850 единиц Брабендера, от около 250 единиц Брабендера до около 600 единиц Брабендера, от около 250 единиц Брабендера до около 500 единиц Брабендера, от около 300 единиц Брабендера до около 875 единиц Брабендера, от около 350 единиц Брабендера до около 800 единиц Брабендера, от около 350 единиц Брабендера до около 750 единиц Брабендера, от около 400 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера, от около 400 единиц Брабендера до около 875 единиц Брабендера, от около 400 единиц Брабендера до около 700 единиц Брабендера, от около 500 единиц Брабендера до около 850 единиц Брабендера, от около 500 единиц Брабендера до около 700 единиц Брабендера, от около 600 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера и т.д.
[0040]
Свойства сырых крахмалов включают в себя их низкую вязкость в холодной воде (т.е. при температуре 77ºF (25ºC)), в отличие от свойств предварительно желатинизированных крахмалов, включающих в себя их мгновенную высокую вязкость в холодной воде. Сырые крахмалы в соотвтетствии с данным изобретением предпочтительно имеют вязкость в холодной воде, составляющую менее чем около 50 сантипуаз, например, около 40 сантипуаз или менее, около 30 сантипуаз или менее, около 20 сантипуаз или менее или около 10 сантипуаз или менее в холодной воде (например, от около 1 сантипуаза до около 50 сантипуаз, от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз, от около 1 сантипуаза до около 30 сантипуаз, от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз, от около 1 сантипуаза до около 10 сантипуаз, от около 5 сантипуаз до около 50 сантипуаз, от около 5 сантипуаз до около 30 сантипуаз, от около 5 сантипуаз до около 20 сантипуаз, от около 3 сантипуаз до около 15 сантипуаз, от около 3 сантипуаз до около 10 сантипуаз, от около 3 сантипуаз до около 7 сантипуаз и т.д.). Вязкость в холодной воде измеряется вискозиметром по методу Брукфильда со следующей ниже программой испытаний. Крахмал (20 г, сухой) добавляют в воду (180 г) в блендере Waring (модель 31BL92) при перемешивании с низкой скоростью в течение 15 секунд. Раствор крахмала (200 г) переносят в мерный стаканчик. Выбирают мешалку № 2 и 60 об/мин. Значение вязкости, измеренное через 20 секунд, используется в качестве вязкости крахмала.
[0041]
Сырые крахмалы в соответствии с вариантами осуществления изобретения преимущественно легко смешиваются с водой. Это происходит из-за их низкой вязкости в воде. Напротив, предварительно желатинизированные крахмалы иногда могут вызывать нежелательный «рыбий глаз», что является состоянием, которое характеризуется одним или большим количеством крупных комков, которые образуются в водном растворе в процессе смешивания. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией полагают, что в процессе смешивания большие комки вызваны быстрым водопоглощением крахмала с образованием вязкой пленки на поверхности комка, которая препятствует проникновению воды в комок. Считается, что для сырых крахмалов исключено состояние рыбьего глаза из-за их нерастворимости в холодной воде, что приводит к отделению гранул крахмала.
[0042]
Примеры подходящих сырых крахмалов включают в себя, но не ограничиваются ими: один или большее количество нативных зерновых крахмалов, нативных корневых крахмалов, нативных клубневых крахмалов и/или химически модифицированных крахмалов, с конкретными характерными примерами, включая, например, кукурузный крахмал (обычный, восковой и/или с высоким содержанием амилозы), пшеничный крахмал типа А, пшеничный крахмал типа В, гороховый крахмал, картофельный крахмал, тапиоку, замещенные крахмалы, имеющие замещенные группы (например, ацетатную, фосфатную, гидроксиэтильную, гидроксипропильную) на гидроксильных группах крахмала или любую комбинацию вышеуказанных.
[0043]
Суспензия штукатурного гипса, как правило, образуется внутри основного стержневого или нестержневого смесителя в процессе производства. Однако, режим введения ингредиентов в смеситель может варьироваться. Например, различные комбинации компонентов могут быть предварительно смешаны перед поступлением в смеситель, например, могут быть предварительно смешаны один или большее количество сухих ингредиентов и/или один или большее количество мокрых ингредиентов. Под термином «добавленный к суспензии», используемом в данном документе, следует понимать, что ингредиенты могут быть предварительно смешаны любым подходящим способом перед поступлением в смеситель, где образуется гипсовая (штукатурная) суспензия, как изложено в данном документе.
[0044]
Сырой крахмал с желаемой характеристикой вязкости в горячей воде и/или характеристикой пиковой вязкости по изобретению может быть включен в суспензию штукатурного гипса в мокрой или сухой форме. Если он находится в мокрой форме, то крахмал может быть включен в любой подходящей концентрации и может быть предварительно смешан с другими мокрыми ингредиентами.
[0045]
Используемый в данном документе термин «сырой» означает, что крахмал имеет степень желатинизации менее чем около 5% (например, менее чем около 3% или менее чем около 1%, например, ноль) перед его включением в суспензию штукатурного гипса. В некоторых вариантах осуществления изобретения сырой крахмал может быть частично или полностью желатинизирован при воздействии повышенной температуры в процессе производства гипсокартона, например, в сушилке на стадии сушки для удаления избытка воды.
[0046]
Неожиданно обнаружилось, что сырой крахмал, имеющий характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения может быть включен в суспензию в относительно низком количестве (твердые частицы/твердая основа) и все же в плите достигается значительное повышение прочности. Соответственно, в предпочтительных вариантах осуществления изобретения сырой крахмал, имеющий характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости, включают в состав суспензии штукатурного гипса в количестве, которое составляет около 5% или менее по массе штукатурного гипса (например, от около 1% до около 4%) или даже менее, например, около 2% или менее по массе штукатурного гипса. Например, сырой крахмал может быть включен в количестве от около 0,5% до около 5% по массе штукатурного гипса, от около 0,5% до около 4% по массе штукатурного гипса, от около 1% до около 3%, около 1% до около 2%, от около 1,5% до около 2% и т.д.
[0047]
Сырые крахмалы, имеющие желаемую характеристику вязкости в горячей воде и/или пиковой вязкости, могут быть объединены с другими крахмалами в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения. Например, сырые крахмалы, проявляющие желаемую характеристику вязкости, могут быть объединены с другими крахмалами для повышения как прочности сердечника, так и сцепления бумаги с сердечником, особенно если допускается некоторое увеличение потребности в воде. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изобретения штукатурная суспензия может содержать один или большее количество сырых крахмалов, имеющих характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости, а также один или большее количество крахмалов других типов. Другие крахмалы могут включать в себя, например, предварительно желатинизированные крахмалы. Примеры включают в себя предварительно желатинизированные кукурузные крахмалы, например, имеющие вязкость около 773 сантипуаз или 100 сантипуаз, соответственно, согласно способу VMA, как изложено в публикации патентной заявки США 2012/0113124. Другие крахмалы также могут быть в форме, например, непрежелатинизированных крахмалов, например, мигрирующие кислотно-модифицированные крахмалы, а также алкилированные крахмалы, например, этилированные крахмалы, которые не желатинизированы, и т.д., которые имеют вязкость в горячей воде ниже около 20 BU или выше 300 BU, или которые имеют пиковую вязкость ниже 120 единиц Брабендера или выше 1000 единиц Брабендера. Комбинация крахмалов может быть предварительно смешана (например, в сухой смеси, необязательно с другими компонентами, например, с штукатурным гипсом и т.д., или в мокрой смеси с другими мокрыми ингредиентами) перед добавлением в суспензию штукатурного гипса, или крахмалы могут быть включены в суспензию штукатурного гипса по одному или в любой их вариации. Сырой крахмал, имеющий желаемую характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости, и другой крахмал могут быть включены в состав в любой подходящей пропорциональной доле. Например, содержание сырого крахмала, имеющего желаемую характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости в процентах от общего содержания крахмала, добавляемого в суспензию штукатурного гипса, может составлять, например, по меньшей мере около 10% по массе, например, по меньшей мере около 20%, по меньшей мере около 30%, по меньшей мере около 40%, по меньшей мере около 50%, по меньшей мере около 60%, по меньшей мере около 70%, по меньшей мере около 80%, по меньшей мере около 90%, по меньшей мере около 95%, по меньшей мере около 99%, по меньшей мере около 100% или находиться в любом диапазоне между ними). В типовых вариантах осуществления изобретения отношение сырого крахмала, имеющего желаемую характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости, к другому крахмалу может составлять около 25:75, около 30:70, около 35:65, около 50:50, около 65:35, около 70:30, около 75:25 и т.д.
