專(zhuān)利名稱(chēng)：制備泡沫石膏產(chǎn)品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用燒石膏(即硫酸鈣半水合物或硬石膏)與水組成的原料制備石膏產(chǎn)品(即硫酸鈣二水合物構(gòu)成的產(chǎn)品)的方法與裝置。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及制備泡沫石膏產(chǎn)品(即由于在原料中混有含水泡沫而使其中均勻地分布著空洞的輕質(zhì)石膏產(chǎn)品)的改進(jìn)型方法與裝置。
眾所周知，生產(chǎn)石膏產(chǎn)品，其方法是把燒石膏均勻地散布在水中以形成稀漿，然后把稀漿澆注在合要求的型模上或某一表面上，并通過(guò)燒石膏(硫酸鈣半水合物或硬石膏)與水發(fā)生反應(yīng)形成水合石膏(硫酸鈣二水合物)而使稀漿定形成硬結(jié)的石膏。另外還眾所周知的是，生產(chǎn)輕質(zhì)石膏產(chǎn)品，其方法是把含水泡沫均勻地混入稀漿中以在其中產(chǎn)生氣泡。如果在硬結(jié)的石膏形成之前氣泡不逸出稀漿之外，定形的石膏產(chǎn)品中就會(huì)均勻地分布著空洞。這些空洞減小最終產(chǎn)品的密度，這種產(chǎn)品通常被稱(chēng)為“泡沫石膏”。
在這種方法中所用的含水泡沫，通常是在剛剛要將它介入燒石膏稀漿之前來(lái)制備。典型的配法，是把一種合適的發(fā)泡劑(有許多發(fā)泡劑都是眾所周知的)混上水，然后使混合物經(jīng)過(guò)一個(gè)把混合物與空氣加以攪拌以產(chǎn)生含水泡沫的裝置。完成這個(gè)過(guò)程的裝置是眾所周知的，它通常被稱(chēng)為“起泡器”。
合成的泡沫，由于其氣泡開(kāi)始破滅，或由于氣泡彼此聚結(jié)成更大的氣泡繼而地破滅，僅能較短時(shí)地存在。相應(yīng)地，最好使泡沫以持續(xù)方式產(chǎn)生，在這種方式下，發(fā)泡劑與水的混合流被導(dǎo)向起泡器，而且離開(kāi)起泡器的合成含水泡沫流，被導(dǎo)向燒石膏稀漿并與其混合。
稀漿本身通常也是以持續(xù)方式產(chǎn)生的，即把燒石膏與水(合乎要求時(shí)還有含水泡沫)，引入其中有把內(nèi)裝物體攪拌成均勻的水化分散體(稀漿)的裝置這樣一個(gè)混合室中。分散體被導(dǎo)向并穿過(guò)該混合室的排放出口，并進(jìn)入一條與排放出口相連的排放管道中。稀漿流穿過(guò)排放管道，從那兒被持續(xù)地澆注進(jìn)一個(gè)模子中或澆注在一個(gè)表面上。模子或表面也是持續(xù)地穿過(guò)稀漿從排放管道中被澆注出來(lái)的那個(gè)位置而移動(dòng)。稀漿在移動(dòng)的模子中或在移動(dòng)的表面上時(shí)，由于水合作用而被定形為硬結(jié)的石膏產(chǎn)品。該產(chǎn)品隨即通常被引導(dǎo)穿過(guò)一個(gè)輕度加熱區(qū)(例如一個(gè)干燥器)，以便把水合作用沒(méi)有吸收的任何多余水份加速烘干。
在這種方法中，存在著一些與混合含水泡沫相關(guān)的問(wèn)題，其中有些牽涉到有爭(zhēng)議的見(jiàn)解。
如前所述，當(dāng)含水泡沫的氣泡形成不久之后，尤其是當(dāng)它們開(kāi)始與燒石膏稀漿接觸時(shí)，這些氣泡就要開(kāi)始破滅，或聚結(jié)起來(lái)并破滅。即使在上述發(fā)泡劑已產(chǎn)生了泡沫而形成所謂“堅(jiān)韌”泡沫或“穩(wěn)定”泡沫時(shí)，也是如此。因此，使產(chǎn)生泡沫與形成硬結(jié)石膏之間的時(shí)間周期(它持久地使泡沫在石膏中產(chǎn)生的空洞存留)最短，看來(lái)是有益的。
人們也都知道，產(chǎn)生較高剪切力的攪拌情形，能加速被引入水化燒石膏稀漿中的含水泡沫的氣泡的聚結(jié)與逸散，且聚結(jié)本身能導(dǎo)致氣泡及合成空洞的形狀與分布都不均勻。所以，限制泡沫在稀漿中所遇剪切力的程度，看來(lái)可能是有益的。
另一方面，與上述見(jiàn)解相抗?fàn)?，有人認(rèn)為在配有典型攪拌裝置的典型混合室里，必須有相當(dāng)大程度的攪拌，才足以使含水泡沫在燒石膏稀漿里均勻分布。但是，這種相當(dāng)大程度的攪拌，會(huì)導(dǎo)致以上提到的問(wèn)題。(此處所用的“攪拌”這個(gè)詞?？偟膩?lái)說(shuō)指的是在被“攪拌”的原料經(jīng)歷剪切力的作用下這種剪切力與時(shí)間耗用的結(jié)合；例如，說(shuō)一種原料經(jīng)受“較高程度”或“較大量”的“攪拌”，是指該原料正經(jīng)受較高強(qiáng)度的剪切力和/或正經(jīng)受某種強(qiáng)度的剪切力一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間周期。)因此，在帶有燒石膏稀漿的混合室里相當(dāng)大程度地?cái)嚢枧菽驯徽J(rèn)為對(duì)于避免非均勻分布的問(wèn)題是必須的，但是，這種相當(dāng)大的攪拌，也會(huì)引起泡沫喪失、氣泡與空洞的大小不均勻這些問(wèn)題。
