ХИМИЧЕСКАЯ ДОБАВКА ДЛЯ ГИПСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
CHEMICAL ADDITIVE FOR GYPSUM PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к гипсовому изделию, в частности к гипсовой композиции, гипсовой плите, к способам их изготовления и к использованию дегидроаскорбиновой кислоты (DHA) в качестве препятствующей изгибу добавки в гипсовом изделии.
Уровень техники, к которой относится изобретение
В области современной архитектуры гипс (основной компонент которого представляет собой дигидрат сульфата кальция) является основным материалом, используемым в строительной промышленности. Примеры включают гипсовые плиты для изготовления потолков и стен зданий и традиционный строительный раствор для получения отделанных поверхностей внутренних потолков/стен.
В процессе изготовления гипсовых изделий осуществляют формование смеси, содержащей обожженный гипс (полугидрат сульфата кальция и/или безводный сульфат кальция) и воду, и при этом обожженный гипс (алебастр) гидратируется водой, образуя затвердевший гипс, который включает кристаллическую гидратированную гипсовую матрицу (дигидрат сульфата кальция), и в результате этого гипсовые изделия имеют высокую структурную прочность. Таким образом, гипсовое изделие обладает преимуществами низкой плотности и высокой прочности, и по этой причине его широко используют в строительных изделиях.
Однако если гипсовое изделие находится в условиях высокой влажности в течение продолжительного времени, может возникать деформационное поведение, которое иногда называется в промышленности терминами «изгиб» или «провисание под действием влажности». Гипсовые изделия, которые проявляют такое деформационное поведение, имеют неудовлетворительный внешний вид после установки, и для исправления этого требуется проведение дорогостоящих восстановительных работ. Таким образом, именно на задаче преодоления неудовлетворительного деформационного поведения затвердевшего гипса сосредоточено внимание исследователей в области строительства, и в ее решении уже были достигнуты некоторые успехи.
Например, в китайской патентной публикации № CN 101747014 A описывается способ улучшения сопротивления изгибу гипсового изделия путем введения борной кислоты в качестве добавки в обожженный гипс. В британском патенте № GB 1481788 A описывается использование галловой кислоты в качестве препятствующей изгибу добавки для улучшения сопротивления изгибу гипсовой плиты. В британском патенте № GB 1226333 A описывается, что предварительно изготовленные алебастровые листы, плиты и блоки, содержащие винную кислоту, обладают более высоким сопротивлением к пластической деформации, чем аналогичные изделия, в которых не содержится винная кислота. Кроме того, известно, что можно использовать фосфаты, как описано в патенте США № US 6342284.
Сущность изобретения
Принимая во внимание поведение гипсовых изделий предшествующего уровня техники, которые проявляют склонность к изгибу и ползучести во влажных условиях, и, таким образом, имеют неудовлетворительное сопротивление деформации и, вследствие этого, неудовлетворительную устойчивость, настоящее изобретение предлагает гипсовую композицию и гипсовую плиту, а также способ изготовления гипсовой плиты. Вышеупомянутая композиция включает противодеформационные добавки, и гипсовая плита, изготовленная из вышеупомянутой композиции, имеет хорошие противодеформационные свойства, в частности, сопротивление изгибу в условиях высокой влажности и температуры, и, таким образом, повышается устойчивость гипсового изделия.
Настоящее изобретение предлагает гипсовую композицию, гипсовую плиту, способ их изготовления и использование DHA в качестве препятствующей изгибу добавки в гипсовом изделии.
Вышеупомянутая композиция включает гипс и противодеформационную добавку; вышеупомянутая противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и полудегидроаскорбиновая кислота (MDHA, которая также называется термином «монодегидроаскорбиновая кислота», которая имеет такой же состав, как полудегидроаскорбиновая кислота). Вышеупомянутый гипс в композициях согласно настоящему изобретению представляет собой полуводный гипс (полугидрат сульфата кальция).
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ изготовления композиции, включающий смешивание гипсового порошка и противодеформационной добавки с водой и перемешивание смеси, причем противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA.