[0048]
В дополнение к крахмальному компоненту в состав суспензии входят вода, штукатурный гипс, вспенивающий агент (иногда называемый просто «пеной») и другие добавки по желанию. Штукатурный гипс может быть в форме альфа-полугидрата сульфата кальция и/или бета-полугидрата сульфата кальция. В некоторых вариантах осуществления изобретения бета-форма является предпочтительной. Штукатурный гипс может быть волокнистым или не волокнистым. Вспенивающий агент может быть включен в состав для формирования распределения воздушных пустот внутри непрерывной кристаллической матрицы затвердевающего гипса. В некоторых вариантах осуществления изобретения вспенивающий агент содержит основную весовую часть нестабильного компонента и небольшую весовую часть стабильного компонента (например, когда объединяют нестабильный компонент со смесью стабильного и нестабильного компонентов). Массовое соотношение нестабильного компонента к стабильному компоненту эффективно для формирования распределения воздушных пустот внутри сердечника из затвердевающего гипса. См., например, патенты США 5643510; 6342284; и 6632550. Было обнаружено, что подходящее распределение пустот и толщина стенки (независимо) могут быть эффективными для повышения прочности, особенно в плите с более низкой плотностью (например, ниже около 35 фунтов/куб.фут). См., например, патенты США 2007/0048490 и 2008/0090068. Пустоты от испаряющейся воды, как правило, имеющие диаметр около 5 мкм или менее, также вносят вклад в общее распределение пустот наряду с вышеупомянутыми воздушными (пенными) пустотами. В некоторых вариантах осуществления изобретения объемное отношение пустот с размером пор более чем около 5 микрон к пустотам с размером пор около 5 микрон или менее составляет от около 0,5:1 до около 9:1, например, от около 0,7:1 до около 9:1, от около 0,8:1 до около 9:1, от около 1,4:1 до около 9:1, от около 1,8:1 до около 9:1, от около 2,3:1 до около 9:1, от около 0,7:1 до около 6:1, от около 1,4:1 до около 6:1, от около 1,8:1 до около 6:1, от около 0,7:1 до около 4:1, от около 1,4:1 до около 4:1, от около 1,8:1 до около 4:1, от около 0,5:1 до около 2,3:1, от около 0,7:1 до около 2,3:1, от около 0,8:1 до около 2,3:1, от около 1,4:1 до около 2,3:1, от около 1,8:1 до около 2,3:1 и т.д. В некоторых вариантах осуществления изобретения вспенивающий агент присутствует в суспензии, например, в количестве, составляющем менее чем около 0,5% по массе штукатурного гипса, например, от около 0,01% до около 0,5%, от около 0,01% до около 0,4%, от около 0,01% до около 0,3%, от около 0,01% до около 0,2%, от около 0,01% до около 0,1%, от около 0,02% до около 0,4%, от около 0,02% до около 0,3%, от около 0,02% до около 0,2% и т.д.
[0049]
Добавки, например, ускоритель (например, ускоритель влажного гипса, термостойкий ускоритель, климатически стабилизированный ускоритель) и замедлитель, хорошо известны и могут быть включены в состав при желании. См., например, Патенты США 3573947 и 6409825.
[0050]
В некоторых вариантах осуществления изобретения скорость гидратации регулируют, чтобы избежать определенных дефектов в процессе изготовления плиты, включая образование пузырей и расслоение соединения между сердечником и кроющим листом, например, перед отводом избытка воды в сушилке. Скорость гидратации может быть измерена по количеству времени, необходимому для достижения 50% гидратации (называемой просто «50% гидратация») в минутах. Было обнаружено, что в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления изобретения желаемое время 50% гидратации выбирается для эффективного разрезания ленты затвердевающей суспензии штукатурного гипса на желаемые сегменты ножом до попадания сегментов в сушилку с последующей дополнительной обработкой для формирования плиты с ее окончательными размерами и во избежание таких дефектов, как образование пузырей, расслоение и т.д. Неожиданно было обнаружено, что посредством регулирования скорости гидратации (например, посредством подбора количества ускорителя и/или замедлителя в суспензии штукатурного гипса), можно уменьшить или избежать появления дефектов плиты, например, образования пузырей, отслаивания, расслоения и/или плохого сцепления между слоем гипса в плите и кроющим листом. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией полагают, что сырой крахмал не содержит столько примесей, сколько может быть обнаружено в предварительно желатинизированном крахмале. Более низкое содержание примесей в сыром крахмале приводит к менее замедляющему действию на процесс затвердевания штукатурного гипса в процессе изготовления плиты. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией полагают, что в случае, если скорость гидратации слишком высока, плита подвержена формированию определенных дефектов, например, отслаиванию, образованию пузырей и т.д. Поскольку сырой крахмал оказывает меньшее замедляющее действие, чем обеспечивает предварительно желатинизированный крахмал, было обнаружено, что в суспензии штукатурного гипса следует использовать меньшее количество ускорителя, если в этой суспензии штукатурного гипса используется сырой крахмал.
[0051]
Как будет понятно специалисту в данной области техники, точное количество ускорителя варьируется для различных производственных условий из-за различий в условиях окружающей среды, качестве и чистоте гипса и т.д. Содержание ускорителя в суспензии штукатурного гипса может быть уменьшено на любое подходящее количество в зависимости от условий на конкретном предприятии. В некоторых вариантах осуществления изобретения количество ускорителя может быть уменьшено на около 40% или менее в суспензии штукатурного гипса, содержащей сырой крахмал, по сравнению с количеством ускорителя, используемого в суспензии штукатурного гипса, содержащей предварительно желатинизированный крахмал, но в остальном оно такое же. Например, количество ускорителя может быть уменьшено в суспензии штукатурного гипса, содержащей сырой крахмал (по сравнению с той же суспензией, в которой используют предварительно желатинизированный крахмал вместо сырого крахмала) на от около 1% до около 40%, например, от около 1% до около 35%, от около 1% до около 30%, от около 1% до около 25%, от около 1% до около 23%, от около 1% до около 20%, от около 1% до около 15%, от около 5% до около 40%, от около 5% до около 35%, от около 5% до около 30%, от около 5% до около 25%, от около 5% до около 23%, от около 5% до около 20%, от около 5% до около 15%, от около 10% до около 40%, от около 10% до около 35%, от около 10% до около 30%, от около 10% до около 25%, от около 10% до около 23%, от около 10% до около 20%, от около 10% до около 15%, от около 15% до около 40%, от около 15% до около 35%, от около 15% до около 30%, от около 15% до около 25%, от около 15% до около 20%, от около 20% до около 40%, от около 20% до около 35%, от около 20% до около 30%, от около 20% до около 25%.
[0052]
Как будет понятно специалисту в данной области техники, количество ускорителя и/или замедлителя, используемого для достижения таких желаемых скоростей гидратации, будет варьироваться в зависимости от различных условий при различных условиях производства (например, чистота и качество гипса и т.д., которые могут варьироваться на разных производственных или исследовательских предприятиях). В некоторых вариантах осуществления изобретения ускоритель (например, термостойкий ускоритель) может быть включен в суспензию штукатурного гипса в количестве от около 0,5% до около 4% по массе штукатурного гипса, например, от около 1% до около 2% по массе штукатурного гипса.
[0053]
В некоторых вариантах осуществления изобретения, где в состав включены ускоритель и/или замедлитель, каждый из ускорителя и/или замедлителя может находиться в суспензии штукатурного гипса в количестве на твердой основе, составляющем, например, от около 0% до около 5% по массе штукатурного гипса (например, от около 0,1% до около 3%), например, от около 0% до около 1% по массе штукатурного гипса (например, от около 0,01% до около 0,08%). При желании могут быть включены в состав другие добавки, например, для придания прочности, чтобы обеспечить условия для получения изделия с меньшим весом и достаточной прочностью, чтобы избежать постоянной деформации, для повышения прочности в сыром состоянии, например, когда продукт застревает на конвейере, перемещающемся вниз по производственной линии, для повышения огнестойкости, для повышения водостойкоси и т.д.
[0054]
Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения суспензия необязательно может содержать по меньшей мере один диспергатор для улучшения текучести. Аналогично крахмалу и другим ингредиентам, диспергаторы могут быть включены в состав суспензии сердечника в сухой форме вместе с другими сухими ингредиентами и/или в жидкой форме вместе с другими жидкими ингредиентами. Примеры диспергаторов включают в себя нафталинсульфонаты, например, полинафталинсульфоновую кислоту и ее соли (полинафталинсульфонаты) и производные, которые являются продуктами конденсации нафталинсульфокислот и формальдегида; а также поликарбоксилатные диспергаторы, например, поликарбоновые эфиры, например, диспергаторы типа PCE211, PCE111, 1641, 1641F, или PCE 2641, например, диспергаторы (BASF) MELFLUX 2641F, MELFLUX 2651F, MELFLUX 1641F, MELFLUX 2500L и COATEX 1641 FEthacryl M, доступный от Coatex, Inc.; и/или лигносульфонаты или сульфонированный лигнин. Лигносульфонаты представляют собой водорастворимые анионные полиэлектролитные полимеры, побочные продукты производства древесной массы с использованием сульфитной варки. Одним из примеров лигнина, практически применимого для основных положений вариантов осуществления данного изобретения, является Marasperse C-21, доступный от Reed Lignin Inc.
[0055]
Диспергаторы с более низкой молекулярной массой, как правило, являются предпочтительными. Предпочтительными являются нафталинсульфонатные диспергаторы с более низкой молекулярной массой, поскольку они имеют тенденцию к более низкой потребности в воде, чем диспергаторы с более высокой вязкостью и более высокой молекулярной массой. Таким образом, предпочтительными являются молекулярные массы от около 3000 до около 10000 (например, от около 8000 до около 10000). В качестве еще одной иллюстрации, диспергаторы типа PCE211 в некоторых вариантах осуществления изобретения с молекулярной массой, которая может составлять от около 20000 до около 60000, демонстрируют меньшее замедление, чем диспергаторы, имеющие молекулярную массу выше 60000.
[0056]
Одним из примеров нафталинсульфоната является DILOFLO, доступный от GEO Specialty Chemicals. DILOFLO представляет собой 45% раствор нафталинсульфоната в воде, хотя другие водные растворы, например, в диапазоне от около 35% до около 55% по массе содержания твёрдых частиц, также легко доступны. Нафталинсульфонаты могут быть использованы в сухом твердом или порошкообразном виде, например, LOMAR D, доступный от GEO Specialty Chemicals. Другим типовым нафталинсульфонатом является DAXAD, доступный от Hampshire Chemical Corp.
[0057]
Если диспергатор включен в состав, то он может быть включен в состав в любом подходящем количестве (твердых частиц/ твердых частиц), например, от около 0,1% до около 5% по массе штукатурного гипса, например, от около 0,1% до около 4%, от около 0,1% до около 3%, от около 0,2% до около 3%, от около 0,5% до около 3%, от около 0,5% до около 2,5%, от около 0,5% до около 2%, от около 0,5% до около 1,5% и т.д.