試圖達(dá)到某一程度的攪拌以平衡這些有爭(zhēng)議的見(jiàn)解的一個(gè)方法，就是建立一個(gè)接連有兩個(gè)混合室的系統(tǒng)。也就是說(shuō)，要把石膏和水加到提供較高程度攪拌的第一混合室中，以達(dá)到使燒石膏與水充分均勻的散布，然后，把室內(nèi)物體排放給加了含水泡沫的第二混合室。第二混合室向混合物提供較低程度的攪拌，可望足以使泡沫在稀漿中比較均勻地散布，同時(shí)，又不更多損壞泡沫，或不產(chǎn)生比起不可避免的氣泡大小變化更大的任何變化。這種方法，在1994年9月7日公開(kāi)的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第0613764A1號(hào)中，說(shuō)明了一個(gè)例子。然而，這種方法還是有問(wèn)題。它依然會(huì)產(chǎn)生比較不均勻的泡沫散布和/或比較大的泡沫喪失及空洞大小不均勻。它還要求額外增加經(jīng)費(fèi)，并加大復(fù)雜性，而且難以提供兩個(gè)混合室并維修它們，也難以保持它們正常地且充分平衡得達(dá)到比較可接受的妥協(xié)效果地運(yùn)行。
對(duì)有爭(zhēng)議的見(jiàn)解提出的另一個(gè)方法，就是增大發(fā)泡劑及加入一個(gè)由單混合室構(gòu)成的系統(tǒng)中的合成泡沫這二者的份量。然后，以達(dá)到均勻散布所必需的任何程度的攪拌來(lái)運(yùn)行該系統(tǒng)。由于加入了過(guò)量的泡沫，可望使石膏產(chǎn)品會(huì)有合乎要求的空洞體積及減夠了量的重量。然而，比較高度的攪拌，依然會(huì)引起不可預(yù)料的聚結(jié)及隨之而來(lái)的空洞大小不均勻，而且過(guò)量消耗發(fā)泡劑花費(fèi)相當(dāng)昂貴。在稀漿中高濃度的發(fā)泡劑化學(xué)物品。對(duì)石膏產(chǎn)品的其他特性也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。這樣，又反過(guò)來(lái)會(huì)限制所能利用的發(fā)泡劑的數(shù)量，在有些情況下就不可能達(dá)到產(chǎn)品所要求的空洞體積數(shù)量。
另外，當(dāng)要求使用含水泡沫以使重量較輕時(shí)，某些特殊的石膏產(chǎn)品及其制造就出現(xiàn)另外一些問(wèn)題。
例如，當(dāng)借助泡沫來(lái)減小石膏板產(chǎn)品的密度時(shí)，長(zhǎng)久以來(lái)人們都關(guān)心石膏的強(qiáng)度是否相應(yīng)降低。長(zhǎng)久以來(lái)人們認(rèn)為，要使石膏中空洞的尺寸盡可能小，泡沫石膏板的強(qiáng)度會(huì)被降到最低。最近人們發(fā)現(xiàn)，在石膏中含有較大尺寸的空洞，實(shí)際上泡沫石膏的強(qiáng)度保持得最好。例子可見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第5085929號(hào)及1994年9月23日提出的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第08/311687號(hào)。
在泡沫石膏中產(chǎn)生較大空洞的一種方式，是利用一種發(fā)泡劑，它產(chǎn)生的氣泡在與燒石膏稀漿接觸時(shí)是“不穩(wěn)定”的，即這些氣泡在稀漿中很快開(kāi)始聚結(jié)成較大的氣泡。然而，這種不穩(wěn)定的泡沫，在經(jīng)受人們認(rèn)為在稀漿中均勻散布泡沫所必需的典型混合室攪拌時(shí)，卻遇到更厲害的上述泡沫喪失問(wèn)題。這樣，就導(dǎo)致需用更加過(guò)量的泡沫，花費(fèi)更加昂貴，而且在有些情況下，致使不能用足夠的發(fā)泡劑，以產(chǎn)生不會(huì)負(fù)面影響石膏產(chǎn)品其他特性的足夠的殘存泡沫。這個(gè)問(wèn)題，可在使用產(chǎn)生“不穩(wěn)定”泡沫的發(fā)泡劑時(shí)合用少量產(chǎn)生“穩(wěn)定”泡沫的發(fā)泡劑來(lái)多少緩解一下(例如共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)08/311687號(hào)所述那樣)，但是，發(fā)泡劑的總用量，比起合乎要求的來(lái)依然較大。
生產(chǎn)石膏板尤其會(huì)遇到的另一個(gè)問(wèn)題，是生產(chǎn)硬邊板的方法。例如美國(guó)專(zhuān)利第2985219號(hào)與第4279673號(hào)所述，由于各種原因，按要求要生產(chǎn)的板的邊緣比中部(通常稱(chēng)為“芯”部)更緊密也更硬。這兩件專(zhuān)利說(shuō)明了這種生產(chǎn)的各種方法。例如，使一部分起了泡的稀漿從主要的“芯”稀漿混合室中轉(zhuǎn)向，然后，在一個(gè)或幾個(gè)高度攪拌并/或帶有除泡劑的附屬混合器中分別處理轉(zhuǎn)了向的這部分，以將所有或大多數(shù)泡沫去除，從而，產(chǎn)生要在兩條液流中與被澆注的“芯”稀漿流的側(cè)面接觸而被澆注的更硬、更緊密的“邊”稀漿。這樣就制成有更硬更緊密的理想邊緣的石膏板產(chǎn)品，但是卻要求外加成本，并因多加混合器及化學(xué)物品而復(fù)雜了。實(shí)際上，這樣還浪費(fèi)從邊緣稀漿中去除的泡沫，并浪費(fèi)用于產(chǎn)生泡沫的發(fā)泡劑及其效果。