Необязательно композиция дополнительно включает один или несколько компонентов, в качестве которых выбирают гипс, крахмал, пенообразующее вещество, ускоритель, диспергатор и другие вещества, известные в качестве вспомогательных добавок специалистам в области техники производства гипсовых плит и штукатурки.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает гипсовую плиту, включающую гипс, крахмал, пенообразующее вещество (необязательно), диспергатор, ускоритель и противодеформационную добавку и другие материалы, известные специалистам в области техники производства гипсовых плит и штукатурки, причем противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA. Вышеупомянутый гипс в конечной гипсовой плите согласно настоящему изобретению представляет собой двуводный гипс (дигидрат сульфата кальция).
Кроме того, настоящее изобретение предлагает способ изготовления гипсовой плиты, включающий смешивание гипса, воды, крахмала, пенообразующего вещества (необязательно), ускорителя, диспергатора и противодеформационной добавки, причем противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA; перемешивание смеси для изготовления суспензии; помещение суспензии между двумя прокладками для изготовления многослойных структур; изготовление первой плиты на основе многослойной структуры; разрезание первой плиты на множество вторых плит, имеющих желательную длину после процесса затвердевания; высушивание множества вторых плит для испарения избытка воды.
Суспензию, как правило, наносят на прокладку, такую как бумажный лист, нетканый материал, включающий полимерные и/или стеклянные волокна и т.п., и его покрывает дополнительная прокладка, таким образом, что суспензия находится в многослойной структуре между двумя прокладками. Эту многослойную структуру затем пропускают через пару формующих плит или валков, которые определяют толщину плиты. После этого структура проходит по конвейерной линии, и это обеспечивает время для гидратации и затвердевания гипсовой суспензии. Затвердевшую структуру разрезают, получая множество плит желательной длины, которые направляют в систему высушивания, что обеспечивает испарение избытка воды.
Настоящее изобретение также предлагает использование DHA в качестве препятствующей изгибу добавки в гипсовом изделии.
Необязательно противодеформационная добавка представляет собой дегидроаскорбиновую кислоту.
Необязательно массовое процентное соотношение противодеформационной добавки и гипса в композиции и гипсовом изделии составляет от 0,01 до 5,0%. Предпочтительное минимальное значение содержания противодеформационной добавки составляет 0,1%. Предпочтительное максимальное значение содержания противодеформационной добавки составляет 1,0%.
По сравнению с предшествующим уровнем техники, данная композиция, гипсовая плита и их изготовление имеют следующие преимущества. Согласно настоящему изобретению, вышеупомянутая гипсовая плита включает застывший гипс, изготовленный из композиции; в то время как вышеупомянутая композиция включает полуводный гипс и противодеформационную добавку, причем противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA. Застывший гипс, изготовленный из вышеупомянутой композиции, действительно проявляет повышенное противодеформационное качество и улучшенное противодеформационное свойство гипсового изделия по сравнению с предшествующим уровнем техники. Гипсовое изделие согласно настоящему изобретению с трудом деформируется и имеет более высокую устойчивость даже в условиях высокой влажности, и, таким образом, улучшается качество гипсового изделия в соответствии с требованиями высокой устойчивости.
Подробное описание изобретения
Как обсуждается на предшествующем уровне техники, застывший гипс имеет преимущества низкой плотности и высокой структурной прочности, и его широко используют в гипсовых изделиях в архитектурной отрасли. Однако на практике было обнаружено, что гипсовое изделие, содержащее застывший гипс в качестве основного компонента, проявляет деформацию и ползучесть при воздействии высокой влажности, т.е. гипсовое изделие предшествующего уровня техники имеет неудовлетворительные противодеформационные свойства в условиях высокой влажности. Эти свойства влияют на внешний вид гипсового изделия, делая невозможным соответствие стандартам для гипсовых изделий.