[0058]
Одно или большее количество фосфатсодержащих соединений необязательно также может быть включено в состав суспензии при желании. Например, фосфатсодержащие компоненты, применимые в некоторых вариантах осуществления изобретения, включают в себя водорастворимые компоненты и могут быть в форме иона, соли или кислоты, а именно в виде конденсированных фосфорных кислот, каждая из которых содержит два или большее количество звеньев фосфорной кислоты; солей или ионов конденсированных фосфатов, каждая из которых содержит два или большее количество фосфатных звеньев; и одноосновных солей или одновалентных ионов ортофосфатов, а также в виде водорастворимой ациклической полифосфатной соли. См., например, Патенты США 6342284; 6632550; 6815049; и 6822033.
[0059]
n+2
n
3n+1
4
2
7
3
2
3
10
5
3
10
4
2
7
3
3
2
2
2
7
4
n+2
n
3n+1
n+2
n
3n+1
Фосфатсодержащие компоненты в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения могут улучшать прочность в сыром состоянии, устойчивость к постоянной деформации (например, изгибу), постоянство размеров и т.д. Могут быть использованы триметафосфатные соединения, включая, например, триметафосфат натрия, триметафосфат калия, триметафосфат лития и триметафосфат аммония. Триметафосфат натрия (STMP) является предпочтительным, хотя могут быть подходящими другие фосфаты, включая, например, тетраметафосфат натрия, гексаметафосфат натрия, имеющий от около 6 до около 27 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу NaPO, где n=6-27, тетракалийпирофосфат, имеющий молекулярную формулу KPO, тринатрий-дикалий триполифосфат, имеющий молекулярную формулу NaKPO, триполифосфат натрия, имеющий молекулярную формулу NaPO, тетранатрийпирофосфат, имеющий молекулярную формулу NaPO, триметафосфат алюминия, имеющий молекулярную формулу Al(PO), кислый пирофосфат натрия, имеющий молекулярную формулу NaHPO, полифосфат аммония, имеющий 1000-3000 повторяющихся фосфатных звеньев и имеющий молекулярную формулу (NH)PO, где n=1000-3000 или полифосфорную кислоту, имеющую два или большее количество повторяющихся звеньев фосфорной кислоты и имеющую молекулярную формулу HPO, где n равен двум или более.
[0060]
Фосфат может быть включен в состав в сухой форме или в форме в воде (например, раствор фосфата от около 5% до около 20%, например, около 10%).Если фосфат включен в состав, то он может находиться в любом подходящем количестве (твердые частицы/сухая основа), например от около 0,01% до около 0,5% по массе штукатурного гипса, например, от около 0,03% до около 0,4%, от около 0,1% до около 0,3% или от около 0,12% до около 0,4% по массе штукатурного гипса.
[0061]
Также необязательно могут быть включены в состав подходящие добавки для огнестойкости и/или водостойкости изделия, включая, например, силоксаны (водостойкость); волокна; теплопоглощающие добавки, например, тригидрит алюминия (ATH), гидроксид магния или аналогичные добавки; и/или частицы с высоким коэффициентом теплового расширения (например, расширяемые до около 300% или более от первоначального объема при нагревании в течение около одного часа при 1560°F). См., например, совместно рассматриваемую, принадлежащую одному и тому же правообладателю патентную заявку США № 13/400010 (поданную 17 февраля 2012 г.) для описания этих и других ингредиентов. В некоторых вариантах осуществления изобретения в состав включен вермикулит с высоким коэффициентом теплового расширения, хотя могут быть включены и другие огнестойкие материалы. Плита из некоторых видов пожароопасных продуктов в соответствии с изобретением может иметь индекс теплоизоляции (TI), составляющий около 17 минут или более, например, около 20 минут или более, около 30 минут или более, около 45 минут или более, около 60 минуты или более и т.д.; и/или высокотемпературную усадку (при температурах около 1560°F (850°C)), составляющую менее чем около 10% в направлениях x-y и расширение в направлении z, составляющее по меньшей мере около 2%, например, по меньшей мере около 5%, по меньшей мере около 10%, по меньшей мере около 15% или по меньшей мере около 20%. Огнестойкие или водостойкие добавки могут быть включены в состав в любом подходящем количестве по желанию в зависимости, например, от степени огнестойкости и т.д. Например, если огнестойкие или водостойкие добавки включены в состав, то они могут находиться в количестве от около 0,5% до около 10% по массе штукатурного гипса, например, от около 1% до около 10%, от около 1% до около 8%, от около 2% до около 10%, от около 2% до около 8% по массе штукатурного гипса и т.д.
[0062]
Если в состав включен силоксан, то его предпочтительно добавляют в форме эмульсии. Затем суспензию формуют и сушат в условиях, которые способствуют полимеризации силоксана с образованием силиконовой смолы с высокой степенью сшивки. В суспензию штукатурного гипса может быть добавлен катализатор, который способствует полимеризации силоксана с образованием силиконовой смолы с высокой степенью сшивки. В некоторых вариантах осуществления изобретения в качестве силоксана может быть использована не содержащая растворителя метилгидросилоксановая жидкость, продаваемая под названием SILRES BS 94 от Wacker-Chemie GmbH (г. Мюнхен, Германия). Этот продукт представляет собой силоксановую жидкость, не содержащую воды или растворителей. Предполагается, что в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть использовано от около 0,3% до около 1,0% силоксана BS 94 в расчете на массу сухих ингредиентов. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения предпочтительно использовать от около 0,4% до около 0,8% силоксана в расчете на массу сухого штукатурного гипса.
[0063]
Состав суспензии может быть получен с любым подходящим соотношением вода/штукатурный гипс, например, от около 0,4 до около 1,3. Однако, поскольку сырые крахмалы, имеющие характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости по изобретению, уменьшают количество воды, необходимое для добавления в суспензию для их включения в состав, по сравнению с другими крахмалами, суспензия может быть составлена с соотношением вводимой воды к штукатурному гипсу, которое в некоторых вариантах осуществления изобретения ниже, чем как правило, для других крахмалосодержащих гипсовых суспензий, особенно при низкой массе/плотности. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения отношение воды к штукатурному гипсу может составлять от около 0,4 до около 1,2, от около 0,4 до около 1,1, от около 0,4 до около 1, от около 0,4 до около 0,9, от около 0,4 до около 0,85, от около 0,45 до около 0,85, от около 0,55 до около 0,85, от около 0,55 до около 0,8, от около 0,6 до около 0,9, от около 0,6 до около 0,85, от около 0,6 до около 0,8 и т.д.
[0064]
Кроющие листы могут быть образованы из любого подходящего материала и с любым подходящим базовым весом. Преимущественно сердечник плиты, сформированный из суспензии, содержащей сырой крахмал, характеризующийся вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью, в некоторых вариантах осуществления изобретения обеспечивает достаточную прочность в плите даже с кроющими листами с более низким базовым весом, например, менее 45 фунтов/MSF (MSF = 1000 кв.футов)(например, от около 33 фунтов/MSF до 45 фунтов/MSF) даже для плиты с меньшим весом (например, имеющей плотность около 35 фунтов/куб.фут или ниже). Однако, при желании, в некоторых вариантах осуществления изобретения может быть использован более тяжелый базовый вес, например, для дополнительного повышения сопротивления вытягиванию гвоздя или для улучшения обработки, например, в целях способствования желаемым характеристикам «тактильного качества» для конечных пользователей. В некоторых вариантах осуществления изобретения для повышения прочности (например, прочности на вытягивание гвоздя), особенно для плиты с более низкой плотностью, один или оба кроющих листа могут быть образованы из бумаги и имеют базовый вес, составляющий, например, по меньшей мере около 45 фунтов/MSF (например, от около 45 фунтов/MSF до около 65 фунтов/MSF, от около 45 фунтов/MSF до около 60 фунтов/MSF, от около 45 фунтов/MSF до около 55 фунтов/MSF, от около 50 фунтов/MSF до около 65 фунтов/MSF, от около 50 фунтов/MSF до около 60 фунтов/MSF и т.д.). При желании, в некоторых вариантах осуществления изобретения один кроющий лист (например, «лицевая» бумажная сторона, когда она уложена) может иметь вышеупомянутый более высокий базовый вес, например, для повышения сопротивления вытягиванию гвоздя и для улучшения обработки, при этом другой кроющий лист (например, «тыльный» лист, когда картон уложен) может иметь несколько меньший базовый вес, если это желательно (например, базовый вес менее 45 фунтов/MSF, например, от около 33 фунтов/MSF до 45 фунтов/MSF (например, от около 33 фунтов/MSF до около до 40 фунтов/MSF).
[0065]
3
3
Вес плиты зависит от толщины. Поскольку плиты, как правило, изготавливают с различной толщиной, плотность плиты используется в данном документе как мера массы плиты. Преимущества сырого крахмала с вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостю в соответствии с вариантами осуществления изобретения можно увидеть при различных плотностях плиты, например, от около 40 фунтов/куб.фут или менее, например, от около 10 фунтов/куб.фут  до около 40 фунтов/куб.фут, от около 12 фунтов/куб.фут до около 40 фунтов/куб.фут, от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут от около 20 (320,4 кг/м) фунтов/куб.фут до около 40 фунтов/куб.фут, от около 24 фунтов/куб.фут до около 37 фунтов/куб.фут и т.д. Однако, предпочтительные варианты осуществления изобретения особенно полезны при более низких плотностях, где повышенная прочность, обеспечиваемая вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью сырых крахмалов по изобретению, преимущественно обеспечивает производство плит меньшего веса с хорошей прочностью и с меньшей потребностью в воде, чем плиты, изготовленные из других крахмалов. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения плотность плиты может составлять, например, от около 12 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут, от около 12 фунтов/куб.фут до около 30 фунтов/куб.фут, от около 12 фунтов/куб.фут до около 27 фунтов/куб.фут, от около 16 фунтов/куб.фут до около 30 фунтов/куб.фут, от около 16 фунтов/куб.фут до около 27 фунтов/куб.фут, от около 16 фунтов/куб.фут до около 24 фунтов/куб.фут, от около 18 фунтов/куб.фут до около 30 фунтов/куб.фут, от около 18 фунтов/куб.фут до около 27 фунтов/куб.фут, от около 20 фунтов/куб.фут до около 30 фунтов/куб.фут, от около 20 фунтов/куб.фут до около 27 фунтов/куб.фут, от около 24 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут, от около 27 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут, от около 27 фунтов/куб.фут до около 34 фунтов/куб.фут (544,6 кг/м), от около 30 фунтов/куб.фут до около 34 фунтов/куб.фут, от около 27 фунтов/куб.фут до около 30 фунтов/куб.фут и т.д.