因此，持續(xù)需要有新穎而改進(jìn)的方法與裝置來(lái)制備泡沫石膏產(chǎn)品，以解決、避免或最大程度消除上述所有問(wèn)題。本發(fā)明符合這種需要。
本發(fā)明出人意料地發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用帶有攪拌稀漿的典型裝置的典型石膏稀漿混合室這樣的石膏制備方法中，泡沫喪失及氣泡大小不均勻這種問(wèn)題可以大大緩解，同時(shí)仍可達(dá)到泡沫在稀漿中均勻散布，辦法是把泡沫入口定位于室中，從而在泡沫穿過(guò)排放出口排放之前，泡沫比起其他稀漿來(lái)經(jīng)受較少的攪拌。本發(fā)明完全避免了涉及兩個(gè)混合室的那種先前工藝方法所帶來(lái)的花費(fèi)昂貴、復(fù)雜性及其他困難。同時(shí)，又可達(dá)到相似或更好的結(jié)果。本發(fā)明也避免了先前工藝方法添加過(guò)量發(fā)泡劑以彌補(bǔ)由于高度攪拌所喪失的泡沫而帶來(lái)的問(wèn)題。本發(fā)明不用(浪費(fèi))更多發(fā)泡劑就減少泡沫喪失，因此就避免了額外追加費(fèi)用，并避免了發(fā)泡劑濃度高產(chǎn)生的負(fù)作用。另外，由于泡沫所受攪拌較少，產(chǎn)生氣泡大小不均勻的機(jī)會(huì)也減少了。而且，這些有益的效果，在使用“不穩(wěn)定”泡沫產(chǎn)生合要求的更大尺寸氣泡的情況下，更加顯著。
所以，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供一種制備泡沫石膏產(chǎn)品的方法，它連續(xù)而同時(shí)地包括把燒石膏與水通過(guò)混合室的一個(gè)或幾個(gè)入口引入混合室；攪拌混合室內(nèi)容物以形成燒石膏的水化分散體；把含水泡沫通過(guò)一個(gè)相對(duì)于石膏與水的入口吸相對(duì)于混合室排放出口而定位的入口引入混合室，以便泡沫比燒石膏所受攪拌小，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)使泡沫在石膏的水分散體中均勻散布；通過(guò)排放出口排放混合室內(nèi)容物，使燒石膏形成其中均勻散布著空洞的凝固石膏。
在典型的稀漿混合室中，本發(fā)明顯著的有益效果，是通常僅需把泡沫入口位置定得比燒石膏與水的入口“更靠近”排放出口，就能達(dá)到。我們用“更靠近”，指的是由混合室的形狀與結(jié)構(gòu)以及由室中所設(shè)典型的攪拌裝置所形成的混合室內(nèi)容物的路徑，從泡沫入口至排放出口，比燒石膏稀漿其他部分的入口至排放出口，要短一些。當(dāng)然，各種入口精確的相對(duì)定位，都必須按任何專(zhuān)門(mén)的混合裝置與稀漿配方的要求來(lái)定制，以達(dá)到最優(yōu)結(jié)果，不過(guò)，一旦本行業(yè)專(zhuān)業(yè)人員得知本發(fā)明公開(kāi)的基本原理與優(yōu)點(diǎn)，定制就是他們的事了。
根據(jù)本發(fā)明，適宜施行上述本發(fā)明的方法的裝置，包括一個(gè)通常為筒形的混合室，它有一根通常為垂直的軸線，有徑向的上壁和下壁以及環(huán)形周邊壁，在一個(gè)或兩個(gè)徑向壁上貼近垂直軸線處有燒石膏與水所用的一個(gè)或幾個(gè)入口，在環(huán)形周邊壁上或貼近該壁處有含水泡沫所用的一個(gè)入口，在環(huán)形周邊壁或貼近該壁處有排放室內(nèi)物體所用的一個(gè)出口，還包括用于攪拌室內(nèi)物體并使這些物體離心運(yùn)動(dòng)且通過(guò)排放出口而排出的裝置。除了石膏、水、泡沫所用的各入口的相對(duì)定位之外，此種裝置在業(yè)界眾所周知。
本發(fā)明的發(fā)明者們還出乎意料且相當(dāng)驚喜地發(fā)現(xiàn)，把泡沫入口再進(jìn)一步重新定位，即把泡沫入口完全移離混合室而將其位置定得把泡沫直接引入與混合室的排放出口相連的排放管道，能更加有益地施行本發(fā)明。排放管道接納從混合室排出來(lái)的燒石膏稀漿(不含泡沫)，并進(jìn)一步把稀漿運(yùn)送得澆注在模具中或澆注在一個(gè)移動(dòng)的表面上。當(dāng)泡沫入口連接著排放管道，且泡沫被直接引入排放管道而不是引入稀漿混合室時(shí)，泡沫所受攪拌較小。因此，泡沫喪失及氣泡大小不均勻這些問(wèn)題，會(huì)進(jìn)一步得到緩解。非常令人驚喜的是，泡沫這樣被直接引入排放管道，會(huì)產(chǎn)生足夠的混合作用，從而在排放管道運(yùn)送的所有石膏稀漿里均勻地散布泡沫。