Чтобы решить проблемы неудовлетворительной противодеформационной способности и неудовлетворительной устойчивости гипса предшествующего уровня техники, настоящее изобретение предлагает композицию и гипсовую плиту, изготовленную из данной композиции, а также способы их изготовления. Гипсовая плита, изготовленная из композиции согласно настоящему изобретению, имеет в значительной степени повышенное сопротивление деформации (в частности, сопротивление изгибу) по сравнению с предшествующим уровнем техники.
Композиция согласно настоящему изобретению включает гипс, воду и противодеформационную добавку. Противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA. Вышеупомянутый гипс в данной композиции представляет собой полуводный гипс (полугидрат сульфата кальция).
В частности, противодеформационная добавка представляет собой дегидроаскорбиновую кислоту (DHA).
6
6
6
Химическая формула дегидроаскорбиновой кислоты (CHO) представлена следующим образом:
,
причем массовое соотношение противодеформационной добавки и полуводного гипса в композиции составляет от 0,01% до 5,0%, предпочтительно от 0,1% до 1,0%.
Чтобы повысить качество гипсовой плиты, изготовленной из композиции, композиция может дополнительно включать одну или несколько добавок, в качестве которых выбирают пенообразующее вещество, диспергатор, ускоритель и крахмал. Способ изготовления композиции включает смешивание гипсового порошка и противодеформационной добавки в определенном соотношении с водой и перемешивание смеси, причем противодеформационная добавка включает, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA. Таким способом можно получить композицию согласно настоящему изобретению, причем данный технологический процесс является простым, и, таким образом, становится возможным крупномасштабное промышленное производство.
Настоящее изобретение также предлагает гипсовую плиту, изготовленную из вышеупомянутой композиции, причем компоненты гипсового изделия включают, в частности, крахмал, пенообразующее вещество, диспергатор, ускоритель и противодеформационную добавку, включающую, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA. Гипс, содержащийся в конечной гипсовой плите, представляет собой двуводный гипс.
При этом конечное изделие может представлять собой гипсовую плиту, и поверхность этой гипсовой плиты может быть покрыта прокладкой, такой как бумажный лист, нетканый материал, включающий полимерные и/или стеклянные волокна и т.п., и в результате этого получается гипсовое изделие, имеющее определенную форму и применение.
В процессе изготовления гипсовой плиты, прежде всего, гипс, крахмал, пенообразующее вещество, ускоритель, диспергатор, противодеформационную добавку включающую, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA, и материалы, известные специалисту в области техники изготовления гипсовых плит и штукатурки, смешивают с водой, и эту смесь перемешивают, получая суспензию; затем суспензию, как правило, наносят на прокладку, такую как бумажный лист, нетканый материал, включающий полимерные и/или стеклянные волокна и т.п., и покрывают следующей прокладкой, таким образом, что суспензия оказывается в многослойной структуре между двумя прокладками. Эту многослойную структуру затем пропускают через пару формующих плит или валков, которые определяют толщину плиты. После этого структура проходит по конвейерной линии, и это обеспечивает время для гидратации и затвердевания гипсовой суспензии. Затвердевшую структуру разрезают, получая множество плит желательной длины, которые направляют в систему высушивания, что обеспечивает испарение избытка воды.
Чтобы сделать вышеупомянутые цели, отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более очевидными и легкими для понимания, используют конкретные варианты осуществления настоящего изобретения для дополнительной иллюстрации композиции и гипсового изделия согласно настоящему изобретению, а также их способы изготовления и превосходные сопротивления изгибу гипсового изделия, полученного согласно настоящему изобретению.
В следующем описание представлены более конкретные характеристики для лучшего понимания настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение можно также осуществлять другими способами, которые не описаны в данном документе. Таким образом, настоящее изобретение не следует истолковывать как ограниченное следующими конкретными вариантами осуществления.
Пример
I. Способы изготовления согласно примерам и сравнительным примерам осуществляются следующим образом:
Смешивают определенное количество добавок в форме порошка (здесь добавки представляют собой только добавки согласно примерам и сравнительным примерам, представленным в таблице 1) и 500 г порошка обожженного полугидрата сульфата кальция с 350 г воды, и смесь перемешивают в течение 15 секунд, получая множество суспензий, содержащих, соответственно, различные добавки.