[0066]
Сырые крахмалы, имеющие желаемую характеристику вязкости в горячей воде и/или характеристику пиковой вязкости по изобретению, обеспечивают повышение прочности изделия по изобретению, что может быть особенно полезным при более низкой массе/плотности. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения сердечник плиты или другая суспензия, отлитая в соответствии с определением прочности 2-дюймового кубика (без пены), как описано в Публикации патентной заявки США 2014/0113124, предпочтительно демонстрируют прочность на сжатие, составляющую по меньшей мере около 1100 фунтов/кв.дюйм, например, по меньшей мере около 1200 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 1500 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 1900 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 1950 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2000 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2050 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2100 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2150 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2200 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2250 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2300 фунтов/кв.дюйм, по меньшей мере около 2350 фунтов/кв.дюйм) и т.д. Такая прочность на сжатие во влажном состоянии желательна для уменьшения или предотвращения повреждения на стадиях изготовления перед сушкой плиты, например, в сушилке. Кроме того, плита в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения имеет хорошую прочность на сжатие во влажном состоянии (например, лучшую, чем плита, сформированная из суспензии, содержащей предварительно желатинизированный крахмал). Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения плита может иметь прочность на сжатие во влажном состоянии, составляющую по меньшей мере около 150 фунтов/кв.дюйм (например, по меньшей мере около 170 фунтов/кв.дюйм) через три минуты после начала отлива (например, когда суспензия осаждается на бумаге на производственной линии); по меньшей мере около 460 фунтов/кв.дюйм через пять минут после начала отлива (например, по меньшей мере около 500 фунтов/кв.дюйм или по меньшей мере около 520 фунтов/кв.дюйм ); более чем 580 фунтов/кв.дюйм через семь минут после начала отлива; и/или по меньшей мере около 590 фунтов/кв.дюйм через десять минут после начала отлива.
[0067]
В некоторых вариантах осуществления изобретения плита в соответствии с изобретением соответствует протоколам испытаний согласно стандарту ASTM C473-10, способ B. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения, когда панель отливается толщиной 1/2 дюйма, плита имеет сопротивление вытягиванию гвоздя, составляющее по меньшей мере около 65 фунтов, как определено согласно стандарту ASTM C 473, способ B (например по меньшей мере около 68 фунтов по меньшей мере около 70 фунтов, по меньшей мере около 72 фунтов, по меньшей мере около 75 фунтов, по меньшей мере около 77 фунтов и т.д.). Что касается прочности на изгиб, то в некоторых вариантах осуществления изобретения при отливке плиты толщиной 1/2 дюйма плита имеет прочность на изгиб, составляющую по меньшей мере около 36 фунтов в направлении машины (например, по меньшей мере около 38 фунтов, по меньшей мере около 40 фунтов и т.д.) и/или по меньшей мере около 107 фунтов  (например, по меньшей мере около 110 фунтов), по меньшей мере около 112 фунтов и т.д.) поперечно направлению машины, как определено согласно стандарту ASTM C473. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения плита может иметь среднюю твердость сердечника, составляющую по меньшей мере около 11 фунтов, как определено согласно стандарту ASTM C-473-10, способ B. По меньшей мере частично из-за характеристики вязкости в горячей воде и/или характеристики пиковой вязкости вариантов осуществления изобретения эти стандарты могут быть соблюдены даже в отношении плиты с более низкой плотностью (например, около 35 фунтов/куб.фут или менее), как описано в данном документе.
[0068]
Изделие в соответствии с вариантами осуществления изобретения может быть изготовлено на типовых производственных линиях. Например, технологии изготовления плиты описаны, например, в Патенте США 7364676 и Публикации патентной заявки США 2010/0247937. Вкратце, в случае гипсокартона процесс, как правило, включает в себя выгрузку кроющего листа на движущийся конвейер. Поскольку гипсокартон, как правило, формируется «лицевой стороной вниз», этот кроющий лист является «лицевым» кроющим листом в таких вариантах осуществления изобретения.
[0069]
Сухие и/или мокрые компоненты суспензии штукатурного гипса подают в смеситель (например, стержневой смеситель), где они перемешиваются с образованием суспензии штукатурного гипса. Смеситель имеет основной корпус и выпускной канал (например, приёмный бункер с выпускным затворным отверстием, как известно в данной области техники, или устройство, описанное в Патентах США 6494609 и 6874930). В некоторых вариантах осуществления изобретения выпускной канал может включать в себя распределитель суспензии с одним загрузочным отверстием либо несколькими загрузочными отверстиями, как описано, например, в Публикации патентной заявки США 2012/0168527 А1 (Заявка № 13/341016) и в Публикации патентной заявки США 2012/0170403 А1 (Заявка № 13/341209). В этих вариантах осуществления изобретения, при использовании распределителя суспензии с несколькими загрузочными отверстиями, выпускной канал может содержать подходящий разделитель потока, например, описанный в Публикации патентной заявки США 2012/0170403 A1. Вспенивающий агент при желании может быть добавлен в выпускной канал смесителя (например, в затвор, как описано, например, в Патентах США № 5683635 и 6494609) или в основной корпус. Суспензия, выгружаемая из выпускного канала после добавления всех ингредиентов, включая вспенивающий агент, является основной суспензией штукатурного гипса и будет формировать сердечник плиты. Эта суспензия сердечника плиты выгружается на перемещаемый лицевой кроющий лист.
[0070]
На лицевой кроющий лист может быть нанесен тонкий накрывочный слой в виде относительно плотного слоя суспензии. Кроме того, твердые кромки, как известно в данной области техники, могут быть сформированы, например, из того же потока суспензии, который образует лицевой накрывочный слой. В вариантах осуществления изобретения, где пена вводится в выпускной канал, поток вторичной суспензии штукатурного гипса может быть удален из корпуса смесителя для формирования суспензии плотного накрывочного слоя, которая затем может быть использована для формирования лицевого накрывочного слоя и твердых кромок, как известно в данной области техники. Как правило, лицевой накрывочный слой и твердые кромки, если они имеются, наносятся на перемещаемый лицевой кроющий лист до осаждения основной суспензии, как правило, до смесителя. После выгрузки из выпускного канала суспензию сердечника при необходимости распределяют по лицевому кроющему листу (необязательно, с нанесенным накрывочным слоем) и покрывают вторым кроющим листом (как правило, «тыльным» кроющим листом), чтобы сформировать мокрую сборку в форме сэндвич-структуры, которая является предшественником конечного изделия. На второй кроющий лист необязательно может быть нанесен второй накрывочный слой, который может быть сформирован из такой же или отличной вторичной (плотной) суспензии штукатурного гипса, что и для лицевого накрывочного слоя, если он присутствует. Кроющие листы могут быть сформированы из бумаги, волокнистого покрытия или другого типа материала (например, фольги, пластика, стеклянного покрытия, нетканого материала, например, смеси целлюлозного и неорганического наполнителей и т.д.).
[0071]
Полученная таким образом мокрая сборка подается на секцию формовки, где изделие обрабатывают по точному размеру до желаемой толщины (например, посредством формующей пластины), и в одну или большее количество секций нарезания, где его режут до желаемой длины. Мокрой сборке дают затвердеть для образования связной кристаллической матрицы затвердевшего гипса, а избыток воды удаляют с использованием процесса сушки (например, посредством транспортирования сборки через сушилку). При изготовлении гипсокартона также часто используют вибрацию для того, чтобы устранить большие пустоты или воздушные карманы из осажденной суспензии. Каждая из вышеуказанных стадий, а также процессы и оборудование для выполнения таких стадий известны в данной области техники.
[0072]
Сырой крахмал, характеризующийся вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью по изобретению может быть использован при составлении различных изделий, например, гипсокартона, акустической (например, потолочной) плитки, изделий из гипсоцеллюлозного волокна, например, гипсовой древесно-волокнистой плиты и аналогичных изделий. В некоторых вариантах осуществления изобретения такое изделие может быть сформировано из суспензии в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения.
[0073]
Сам по себе сырой крахмал, характеризующийся желаемой вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью, в вариантах осуществления данного изобретения, помимо оклеенного бумагой гипсокартона может оказывать полезное действие на изделие, как описано в данном документе. Например, сырой крахмал, характеризующийся тем, что имеет вязкость в горячей воде и/или пиковую вязкость, может быть использован в изделиях, облицованных покрытием (например, тканым), где кроющие листы плиты имеют форму волокнистого покрытия. На покрытия необязательно может быть нанесена финишная отделка для уменьшения водопроницаемости. Другие ингредиенты, которые могут быть включены в состав при изготовлении такого изделия, облицованного покрытием, а также материалы для волокнистого покрытия и способы изготовления рассмотрены, например, в Патенте США 8070895, а также в Публикации патентной заявки США 2009/0247937.