因此，在本發(fā)明的一些更推崇的實(shí)施例里，提供一種制備泡沫石膏產(chǎn)品的方法，它連續(xù)而同時(shí)地包括通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)入口把燒石膏與水引入混合室；攪拌混合室內(nèi)容物以形成燒石膏的水分散體；通過(guò)一個(gè)排放出口把混合室內(nèi)容物排入排放管道中；通過(guò)一個(gè)入口把含水泡沫引入排放管道，以便泡沫被微微攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在水化燒石膏分散體中均勻地散布泡沫，把得到的分散體從排放管道中排出，以使燒石膏形成其中均勻散布著空洞的凝固石膏。
根據(jù)本發(fā)明，適宜施行本發(fā)明更推崇實(shí)施例方法的裝置，包括一個(gè)通常為筒形的混合室，它有一根通常為垂直的軸線，有徑向的上壁和下壁以及環(huán)形周邊壁，在一個(gè)或兩個(gè)徑向壁上貼近垂直軸線處有燒石膏與水所用的一個(gè)或幾個(gè)入口，在環(huán)形周邊壁上或貼近該壁處有排放室內(nèi)物體所用的一個(gè)出口；還包括一條連接著排放出口以供接納和運(yùn)送所排放的室內(nèi)物體之用的排放管道；還有用于攪拌室內(nèi)物體并使這些物體離心運(yùn)動(dòng)且通過(guò)排放出口排放排放管道的裝置；以及在排放管道中供含水泡沫所用的入口。除了泡沫入口的定位外，此種裝置在業(yè)界眾所周知。
另外，本發(fā)明的發(fā)明者們已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在制備有硬邊的泡沫石膏板時(shí)用起來(lái)能更有益。發(fā)明者們已認(rèn)識(shí)到，在施行本發(fā)明時(shí)，在稀漿混合室中，要有些區(qū)域包含混合良好的燒石膏稀漿，但不怎么包含或不包含泡沫(依泡沫入口是否已在混合室中或在排放管道中定了位而決定)。因此，除了獲得上述本發(fā)明的所有益處之外，從混合室的低泡或無(wú)泡區(qū)，能轉(zhuǎn)換出一條或多條“邊”流，并能把它們澆注得與從混合室的正?；蛑饕欧懦隹谂欧懦龅摹靶尽毕{流的側(cè)邊接觸。如果合乎要求，一些泡沫也能加給邊流，以限制邊緣的硬度，但是，這些泡沫的濃度比芯流中的泡沫濃度更低。
因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，提供一種制備有硬邊的泡沫石膏板的方法，它連續(xù)并同時(shí)地包括混合并攪拌燒石膏與水以形成燒石膏的水分散體；把水分散體分為一條水分散體芯流與一條或幾條水分散體邊流；把含水泡沫混入芯流中，以便泡沫被微微攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在水分散體中均勻地散布泡沫；把芯流沉淀在一塊移動(dòng)的蓋板上；把那條或那幾條邊流沉淀在與所沉淀的芯流的一邊或兩邊相鄰接的蓋板上；用第二塊蓋板蓋住沉淀了的液流；讓得到的組件凝固并干燥。
適宜施行所發(fā)明的制備硬邊泡沫石膏板的方法的發(fā)明裝置，包括一個(gè)通常為筒形的混合室，它有通常為垂直的軸線，還有徑向的上壁和下壁以及環(huán)形周邊壁，在一個(gè)或兩個(gè)徑向壁上貼近垂直軸線處有一個(gè)或幾個(gè)燒石膏與水所用的入口，在環(huán)形周邊壁上或貼近該壁處有至少兩個(gè)排放室內(nèi)容物所用的出口；還包括連接著排放出口用以接納并運(yùn)送被排放的室內(nèi)物體的排放管道；還有攪拌室內(nèi)容物并使這些物體離心運(yùn)動(dòng)且通過(guò)排放出口排入排放管道的裝置；以及在至少一條排放管道中供含水泡沫所用的入口。除了泡沫的入口之外，此種裝置在業(yè)界眾所周知。
以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的推薦實(shí)施例。在這些圖中

圖1是可用以執(zhí)行本發(fā)明方法實(shí)施例的、符合本發(fā)明裝置的片斷剖面頂視略圖；圖2是沿圖1中線段2-2截取繪制成的部分裝置的片斷剖面?zhèn)纫暵詧D；圖3是可用以執(zhí)行本發(fā)明方法又一實(shí)施例的、符合本發(fā)明一個(gè)可選用裝置的片斷剖面頂視略圖；圖4是沿圖3中線段4-4截取繪制成的部分裝置的片斷剖面?zhèn)纫暵詧D。
如前所述，本發(fā)明的施行，可采用與先前工藝所用那種制備燒石膏稀漿并排放稀漿以形成凝固石膏產(chǎn)品的裝置，相似的裝置。本發(fā)明的方法與裝置，與先前工藝所用那些制備泡沫石膏產(chǎn)品的方法與裝置，根本的區(qū)別在于把含水泡沫混入燒石膏稀漿的方式與手段。
本發(fā)明的方法不同于先前工藝之處是，在比起燒石膏所受攪拌較少攪拌的條件下，把含水泡沫在燒石膏稀漿中均勻地散布，以便避免泡沫喪失、空洞大小不均勻、過(guò)度耗費(fèi)發(fā)泡劑。這是在不求助于使用多個(gè)混合器的情況下，把含水泡沫引入稀漿中，使之比起此前設(shè)想或認(rèn)為可能的更為告近稀漿排放點(diǎn)，同時(shí)依然達(dá)到均勻散布而實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提供的裝置，與采用先前工藝的裝置，根本的區(qū)別在于，在稀漿混合室中配置的含水泡沫所用入口，比燒石膏所用入口，更加靠近排放出口，或者，最好使泡沫入口完全定位于混合室外面，即定位于與混合室的排放出口相連接的排放管道中。