Полученные суспензии выливают в отдельные формы (все формы являются одинаковыми), получая гипсовые плиты, каждая из которых имеет размеры 400×400×10 мм; через 12 часов отлитые гипсовые плиты извлекают и высушивают при температуре от 50 до 70°C в течение периода от 10 до 15 часов, а затем высушивают при температуре от 30 до 50°C в течение периода от 20 до 30 часов, последовательно изготавливая для исследования множество образцов гипсовых плит, соответствующих различным добавкам. Изготовленные гипсовые плиты разрезают, получая размеры 320×40×10 мм, после выдерживания в течение 24 часов при температуре 20°C и относительной влажности 50% для исследования сопротивления изгибу.
II. Способ исследования сопротивления изгибу:
Исследование проводят в среде с постоянной температурой 20±0,5°C и относительной влажностью 93±3%.
Каждую гипсовую плиту затем укладывают в горизонтальное положение на две опоры, причем расстояние между этими двумя опорами составляет 300 мм. В качестве нагрузки металлический блок (его масса представлена ниже в таблице 1) помещают на центральную часть гипсовой плиты для ускорения процесса изгиба. В течение суточного периода величину изгиба центральной части образцов гипсовых плит постоянно измеряли, используя лазерный датчик смещения модели Keyence IL-065, и конечную величину изгиба каждого из образцов гипсовых плит записывали через 24 часа.
Компоненты, используемые в примере и сравнительном примере, а также результаты исследования соответствующих гипсовых плит согласно примеру и сравнительному примеру представлены в таблице 1:
Таблица 1Таблица результатов исследования сопротивления изгибу образцов гипсовых плит
Образец
Добавка
Содержание добавки (%)
Величина изгиба после 24 часов (мм)
Масса блока-нагрузки (г)
Образец согласно изобретению
Дегидроаскорбиновая кислота
0,1
0,17
500
Сравнительный образец
Контрольный опыт (без добавки)
0
0,38
500
Содержание добавки представляет собой соотношение массы добавки и массы полугидрата сульфат кальция в каждом примере.
III. Анализ результатов исследования:
По величинам изгиба после 24 часов, которые представлены в таблице 1, можно видеть, что введение 0,1 мас.% DHA значительно повышает сопротивление изгибу образца гипса.
Кроме того, благодаря особенно высокому сопротивлению изгибу гипсовой плиты, содержащей DHA в качестве добавки, гипсовые плиты, содержащие дегидроаскорбат и MDHA, имеющие структуру, аналогичную структуре DHA, которая является их предшественником, также проявляют достаточно высокое сопротивление изгибу. Как показано в примере 1, по сравнению с существующими гипсовыми изделиями, гипсовое изделие, содержащее противодеформационную добавку, включающую, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, которую составляют дегидроаскорбиновая кислота, дегидроаскорбат и MDHA, имеет значительно повышенное сопротивление изгибу, и гипсовое изделие, изготовленное с противодеформационной добавкой, в котором массовое соотношение противодеформационной добавки и полуводного гипса составляет от 0,01% до 5,0%, имеет достаточно высокое сопротивление изгибу, причем в данном интервале предпочтительное массовое соотношение противодеформационной добавки и полуводного гипса составляет от 0,1 до 1,0%.
Настоящее изобретение также предлагает использование DHA в качестве препятствующей изгибу добавки в гипсовом изделии. Включающие DHA препятствующие изгибу добавки в любых формах и использование добавок для предотвращения изгиба гипсовых изделий также входит в объем правовой охраны настоящего изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления, описанные выше, не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение; любой специалист в данной области техники сможет осуществлять возможные изменения в пределах идеи и объема настоящего изобретения, и, таким образом, объем правовой охраны настоящего изобретения должен быть определен формулой изобретения.