[0074]
Кроме того, гипсоцеллюлозное изделие при желании может быть в виде целлюлозных основных частиц (например, древесных волокон), гипса, сырого крахмала с вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью и других ингредиентов (например, водостойких добавок, например, силоксанов). Другие ингредиенты и способы изготовления рассмотрены, например, в патентах США 4328178; 4239716; 4392896; 4645548; 5320677; 5817262; и 7413603.
[0075]
Сырой крахмал, характеризующийся вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью в соответствии с вариантами осуществления изобретения, также может быть использован в различных типах акустических панелей (например, потолочной плитке). Крахмал может быть смешан с обожжённым гипсом, водой и другими ингредиентами, что желательно в некоторых вариантах осуществления изобретения. Однако, сырой крахмал с вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения не ограничивается использованием с обожжённым гипсом. Сырой крахмал с вязкостью в горячей воде и/или пиковой вязкостью в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения может обеспечить хорошую связь между крахмалом и незатвердевающими компонентами, например, волокнами (например, минеральной ватой и аналогичными компонентами). В некоторых вариантах осуществления изобретения панель имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 (например, по меньшей мере около 0,7 или по меньшей мере около 1) согласно стандарту ASTM C 423-02. См., например, Патенты США 1769519; 6443258; 7364015; 7851057; и 7862687 для рассмотрения ингредиентов и способов изготовления акустической плитки.
[0076]
Данное изобретение дополнительно проиллюстрировано следующими ниже типовыми вариантами осуществления изобретения. Однако, данное изобретение не ограничено следующими ниже вариантами осуществления изобретения.
[0077]
(1) Гипсокартон, суспензия или способ изготовления гипсокартона, описанные в данном документе.
[0078]
(2) Гипсокартон, содержащий: сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой кукурузный крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0079]
3
3
(3) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 2, в котором сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 41 фунта/куб.фут (656,8 кг/м) до около 45 фунтов/куб.фут (720,8 кг/м).
[0080]
(4) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 2-3, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 875 BU.
[0081]
(5) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 4, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 300 BU до около 875 BU.
[0082]
(6) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 5, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 400 BU до около 875 BU.
[0083]
(7) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 2-6, в котором сырой крахмал является кислотно-модифицированным.
[0084]
(8) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 2-7, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде, составляющую менее чем около 50 сантипуаз, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0085]
(9) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 8, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз.
[0086]
(10) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 8, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз.
[0087]
(11) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 1-10, в котором суспензия дополнительно содержит диспергатор.
[0088]
(12) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 11, в котором диспергатор представляет собой нафталинсульфонат.
[0089]
(13) Гипсокартон по вариантам осуществления изобретения 11 или 12, в котором диспергатор присутствует в количестве от около 0,1 до около 4% по массе штукатурного гипса.
[0090]
(14) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 1-13, в котором суспензия дополнительно содержит полифосфат.
[0091]
(15) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 14, в котором полифосфат представляет собой триметафосфат натрия.
[0092]
(16) Гипсокартон по вариантам осуществления изобретения 14 или 15, в котором полифосфат присутствует в количестве от около 0,1 до около 0,3% по массе штукатурного гипса.
[0093]
3
3
(17) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 1-16, в котором плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут (256,3 кг/м) до около 35 фунтов/куб.фут (560,6 кг/м).
[0094]
3
3
(18) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 17, в котором плита имеет плотность от около 20 фунтов/куб.фут (320,4 кг/м) до около 31 фунта/куб.фут (496,6 кг/м).
[0095]
(19) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 1-18, в котором плита имеет сопротивление вытягиванию гвоздя, составляющее по меньшей мере около 72 фунтов-силы согласно стандарту ASTM 473-10, способ B.
[0096]
(20) Гипсокартон, содержащий: сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, при 10% твёрдых частиц имеющий вязкость в холодной воде от около 5 сантипуаза до около 50 сантипуаз, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда при 25ºC.
[0097]
(21) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 20, в котором сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 41 фунта/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут.
[0098]
(22) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20 или 21, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 1000 BU.
[099]
(23) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 22, в котором сырой крахмал имеет вязкость от около 300 BU до около 875 BU.
[0100]
(24) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 23, в котором сырой крахмал имеет вязкость от около 400 BU до около 875 BU.
[0101]
(25) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-24, в котором сырой крахмал является кислотно-модифицированным.
[0102]
(26) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-25, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде менее чем около 50 сантипуаз, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0103]
(27) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 26, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз.
[0104]
(28) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 27, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз.
[0105]
(29) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-28, в котором суспензия дополнительно содержит диспергатор.
[0106]
(30) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 29, в котором диспергатор представляет собой нафталинсульфонат.
[0107]
(31) Гипсокартон по вариантам осуществления изобретения 29 или 30, в котором диспергатор присутствует в количестве от около 0,1 до около 5% по массе штукатурного гипса.
[0108]
(32) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-31, в котором суспензия дополнительно содержит полифосфат.
[0109]
(33) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 32, в котором полифосфат представляет собой триметафосфат натрия.
[0110]
(34) Гипсокартон по вариантам осуществления изобретения 32 или 33, в котором полифосфат присутствует в количестве от около 0,1% до около 0,3% по массе штукатурного гипса.
[0111]
(35) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-34, в котором плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут.
[0112]
(36) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 35, в котором плита имеет плотность от около 20 фунтов/куб.фут до около 31 фунта/куб.фут.
[0113]
(37) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 20-36, в котором плита имеет сопротивление вытягиванию гвоздя, составляющее по меньшей мере около 72 фунтов-силы согласно стандарту ASTM 473-10, способ B.
[0114]
(38) Суспензия, содержащая штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0115]
(39) Суспензия, содержащая штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в холодной воде от около 5 сантипуаз до около 50 сантипуаз при измерении вязкости вискозиметром по методу Брукфильда при 25ºC.
[0116]
(40) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38 или 39, в которой сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 41 фунта/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут.
[0117]
(41) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-40, в которой сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 875 BU.
[0118]
(42) Суспензия по варианту осуществления изобретения 41, в которой сырой крахмал имеет вязкость от около 300 BU до около 875 BU.
[0119]
(43) Суспензия по варианту осуществления изобретения 42, в которой сырой крахмал имеет вязкость от около 400 BU до около 875 BU.
[0120]
(44) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-43, в которой сырой крахмал является кислотно-модифицированным.
[0121]
(45) Суспензия по варианту осуществления изобретения 38, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде менее чем около 50 сантипуаз, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0122]
(46) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-45, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз.
[0123]
(47) Суспензия по варианту осуществления изобретения 46, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз.
[0124]
(48) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-47, дополнительно содержащая диспергатор.
[0125]
(49) Суспензия по варианту осуществления изобретения 48, в которой диспергатор представляет собой нафталинсульфонат.
[0126]
(50) Суспензия по вариантам осуществления изобретения 48 или 49, в которой диспергатор присутствует в количестве от около 0,1% до около 5% по массе штукатурного гипса.
[0127]
(51) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-50, дополнительно содержащая полифосфат.
[0128]
(52) Суспензия по варианту осуществления изобретения 51, в которой полифосфат представляет собой триметафосфат натрия.
[0129]
(53) Суспензия по вариантам осуществления изобретения 51 или 52, в которой полифосфат присутствует в количестве от около 0,1% до около 0,3% по массе штукатурного гипса.
[0130]
(54) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-53, имеющая соотношение воды к штукатурному гипсу от около 0,4 до около 1,2.
[0131]
(55) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 38-54, при этом в случае, если из суспензии изготавливают плиту, то плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут, а сопротивление вытягиванию гвоздя составляет по меньшей мере около 65 фунтов-силы согласно стандарту ASTM 473-10, способ B.
[0132]
(56) Изделие, изготовленное из суспензии по любому из вариантов осуществления изобретения 38-55.
[0133]
(57) Способ изготовления гипсокартона, включающий себя: (а) смешивание суспензии по любому из вариантов осуществления изобретения 38-56; (b) размещение суспензии между первым кроющим листом и вторым кроющим листом для формированния мокрой сборки; (c) нарезание мокрой сборки на плиты; и (d) сушку плиты.
[0134]
(58) Акустическая панель, включающая в себя акустический компонент, содержащий волокно и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий пиковую вязкость от около 120 единиц Брабендера до около 1000 единиц Брабендера при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту, и при этом указанная панель имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 согласно стандарту ASTM C 423-02.
[0135]
(59) Акустическая панель по варианту осуществления изобретения 58, в которой волокна содержат минеральную вату.
[0136]
(60) Гипсокартон, содержащий: сердечник из затвердевшего гипса, расположенный между двумя кроющими листами, причём указанный сердечник сформирован из суспензии, содержащей штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой кукурузный крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA.
[0137]
(61) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 60, в котором сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 35 фунтов/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут.
[0138]
(62) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 60, в котором сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 41 фунта/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут.
[0139]
(63) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-62, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 1000 BU, при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0140]
(64) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 63, в котором сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 300 BU до около 875 BU.
[0141]
(65) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-64, в котором сырой крахмал имеет вязкость в горячей воде от около 30 BU до около 200 BU.
[0142]
(66) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-65, в котором сырой крахмал является кислотно-модифицированным.
[0143]
(67) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-66, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде, составляющую менее чем около 50 сантипуаз при 10% твердых частиц, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0144]
(68) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 67, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз.
[0145]
(69) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 67, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз.
[0146]
(70) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-69, в котором суспензия дополнительно содержит диспергатор.
[0147]
(71) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 70, в котором диспергатор представляет собой нафталинсульфонат.
[0148]
(72) Гипсокартон по вариантам осуществления изобретения 70 или 71, в котором диспергатор присутствует в количестве от около 0,1 до около 4% по массе штукатурного гипса.