本發(fā)明的方法與裝置二者中，把泡沫最優(yōu)引入稀漿中的確切點(diǎn)，可以根據(jù)所用專(zhuān)門(mén)類(lèi)型的混合裝置及稀漿與泡沫的配方而有所不同。該最優(yōu)點(diǎn)，是泡沫經(jīng)受剛剛足夠的混合作用以均勻地在稀漿中散布的這么一個(gè)點(diǎn)。在這個(gè)點(diǎn)上，泡沫喪失與氣泡大小不均勻這些問(wèn)題，會(huì)被減至最小。
在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，例如采用“不穩(wěn)定”泡沫的實(shí)施例中，本發(fā)明的發(fā)明者們已發(fā)現(xiàn)，泡沫喪失的程度，減至了使發(fā)泡劑的耗費(fèi)可以減少80％。在有些情況下，更大地減少這種耗費(fèi)都可以。
現(xiàn)在參考圖1與圖2，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)推薦實(shí)施例。這兩幅圖，稍微精略地分別顯示符合本發(fā)明的裝置的片斷剖面頂視圖與側(cè)視圖。
這兩幅圖畫(huà)出一個(gè)通常為筒形的混合室10，它有一根通常為垂直的軸線12，還有徑向上壁14、徑向下壁16及環(huán)形周邊壁18。
燒石膏所用入口20與水所用入口22，均定位于徑向上壁14上的貼近垂直軸線12處。應(yīng)當(dāng)明白，這些入口，連接著未顯示的石膏與水的供應(yīng)容器，以便以簡(jiǎn)單的自重進(jìn)料方式，能把石膏與水供給混合室10。另外，除了石膏與水之外，制備石膏產(chǎn)品通常在稀漿中所用的其他原料(例如催化劑、緩凝劑、填充劑、粘合劑等等)，也能通過(guò)這些入口或相似定位的其他入口而供應(yīng)。
混合室10還包含一個(gè)由附接在通常為垂直的軸52上的環(huán)形盤(pán)54構(gòu)成的攪拌器50。軸52位置定得與垂直軸線12同心，并穿通徑向上壁14而延伸。攪拌器連接著一個(gè)未顯示的、用以把軸52及所連盤(pán)子54沿箭頭A所指的逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的常規(guī)裝置(例如電機(jī))，轉(zhuǎn)速為適宜攪拌并混合混合室內(nèi)容物并將合成的水化分散體(稀漿)沿通常為離心的方向(大多為逆時(shí)針向外盤(pán)旋)導(dǎo)引的任何速度。應(yīng)當(dāng)明白，此處對(duì)攪拌器的繪畫(huà)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，意圖僅是標(biāo)明業(yè)界普遍采用于石膏稀漿混合室中的攪拌器的基本原理。也可采用許多有差異的、通常更為復(fù)雜的攪拌器設(shè)計(jì)方案(帶有垂直延伸的樞軸或葉片，具有各種不同形狀，等等)。
混合室10還有一個(gè)與徑向壁14相連并向下延伸的圓環(huán)圈60。該圈與軸線12同心，它是一個(gè)常規(guī)零件，有時(shí)被稱(chēng)作“聚集圈”。它在室內(nèi)推助混合作用，并防止原料(例如燒石膏)在被精細(xì)地分開(kāi)并良好散布之前成較大塊狀地逸出室外。
在周邊壁18中，有一個(gè)主要排放出口40，用以把良好混合的稀漿的主要部分(“芯流”)排入排放管道42中。在其他可替換實(shí)施例中，這個(gè)出口可定在不同的位置(例如在徑向下壁16上)，但通常至少要貼近周邊壁18。排放管道42，是配置來(lái)把石膏稀漿傳送到一個(gè)使其被澆注到模具中或澆注到一個(gè)移動(dòng)的表面上以便定形與干燥之用的。如圖1所示，排放管道往外就擴(kuò)寬，這樣做適宜把中心(“芯”)部份澆注成例如石膏板產(chǎn)品，當(dāng)然，它也可以是適宜其他最終產(chǎn)品的其他構(gòu)形。
在周邊壁18中，還有一個(gè)輔助排放出口44，用以把良好混合的稀漿的次要部份(“邊流”)排入所連接的支岔排放管道46與48中。在某些實(shí)施例中，出口44用于把邊流分開(kāi)，但在不需要把稀漿分開(kāi)為單獨(dú)的稀漿流的那些實(shí)施例中，就沒(méi)有這個(gè)出口。也可把這個(gè)出口定在一個(gè)不同的位置(例如在徑向下壁16上)，但通常至少要貼近周邊壁18，以便確保僅是良好混合的稀漿才會(huì)通過(guò)它而排出。排放管道46與48，是配置來(lái)把分別不同的石膏稀漿運(yùn)送了去澆注繼而定形與干燥的。如圖1所示，這些管道把要被沉淀的稀漿，導(dǎo)引得與眾管道42中沉淀出來(lái)的芯稀漿流的邊緣鄰近，以便形成例如泡沫石膏板產(chǎn)品的硬邊。當(dāng)然，在不要求運(yùn)送任何此種邊流的實(shí)施例中，就不會(huì)有這些管道。