[0149]
(73) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-72, в котором суспензия дополнительно содержит полифосфат.
[0150]
(74) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 73, в котором полифосфат представляет собой триметафосфат натрия, а суспензия дополнительно содержит диспергатор.
[0151]
(75) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 74, в котором полифосфат представляет собой триметафосфат натрия.
[0152]
(76) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 74 или 75, в котором полифосфат присутствует в количестве от около 0,1 до около 0,3% по массе штукатурного гипса.
[0153]
(77) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-76, в котором плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут.
[0154]
(78) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 77, в котором плита имеет плотность от около 20 фунтов/куб.фут до около 31 фунта/куб.фут.
[0155]
(79) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-78, в котором плита имеет сопротивление вытягиванию гвоздя, составляющее по меньшей мере около 72 фунтов-силы согласно стандарту ASTM 473-10, способ B.
[0156]
(80) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-79, в котором сырой крахмал представляет собой крахмал из тапиоки, пшеничный крахмал, картофельный крахмал и/или кукурузный крахмал.
[0157]
(81) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-80, в котором сырой крахмал имеет вязкость в горячей воде от около 30 BU до около 200 BU.
[0158]
3
(82) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-81, в котором сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 35 фунтов/куб.фут (560,6 кг/м) до около 45 фунтов/куб.фут, причём сырой крахмал является кислотно-модифицированным, причём сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде менее чем около 50 сантипуаз при 10% содержании твердых частиц, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда, а плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до 35 фунтов/куб.фут.
[0159]
(83) Гипсокартон по любому из вариантов осуществления изобретения 60-82, в котором указанный сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде при 10% твердых частиц от около 5 сантипуаз до около 50 сантипуаз при измерении вязкости вискозиметром по методу Брукфильда при 25°С и пиковую вязкость от около 120 BU до около 1000 BU при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твердых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0160]
(84) Гипсокартон по варианту осуществления изобретения 83, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз, а плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут.
[0161]
(85) Суспензия, содержащая штукатурный гипс, воду и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA.
[0162]
(86) Суспензия по варианту осуществления изобретения 85, в которой сырой крахмал имеет насыпную плотность от около 41 фунта/куб.фут до около 45 фунтов/куб.фут.
[0163]
(87) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85 или 86, в которой сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 1000 BU, при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0164]
(88) Суспензия по варианту осуществления изобретения 87, в которой сырой крахмал имеет вязкость в горячей воде от около 30 BU до около 200 BU.
[0165]
(89) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-88, в которой сырой крахмал является кислотно-модифицированным.
[0166]
(90) Суспензия по варианту осуществления изобретения 85, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде менее чем около 50 сантипуаз, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0167]
(91) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-90, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 40 сантипуаз.
[0168]
(92) Суспензия по варианту осуществления изобретения 91, в которой сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде от около 1 сантипуаза до около 20 сантипуаз.
[0169]
(93) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-92, дополнительно содержащая диспергатор.
[0170]
(94) Суспензия по варианту осуществления изобретения 93, в которой диспергатор представляет собой нафталинсульфонат.
[0171]
(95) Суспензия по вариантам осуществления изобретения 93 или 94, в которой диспергатор присутствует в количестве от около 0,1% до около 5% по массе штукатурного гипса.
[0172]
(96) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-95, дополнительно содержащая полифосфат.
[0173]
(97) Суспензия по варианту осуществления изобретения 96, в которой полифосфат представляет собой триметафосфат натрия.
[0174]
(98) Суспензия по вариантам осуществления изобретения 96 или 97, в которой полифосфат присутствует в количестве от около 0,1% до около 0,3% по массе штукатурного гипса.
[0175]
(99) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-98, имеющая соотношение воды к штукатурному гипсу от около 0,4 до около 1,2.
[0176]
(100) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-99, при этом в случае, если из суспензии изготавливают плиту, то плита имеет плотность от около 16 фунтов/куб.фут до около 35 фунтов/куб.фут и сопротивление вытягиванию гвоздя, составляющее по меньшей мере около 65 фунтов-силы согласно ASTM 473-10, способ B.
[0177]
(101) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-100, в которой сырой крахмал представляет собой крахмал из тапиоки, пшеничный крахмал, картофельный крахмал и/или кукурузный крахмал.
[0178]
(102) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-101, дополнительно содержащая диспергатор и полифосфат.
[0179]
(103) Суспензия по любому из вариантов осуществления изобретения 85-102, в которой сырой крахмал имеет пиковую вязкость от около 120 BU до около 1000 BU, при измерении вязкости посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревают от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживают при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждают до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту.
[0180]
(104) Изделие, изготовленное из суспензии по любому из вариантов осуществления изобретения 85-103.
[0181]
(105) Способ изготовления гипсокартона, включающий в себя: (а) смешивание суспензии по любому из вариантов осуществления изобретения 85-104; (b) размещение суспензии между первым кроющим листом и вторым кроющим листом для формирования мокрой сбоки; (c) нарезание мокрой сборки на плиты; и (d) сушку плиты.
[0182]
(106) Способ по варианту осуществления изобретения 105, в котором сырой крахмал имеет вязкость в холодной воде менее чем около 50 сантипуаз при 10% твердых частиц, измеренную вискозиметром по методу Брукфильда.
[0183]
(107) Способ по варианту осуществления изобретения 106, в котором сырой крахмал представляет собой крахмал из тапиоки, пшеничный крахмал, картофельный крахмал и/или кукурузный крахмал.
[0184]
(108) Акустическая панель, включающая в себя акустический компонент, содержащий волокно и по меньшей мере один сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде от около 20 единиц Брабендера до около 300 единиц Брабендера при измерении вязкости методом HWVA, и при этом указанная панель имеет коэффициент шумоподавления, составляющий по меньшей мере около 0,5 согласно стандарту ASTM C 423-02.
[0185]
(109) Акустическая панель по варианту осуществления изобретения 108, в которой волокна содержат минеральную вату.
[0186]
Следует отметить, что вышеизложенное является просто примерами вариантов осуществления изобретения. Другие типовые варианты осуществления изобретения очевидны из полного описания, приведенного в данном документе. Специалисту в данной области техники также будет понятно, что каждый из этих вариантов осуществления изобретения может быть использован в различных комбинациях с другими вариантами осуществления изобретения, предложенными в данном документе.
[0187]
Следующие ниже примеры дополнительно иллюстрируют данное изобретение, но, безусловно, не должны рассматриваться как ограничивающие объём изобретения.
ПРИМЕР 1
[0188]
В таблице 1 сравнивается вязкость в холодной воде сырых крахмалов A и B (Clinton 277 и Clinton 260, соответственно) и предварительно желатинизированных крахмалов A и B. Предварительно желатинизированный крахмал A представляет собой предварительно желатинизированный кукурузный крахмал, имеющий вязкость 773 сантипуаз по методу VMA, а предварительно желатинизированный крахмал B представляет собой предварительно желатинизированный кукурузный крахмал, имеющий вязкость 100 сантипуаз по методу VMA.
Таблица 1: Вязкость по Брукфильду 10% крахмальных суспензий при 25°С
[0189]
В таблице 2 представлена пиковая вязкость сырых кислотно-модифицированных кукурузных крахмалов A-C.
Таблица 2: Пиковая вязкость по Брабендеру 15%-ной крахмальной суспензии
[0190]
Вязкость сырых кислотно-модифицированных кукурузных крахмалов A-C измеряли посредством введения крахмала в суспензию с водой при концентрации крахмала, составляющей 15% твёрдых частиц и с использованием прибора Viscograph-E, настроенного на 75 об/мин и 700 cmg, где крахмал нагревали от 25ºC до 95ºC со скоростью 3ºC/минуту, суспензию выдерживали при 95ºC в течение десяти минут и крахмал охлаждали до 50ºC со скоростью -3ºC/минуту. Максимальную вязкость зарегистрировали как пиковую вязкость. На Фиг. 1 проиллюстрирована амилограмма Брабендера 15% крахмальных суспензий в воде, иллюстрирующая вязкость сырых кислотно-модифицированных кукурузных крахмалов A-C, как представлено в таблице 2. На Фиг. 1 ось X представляет собой ось времени, а на ось Y нанесена вязкость (первичная ось Y, слева) и температура (вторичная ось Y, справа).
[0191]
В таблице 3 приведена композиция, используемая при формировании образцов дисков из невспененного гипса. Замедлитель представлял собой 1% раствор пентанатриевой соли диэтилентриаминпентауксусной кислоты (Versenex™ 80, коммерчески доступный от DOW Chemical Company, г. Мидленд, штат Мичиган). Диспергатор представлял собой полинафталинсульфонат (DILOFLO, коммерчески доступный от GEO Specialty Chemicals, Amber, штат Пенсильвания). Образец диска обернули в алюминиевую фольгу и нагревали при 350°F в течение 22 минут, затем сушили при 110°F в течение ночи.
Таблица 3: Композиция образцов дисков из невспененного гипса
[0192]
В таблице 4 представлена прочность на сжатие образцов из невспененного гипса с сырыми кислотно-модифицированными кукурузными крахмалами C и A (Clinton 240 и Clinton 277, соответственно) и предварительно желатинизированным кукурузным крахмалом A (сравнительным).
Таблица 4: Прочность на сжатие образцов дисков из невспененного гипса при плотности 39 фунтов/куб.фут
[0193]
В таблице 5 представлена композиция образцов дисков из вспененного гипса. Пену (0,5% мыльный раствор с соотношением нестабильного мыла к стабильному 1:1) добавляли для доведения конечной плотности до 30 фунтов/куб.фут. Замедлитель представлял собой 1% раствор пентанатриевой соли диэтилентриаминпентауксусной кислоты (Versenex™ 80). Диспергатор представлял собой полинафталинсульфонат (DILOFLO). Суспензию вылили в бумажную упаковку размером 1 х 1 фут и нагревали при 350°F в течение 22 минут, затем сушили при 110°F в течение ночи.