由于圖1與圖2所示裝置中的上述所有零件，對(duì)制備石膏產(chǎn)品的業(yè)內(nèi)專(zhuān)業(yè)人員顯然是一種普通技術(shù)，所以，這些零件是眾所周知的常規(guī)零件。然而，下述零件，就是根據(jù)本發(fā)明所做的改進(jìn)了。
在排放管42中，裝有一個(gè)含水泡沫所用的入口32。這個(gè)入口是裝配來(lái)把常規(guī)起泡器(未顯示)以常規(guī)方式提供和運(yùn)送的含水泡沫，直接引入排放管42中的。它通常應(yīng)是符合本發(fā)明的裝置的推薦構(gòu)造。如前所述，在排放管中的這個(gè)入口的確切定位，應(yīng)該根據(jù)所采用的專(zhuān)門(mén)類(lèi)型的混合裝置及稀漿與泡沫的配方來(lái)決定。
應(yīng)當(dāng)明白，沒(méi)有把含水泡沫入口定位來(lái)直接把泡沫引入混合室10中。因此，從輔助排放出口44排出的稀漿中不會(huì)含有泡沫。雖然這樣做合乎所提供稀漿能用于生產(chǎn)石膏板的較硬邊緣的要求，但是據(jù)知，完全不起泡沫的石膏，事實(shí)上可以硬得不能優(yōu)化地用作泡沫芯石膏板的邊緣材料(例見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第2985219號(hào))。因此，如圖所示，在排放管46與48中，分別安置了入口34與36。這些入口，是配置來(lái)把常規(guī)起泡器(未顯示)以常規(guī)方式提供和運(yùn)送的相對(duì)低濃度的含水泡沫，直接引入排入管46與48中的。另外，分別在兩個(gè)排放管中的這些入口的確切定位，要根據(jù)所采用的專(zhuān)門(mén)的混合參數(shù)及稀漿與泡沫的配方來(lái)決定。
盡管圖1與圖2所示構(gòu)造，通常是符合本發(fā)明的裝置的推薦構(gòu)造，但在某些情況下(例如某些混合裝置、混合參數(shù)、稀漿配方和/或泡沫配方)，直接把含水泡沫引入排放管42，卻可能并不提供使泡沫在稀漿中均勻散布的充足混合。在這種情況下，最好采用如圖3與圖4所示的構(gòu)造。
圖3與圖4所示裝置，分別具有圖1與圖2中所有的同樣零件與構(gòu)造，不過(guò)，在圖3與圖4中，含水泡沫所用的入口30，不是安置在排放管42中，而是安在徑向上壁14上貼近環(huán)形周邊壁18處，比起入口20與22(分別為石膏與水所用的入口)來(lái)，更加靠近排放出口40得多。有了這種構(gòu)造，含水泡沫比起燒石膏稀漿的其余部分來(lái)，就也會(huì)經(jīng)受明顯少的攪拌，這樣，泡沫喪失與氣泡大小不均勻也都會(huì)大大避免，但是這樣會(huì)使泡沫比起在圖1與圖2的構(gòu)造中受到更多的攪拌，以便確保在圖1與圖2構(gòu)造中那種可能不足以達(dá)到目的的情況下，使泡沫在稀漿中均勻散布。也可選用其他位置的入口30，例如把它安置在環(huán)形周邊壁上和/或更“上游”(就混合室內(nèi)容物的行經(jīng)路徑而言)，在那里，泡沫也會(huì)比起燒石膏稀漿的其余部分來(lái)經(jīng)受明顯少的攪拌。
還應(yīng)當(dāng)明白，由于泡沫入口30貼近排放出口40，且由于混合室內(nèi)容物行經(jīng)路徑的緣故，只有極少的泡沫會(huì)行進(jìn)到混合室的其他區(qū)域，例如貼近輔助排放出口44的區(qū)域。因此，在通過(guò)出口44排放的稀漿流中，泡沫的濃度也是極低的。
就適宜產(chǎn)生本發(fā)明方法的推薦實(shí)施例中可用的含水泡沫的發(fā)泡劑而言，已知用于制備泡沫石膏產(chǎn)品的任何常規(guī)發(fā)泡劑，均可采用。許多這樣的發(fā)泡劑是眾所周知的，并便于從賓夕法尼亞州Ambler的HenkelCorporation買(mǎi)到。對(duì)可用的發(fā)泡劑的說(shuō)明，例子可見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第4678835號(hào)、第5158612號(hào)及第5240639號(hào)，還有1994年9月23日提出的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第08/311687號(hào)，以及1995年6月22日公布的PCT國(guó)際申請(qǐng)公開(kāi)文本W(wǎng)O95/16515號(hào)。
如前所述，在許多情況下，最好在石膏產(chǎn)品中形成較大的空洞，以便最佳地保持產(chǎn)品的強(qiáng)度?？梢圆捎迷谂c燒石膏稀漿接觸時(shí)起泡相對(duì)不穩(wěn)定的發(fā)泡劑，來(lái)做到這一點(diǎn)。要做到這一點(diǎn)，最好在大量已知起泡相對(duì)不穩(wěn)定的發(fā)泡劑中，摻入少量已知起泡相對(duì)穩(wěn)定的發(fā)泡劑來(lái)用。
這種發(fā)泡劑混合物，可以“脫機(jī)”預(yù)先混摻，即與制備泡沫石膏產(chǎn)品的工序分開(kāi)。然而，最好同時(shí)而連續(xù)地混摻這種發(fā)泡劑，作為工序的一個(gè)“聯(lián)機(jī)”組成部分。例如，實(shí)現(xiàn)這部分工序，可以把不同發(fā)泡劑的單獨(dú)各條液流抽吸并帶到起泡器上或剛剛帶到起泡器之前，該起泡器是用來(lái)產(chǎn)生隨后被引入燒石膏稀漿中與之混合的含水泡沫流的。通過(guò)以此方式摻混，發(fā)泡劑的摻混比率就可簡(jiǎn)單而有效地調(diào)節(jié)(例如，改變一條或兩條單獨(dú)液流的流率)，以達(dá)到泡沫石膏產(chǎn)品中所要求的空洞特性。這種調(diào)節(jié)要與最終產(chǎn)品的檢驗(yàn)相對(duì)應(yīng)，以決定這種調(diào)節(jié)是否需要。關(guān)于這種“聯(lián)機(jī)”摻混與調(diào)節(jié)的進(jìn)一步說(shuō)明，可見(jiàn)于1994年9月23日提出的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第08/311687號(hào)。
一種可用于產(chǎn)生不穩(wěn)定泡沫的發(fā)泡劑的一個(gè)例子，其分子式為ROSO3○M(Q)上式中，R為含有2至20個(gè)碳原子的烷基化合物，M為陽(yáng)離子。R最好為含有8至12個(gè)碳原子的烷基化合物。
一種可用于產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫的發(fā)泡劑的一個(gè)例子，其分子式為CH3(CH2)XCH2(OCH2CH2)YOSO3M (J)
上式中，X為一個(gè)2至20的數(shù)字，Y為0至10且在至少為50wt％的發(fā)泡劑中為大于0的數(shù)字，M為陽(yáng)離子。
在本發(fā)明的一些推薦實(shí)施例中，分子式為上述(Q)式與(J)式的發(fā)泡劑摻混在一起，使(Q)分子式發(fā)泡劑與其中Y為0的那部分(J)分子式發(fā)泡劑摻在一起，構(gòu)成86wt％至99wt％的混摻發(fā)泡劑。
在本發(fā)明的一些推薦實(shí)施例中，用預(yù)先混摻的發(fā)泡劑產(chǎn)生出了一種含水泡沫，它的分子式為CH3(CH2)XCH2(OCH2CH2)YOSO3M (Z)上式中，X為一個(gè)2至20的數(shù)字，Y為0至10的數(shù)字，且在至少50wt％的發(fā)泡劑中為0，M為陽(yáng)離子。在86wt％至99wt％的分子式(Z)發(fā)泡劑中，Y最好為0。
在本發(fā)明的方法中用作原料的燒石膏，可以是天然的或人工合成的α硫酸鈣半水合物、β硫酸鈣半水合物、水溶硫酸鈣硬石膏，以及它們的混合物。如前所述，除了含水泡沫之外，可以按通行的份量，在燒石膏稀漿中加入其他添加劑，例如凝固催化劑、定形緩凝劑、粘合劑、膠水、助散劑、填充劑以及它們的混合物，以便于賦予合乎要求的各種特性，并促進(jìn)制造。
在本發(fā)明的一個(gè)推薦方法中，即在制備帶有硬邊的泡沫石膏板的方法中，連續(xù)而同時(shí)地執(zhí)行下列工序(參見(jiàn)圖1與圖2)。
通過(guò)入口20與22，往混合室10中加入燒石膏(通常為干粒狀)與水，以及任何其他合要求的添加劑(含水泡沫除外)，它們因攪拌器50的作用而被攪拌并混合成燒石膏稀漿。攪拌器也使稀漿做通常為離心的運(yùn)動(dòng)(大多數(shù)逆時(shí)針的外向盤(pán)旋)，并使稀漿的主要部分(芯流)從出口40流出并穿過(guò)管道42，還使稀漿的次要部分(邊流)從出口44流出并穿過(guò)管道46與48。
一條由起泡器以空氣、水以及如上所述選用的發(fā)泡劑而產(chǎn)生的含水泡沫流，被以適宜在稀漿芯流中產(chǎn)生合要求濃度泡沫的流率，通過(guò)入口32而抽吸進(jìn)管道42中。由泡沫流與芯流一起穿過(guò)管道42而產(chǎn)生的混合作用(攪拌)，剛好足夠把泡沫在芯流中均勻地散布，同時(shí)還把泡沫的破壞減至最少。含水泡沫被以相似的方式，分別通過(guò)入口34與36，抽吸進(jìn)管道46與48中，但其流率卻是適宜使邊流中產(chǎn)生的泡沫，濃度明顯低于在芯流中產(chǎn)生的泡沫的濃度。
芯流從管道42中被沉淀在一塊移動(dòng)的常規(guī)蓋板例如一塊多層紙板(圖中未顯示)上。邊流則從管道46與48中被沉淀在與芯流的邊緣鄰近的移動(dòng)蓋板上。在進(jìn)一步的常規(guī)工序(未顯示)中，接著把另一塊蓋板置于芯流與邊流合成的稀漿頂部，以便把稀漿夾在兩塊成為合成石膏板蓋面的移動(dòng)蓋板之間。該合成板的厚度由一根成形輥控制，板的側(cè)邊被用適宜的機(jī)械裝置蓋住，以便把紙蓋板的交錯(cuò)邊緣刻痕、折合并膠粘上。當(dāng)凝結(jié)的稀漿在傳動(dòng)帶上行進(jìn)時(shí)，另一些導(dǎo)向件保持著板的厚度與寬度。然后，板材就被切割、修邊并傳給烘干機(jī)去烘烤那被定形的但還微微潮濕的板子。