Таблица 5: Композиция образцов дисков из вспененного гипса
[0194]
В таблице 6 представлена прочность на сжатие и прочность на вытягивание гвоздя образцов из вспененного гипса с сырым кислотно-модифицированным кукурузным крахмалом С (Clinton 240) по сравнению с предварительно желатинизированным крахмалом А.
Таблица 6: Прочность на сжатие и прочность на вытягивание гвоздя образцов дисков из вспененного гипса
[0195]
Как видно из таблиц 4 и 6, прочность, обеспечиваемая сырыми крахмалами, была выше, чем прочность от предварительно желатинизированных крахмалов.
ПРИМЕР 2
[0196]
В этом примере проиллюстрирована прочность во влажном состоянии не вспененной затвердевающей гипсовой композиции, образованной из суспензии, содержащей сырой крахмал, по сравнению с двумя другими затвердевающими гипсовыми композициями, образованными из суспензий, содержащих предварительно желатинизированные крахмалы. Прочность во влажном состоянии измеряли перед тем, как композиция поступала в сушилку для сушки. Прочность во влажном состоянии гипсокартона влияет, например, на то, насколько хорошо обрезается влажный гипсокартон и насколько хорошо влажный гипсокартон переворачивается и транспортируется от ножа к сушилке на линии производства гипсокартона.
[0197]
В частности, прочность во влажном состоянии измеряли методом испытания на прочность при сжатии. Состав для изготовления затвердевающих гипсовых композиций приведен в таблице 7, единственное различие между тремя композициями состоит в выборе крахмала. Одна композиция содержала сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал B (то есть, Clinton 260) по сравнению с двумя другими композициями, образованными из предварительно желатинизированного кукурузного крахмала A и B, соответственно, причём указанные крахмалы приведены в таблицах 1 и 2.
Таблица 7: Состав суспензии штукатурного гипса для испытания на прочность во влажном состоянии
[0198]
Сухие ингредиенты смешали и добавили в жидкие ингредиенты. Смесь замачивали в течение 10 секунд и перемешивали в течение 10 секунд в блендере Waring (модель CB15N). Суспензию вылили в кольцо диаметром 4 дюйма и толщиной 5/8 дюйма. Прочность на сжатие во влажном состоянии дисков из затвердевающего невспененного гипса измерили через 3, 5, 7 и 10 минут после того, как сухие ингредиенты смешали с жидкими ингредиентами. Результаты проиллюстрированы на Фиг. 2.
[0199]
Удивительно, но как видно на Фиг. 2, образец, содержащий сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал B (Clinton 260), имел более высокую прочность во влажном состоянии, чем образцы, содержащие предварительно желатинизированные кукурузные крахмалы A и B во всех временных интервалах.ПРИМЕР 3
[0200]
Этот пример демонстрирует скорость высыхания влажных плит, сформированных из суспензии, содержащей сырой крахмал, по сравнению с плитами, сформированными из суспензии, содержащей предварительно желатинизированный кукурузный крахмал. В связи с этим скорость сушки может влиять на процесс изготовления плиты, включая такие параметры, как энергопотребление, скорость линии, сцепление бумаги с сердечником, горение с торца, замятие в сушилке и т.д.
[0201]
В частности, две гипсокартонные плиты размером один фут на один фут изготовили в соответствии с рецептурой, приведенной в таблице 8, при этом единственное различие между двумя рецептурами плит представляло собой тип крахмала, включенного в состав суспензии. Одна плита была сформирована из сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала B, представленного в таблицах 1 и 2, которую сравнивали с другой плитой, сформированной из предварительно желатинизированного кукурузного крахмала B, представленного в таблице 1.
Таблица 8: Состав суспензии штукатурного гипса
[0202]
«PNS» означает полинафталинсульфонат (DILOFLO). Замедлитель представлял собой 1% раствор пентанатриевой соли диэтилентриаминпентауксусной кислоты (Versenex™ 80). Вода «для затворения» означает воду, смешанную с сухими ингредиентами. Сухие ингредиенты (штукатурный гипс, термостойкий ускоритель, крахмал) смешали и добавили в жидкие ингредиенты (10% раствор триметафосфата натрия, диспергатор, 1% раствор замедлителя и воду). Смесь выдерживали в течение 10 секунд и перемешивали при скорости 2 смесителя Hobart (модель N50) в течение 25 секунд. Пузырьки воздуха получили посредством перемешивания воздуха с 0,5% мыльной смесью (стабильное мыло:нестабильное мыло = 1:1). Расход воздуха составил 5 л/мин, а расход мыльного раствора составил 25 фунтов/ч. Плотности сухого сердечника 31 фунт/куб.фут достигли после 15 секунд вспенивания. Вспененную суспензию залили между лицевой бумагой (Manila) и тыльной бумагой (Newsline). Толщина плиты составила 0,5 дюйма. Затвердевшую плиту сушили при 450°F в течение 17 минут. Вес плит с течением времени проиллюстрирован на Фиг. 3.
[0203]
Как видно на Фиг. 3, сырой крахмал (кислотно-модифицированный кукурузный крахмал B, т.е. Clinton 260) имел такую же скорость сушки, что и предварительно желатинизированный кукурузный крахмал B, несмотря на то, что для желатинизации сырого крахмала in situ использовалось нагревание. Различий в скорости сушки плит, изготовленных из этих двух крахмалов, не наблюдалось.
ПРИМЕР 4
[0204]
Этот пример иллюстрирует анализ вязкости крахмалов в горячей воде (HWVA). Сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал А (Clinton 277), сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал В (Clinton 260), сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал С (Clinton 240), сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал Е (Clinton 220) и лабораторный кислотно-модифицированный кукурузный крахмал D сравнивали с 15% твёрдых частиц в водной суспензии.
[0205]
Испытание проводят с использованием следующих стадий: из крахмала (60 г) в воде (340 г) получают суспензию и переносят в мерную чашу для амилографа Брабендера. Суспензию нагревают от 25°C до 92°C и выдерживают при 92°C в течение 10 мин. Затем суспензию охлаждают до 55°C и выдерживают при 55°C в течение 10 мин. Вязкость в горячей воде определяют по окончании периода в 10 минут при 92°C.
[0206]
Что касается единиц Брабендера, вкратце, может быть использован Viscograph от компании C.W. Brabender, например, Viscograph-E, который использует реактивный крутящий момент для измерения в динамическом режиме. Viscograph-E является коммерчески доступным от CW Brabender Instruments, Inc., г. Хакенсак, штат Нью-Джерси. Следует отметить, что, как определено в данном документе, единицы Брабендера измеряются с использованием чашки для образца размером 16 жидких унций (≈ 500 куб.см) с картриджем 700 cmg при 75 об/мин. Специалист в данной области техники также легко поймет, что единицы Брабендера могут быть преобразованы в другие единицы измерения вязкости, например, сантипуазы (например, сП = BU X 2,1, когда измерительным картриджем является 700 cmg) или единицы Кребса, как описано в данном документе.
[0207]
Кривые крутящего момента (вязкости) и температуры, соответственно, обозначены на Фиг. 4. Что касается температуры, то целевые и фактические температуры накладываются друг на друга, но заметной разницы нет.
[0208]
На Фиг. 4 продемонстрировано, как изменяется вязкость при варке крахмала и, по сути, в желатинизацированном крахмале. Крутящий момент измеряет силу вращения ротора и, следовательно, является параметром вязкости. Крутящий момент измеряется в единицах Брабендера. Крутящий момент в конце выдерживания при 92°C определяется как вязкость в горячей воде. Эта вязкость в горячей воде представляет собой среднюю молекулярную массу крахмала.
[0209]
Как видно из амилограммы на Фиг. 4, при низкой температуре, перед желатинизацией, вязкость заметно не изменяется. Когда гранула нагревается, она впитывает воду и набухает. Начиная с пика кривой крутящего момента, гранула становится горячей и достаточно набухшей, чтобы зернистая структура начала разрушаться и разделяться на рыхлые молекулы. По мере разрушения гранулированной структуры вязкость уменьшается до тех пор, пока крахмал не будет полностью желатинизирован, как показано на впадине кривой. Эта вязкость в горячей воде представляет собой среднюю молекулярную массу крахмала. Когда кривая выравнивается на впадине, раствор охлаждается. В результате происходит ретроградация, когда желатинизированная молекула начинает повторно ассоциировать, а вязкость снова начинает возрастать.
ПРИМЕР 5
[0210]
Этот пример демонстрирует вязкость в горячей воде некоторых крахмалов и прочность плит, сформированных из суспензии штукатурного гипса, содержащей сырой кукурузный крахмал, по сравнению с вареным (предварительно желатинизированным) крахмалом.
[0211]
В таблице 9 представлена композиция, используемая при изготовлении образцов вспененного гипсокартона. Ингредиенты такие же, как описано в Примере 3. Пену добавляли для доведения конечной плотности до 30 фунтов/куб.фут. Состав пены состоял из 0,5% мыльного раствора с соотношением нестабильного мыла к стабильному 1:1. Суспензию вылили в бумажный конверт размером 1 х 1 фут и нагревали при 450°F в течение 10 минут, при 375°F в течение еще 15 минут, затем сушили при 110°F в течение ночи.
Таблица 9: Композиции для получения образцов вспененного гипсокартона
[0212]
Композиции образцов вспененного гипсокартона отличались только типом используемого кукурузного крахмала. Композиция 5A содержала 10 г сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала А (Clinton 277). Композиция 5B содержала 10 г сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала B (Clinton 260). Композиция 5C содержала 10 г сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала C (Clinton 240). Композиция 5D содержала 10 г лабораторного кислотно-модифицированного крахмала D. Композиция 5E содержала 10 г сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала Е (Clinton 220). Композиция 5F содержала 10 г предварительно желатинизированного крахмала B в качестве сравнительной.
[0213]
В таблице 10 представлена вязкость в горячей воде вышеупомянутых крахмалов, а также прочность на вытягивание гвоздя образцов вспененного гипса, сформированных из суспензии, содержащей сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал, по сравнению с вспененными образцами, сформированными из суспензии, содержащей предварительно желатинизированный крахмал.
Таблица 10: Вязкость в горячей воде кислотно-модифицированных кукурузных крахмалов и прочность на вытягивание гвоздя полученных плит
[0214]
Лабораторный кислотно-модифицированный кукурузный крахмал модифицировали серной кислотой до достижения вязкости в горячей воде, составляющей 284. Кукурузные крахмалы с вязкостью в горячей воде от 30 BU до 284 BU обладали аналогичной или лучшей прочностью на вытягивание гвоздя, чем предварительно желатинизированный крахмал. Однако, крахмал с вязкостью в горячей воде 477 BU оказал отрицательное воздействие на прочность на вытягивание гвоздя. Не желая быть связанными какой-либо конкретной теорией, полагают, что молекулы сырого кислотно-модифицированного кукурузного крахмала E слишком велики для того, чтобы выйти из гранул крахмала и проникнуть в кристаллическую среду гипса для повышения прочности. Таким образом, предпочтительным является сырой крахмал, имеющий вязкость в горячей воде ниже 477 BU (например, ниже около 400 BU).
ПРИМЕР 6
[0215]
Этот пример демонстрирует вязкость в горячей воде некоторых сырых крахмалов и прочность на вытягивание гвоздя из сердечников плит, сформированных из суспензий, каждая из которых содержит один из крахмалов.
[0216]
Крахмалы со средним диапазоном вязкости в горячей воде получили посредством смешивания крахмала (115 г) с раствором серной кислоты (250 г) и выдерживания при 50°С в течение 3,5 часов. Концентрации растворов серной кислоты для крахмала из тапиоки, пшеницы и картофеля составили 0,5 н., 0,6 н. и 1,0 н., соответственно. Плиты 6A-6D были сформированы из суспензий с составом из таблицы 9, но с различными типами крахмала в каждой, как указано в таблице 11.
[0217]
На Фиг. 5 проиллюстрирована вязкость в горячей воде кислотно-модифицированного крахмала из тапиоки, пшеницы и картофеля. В таблице 11 представлена вязкость в горячей воде и прочность на вытягивание гвоздя плит, образованных из кислотно-модифицированных крахмалов из тапиоки, пшеницы и картофеля со средним диапазоном вязкости в горячей воде.
Таблица 11: Вязкость в горячей воде кислотно-модифицированного крахмала из тапиоки, пшеницы и картофеля и прочность на вытягивание гвоздя полученных плит
[0218]
Плиты, содержащие сердечники, образованные из суспензии штукатурного гипса, содержащей кислотно-модифицированные крахмаллы из тапиоки, пшеницы и картофеля со средним диапазоном вязкости в горячей воде, имели аналогичную прочность на вытягивание гвоздя, как плиты, содержащие сердечники, образованные из суспензии, содержащей кислотно-модифицированный кукурузный крахмал со средним диапазоном вязкости в горячей воде.
ПРИМЕР 7
[0219]
Этот пример демонстрирует использование воды и прочность на вытягивание гвоздя плит 7A-7D, изготовленных на производственной линии завода. Плиты содержали сердечники, сформированные из суспензий, содержащих предварительно желатинизированный крахмал либо сырой крахмал. Остальные ингредиенты, кроме крахмала и воды, в процессе эксперимента оставались такими же. Однако, предполагается, что гидратация плиты может быть отрегулирована, как описано в Примере 9.
[0220]
В таблице 12 представлен тип крахмала в каждой изготовленной плите, а также количество крахмала и воды, использованных в суспензии штукатурного гипса для формирования сердечника плиты, и прочность на вытягивание гвоздя полученной плиты.
Таблица 12
[0221]
Как видно из таблицы 12, изготовленные плиты, сформированные из суспензии, содержащей сырой крахмал, продемонстрировали такие же результаты по сопротивлению на вытягивание гвоздя, как и плиты, сформированные из суспензии штукатурного гипса, содержащей предварительно желатинизированный крахмал. Суспензия, содержащая сырой крахмал, требует значительно меньшего расхода воды.
ПРИМЕР 8
[0222]
Этот пример демонстрирует использование крахмала в плите, содержащей сердечник плиты и концентрированный слой, как описано в Патентных заявках США 15/186176, 15/186212, 15/186232, и 15/186257. Были испытаны две плиты, с разницей в типе крахмала в концентрированном слое. Составы суспензий, используемых при формировании в плитах сердечника и концентрированного слоя, соответственно, приведены в таблицах 13А и 13В, где другие ингредиенты в суспензии остаются относительно аналогичными, за исключением термостойкого ускорителя и алюма для регулирования гидратации, как описано в Примере 9. Крахмал в сердечниках плит представлял собой предварительно желатинизированный кукурузный крахмал В. Крахмал в концентрированных слоях приведен в таблице 14.
Таблица 13A (предварительно желатинизированный кукурузный крахмал B)
Таблица 13B (Сырой кислотно-модифицированный кукурузный крахмал B (Clinton 260)
[0223]
Плиты были испытаны на содержание воды в гипсовых суспензиях и на сопротивление вытягиванию гвоздя в полученных плитах, как описано в данном документе.
Таблица 14
[0224]
Как видно из таблицы 14, плиты имели сопоставимые результаты по вытягиванию гвоздя, а суспензия штукатурного гипса в концентрированном слое продемонстрировала меньшую потребность в воде.
ПРИМЕР 9
[0225]
Этот пример демонстрирует влияние времени затвердевания на качество изготовления плиты.
[0226]
На скорость регидратации штукатурного гипса могут влиять многие факторы. Была оценена скорость гидратации для трех различных гипсовых суспензий. Суспензии различались в зависимости от типа содержащегося в них крахмала. Результаты представлены в таблице 15. Как видно из таблицы 15, тип и характеристики крахмала могут играть роль в гидратации гипса, что может привести к проблемам с технологичностью.
Таблица 15
[0227]
Две разные плиты 9A и 9B изготовили в соответствии с составами таблицы 16 с использованием ингредиентов, описанных в таблице 16 и примере 3. В таблице 16 показана неудачная попытка изготовления изделия, поскольку она привела к образованию пузырей и потере сцепления до поступления в сушилку, как проиллюстрировано на Фиг. 6. На Фиг. 6 проиллюстрирована плита 100 с бумажным кроющим листом 110, отогнутым назад. Плита 100 содержит сердечник 120. Плита 100 содержит нежелательные пузыри 130, которые, как полагают, вызваны плохими характеристиками затвердевания. В таблице 16 также представлен аналогичный состав с изменением количества ускорителя, что позволило исправить дефект посредством изменения заданных характеристик суспензии штукатурного гипса (т.е. посредством уменьшения количества ускорителя), чтобы предотвратить слишком высокую скорость гидратации.
Таблица 16
[0228]
Подразумевается, что термины, приведенные в единственном и множественном числе, а также аналогичные ссылки в контексте описания изобретения (особенно в контексте нижеследующей формулы изобретения) охватывают как единственное, так и множественное число, если в данном документе не указано иное либо явно не противоречит контексту. Использование термина «по меньшей мере один», за которым следует перечисление одного или большего количества элементов (например, «по меньшей один из А и В»), следует понимать как один элемент, выбранный из перечисленных элементов (А или В) или любую комбинацию из двух или большего количества перечисленных элементов (А и В), если в данном документе не указано иное либо явно не противоречит контексту. Подразумевается, что термины «содержащий», «имеющий», «включающий в себя» и «имеющий в своём составе» представляют собой неограничивающие термины (т.е. означающие «включая, но не ограничиваясь этим»), если не указано иное. Перечисление диапазонов значений в данном документе предназначено исключительно для использования в качестве символического способа индивидуальной ссылки на каждое отдельное значение, принадлежащее данному диапазону, если в данном документе не указано иное, при этом каждое отдельное значение включено в описание аналогично отдельно указанному в данном документе. Все способы, описанные в данном документе, могут быть выполнены в любом приемлемом порядке, если в данном документе не указано иное либо явно не противоречит контексту. Используемый в данном документе термин «типовой» указывает на его пример и не предлагает лучшего или оптимального из перечисленного. Использование любых примеров или типовых формулировок (например, «например,»), приведенных в данном документе, предназначено исключительно для лучшего иллюстрирования изобретения и не создает ограничений для объема изобретения, если не заявлено иное. Ни одна формулировка в описании не подразумевает указания ни на один не заявляемый элемент как существенный для практического осуществления изобретения.
[0229]
В данном документе описаны предпочтительные варианты осуществления данного изобретения, включая лучший по мнению авторов изобретения способ осуществления изобретения. Изменения таких предпочтительных вариантов осуществления изобретения могут быть очевидны для специалистов в данной области техники после прочтения предшествующего описания. Авторы изобретения ожидают, что квалифицированные специалисты будут использовать такие варианты в соответствующих случаях, и авторы изобретения предполагают, что изобретение будет осуществлено на практике иным образом, чем намеренно описано в данном документе. Соответственно, данное изобретение содержит все изменения и эквиваленты предмета изобретения, перечисленные в прилагаемой к данному документу формуле изобретения согласно нормам действующего законодательства. Более того, изобретением охватывается любое сочетание вышеописанных элементов во всех их возможных вариациях, если в данном документе не указано иное либо явно не противоречит контексту.