以上專(zhuān)門(mén)參考某些推薦實(shí)施例，詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)明白，在本發(fā)明的宗旨與范圍內(nèi)，可做變動(dòng)與修改。
關(guān)于混合與制備泡沫石膏產(chǎn)品的常規(guī)型先前工藝的方法與裝置的進(jìn)一步說(shuō)明，例子可見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第2639901號(hào)、第2762738號(hào)、第2985219號(hào)、第3343818號(hào)和第4279673號(hào)，以及1994年9月7日公布的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第0613764A1號(hào)。
權(quán)利要求
1.制備泡沫石膏板的方法，連續(xù)且并存地包括通過(guò)混合室的一個(gè)或幾個(gè)入口把燒石膏與水引入一個(gè)混合室；攪拌混合室內(nèi)容物以形成燒石膏的水分散體；通過(guò)一個(gè)相對(duì)于石膏與水的入口并相對(duì)于混合室的排放出口而定位的入口，把含水泡沫引入混合室，以便泡沫比燒石膏少受攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在石膏水分散體中均勻地散布泡沫；以及通過(guò)排放出口排放混合室內(nèi)容物；把所排放的內(nèi)容物沉淀在一塊移動(dòng)蓋板上；用第二塊蓋板蓋住所沉淀的物體；以及使燒石膏成為其中均勻散布著空洞的凝固石膏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于存在于燒石膏分散體中的含水泡沫是不穩(wěn)定的，形成于凝固石膏中的空洞相對(duì)較大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用下列分子式的發(fā)泡劑形成了含水泡沫CH3(CH2)XCH2(OCH2CH2)YOSO3M此式中，X為一個(gè)2至20的數(shù)字，Y為0至10的數(shù)字且在86wt％至99wt％的發(fā)泡劑中為0，M為陽(yáng)離子。
4.制備泡沫石膏板的方法，連續(xù)而共存地包括通過(guò)一個(gè)或幾個(gè)入口把燒石膏與水引入一個(gè)混合室；攪拌混合室內(nèi)容物以形成燒石膏的水分散體；通過(guò)一個(gè)排放出口把混合室內(nèi)容物排入一條排放管道；通過(guò)一個(gè)入口把含水泡沫引入該排放管道，以便泡沫被微微攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在石膏的水分散體中均勻地散布泡沫；把得到的分散體從排放管道中排放；把所排放的分散體沉淀在一塊移動(dòng)蓋板上；用第二塊蓋板蓋住所沉淀的分散體；以及使燒石膏形成其中均勻散布著空洞的凝固石膏。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于存在于燒石膏分散體中的含水泡沫是不穩(wěn)定的，形成于凝固石膏中的空洞相對(duì)較大。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于用下列分子式的發(fā)泡劑形成了含水泡沫CH3(CH2)XCH2(OCH2CH2)YOSO3M此式中，X為一個(gè)2至20的數(shù)字，Y為0至10的數(shù)字，且在86wt％至99wt％的發(fā)泡劑中為0，M為陽(yáng)離子。
7.制備有硬邊的泡沫石膏板的方法，連續(xù)而共存地包括混合并攪拌燒石膏與水以形成燒石膏的水分散體；把水分散體分成水分散體的一條芯流與一條或幾條邊流；把含水泡沫引入芯流中，以便泡沫被微微攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在水分散體中均勻地散布泡沫；把芯流沉淀在一塊移動(dòng)蓋板上；把邊流沉淀在與所沉淀芯流的一邊或兩邊相鄰近的蓋板上；用第二塊蓋板蓋住所沉淀的液流；以及使得到的組件凝固并干燥，從而使燒石膏成為凝固石膏，并使由芯流形成的凝固石膏中均勻地散布著空洞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于還連續(xù)而并存地包括把含水泡沫引入邊流中，以便泡沫被微微攪拌，從而使泡沫破壞得最少，同時(shí)在水分散體中均勻地散布泡沫；在邊流中的泡沫濃度比在芯流中的泡沫濃度低；由邊流形成的凝固石膏中均勻分布的空洞，密度比由芯流形成的凝固石膏中的空洞密度小。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于存在于燒石膏分散體中的含水泡沫是不穩(wěn)定的，形成于凝固石膏中的空洞相對(duì)較大。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于用下列分子式的發(fā)泡劑形成了含水泡沫CH3(CH2)XCH2(OCH2CH2)YOSO3M此式中，X為一個(gè)2至20的數(shù)字，Y為0至10的數(shù)字且在86wt％至99wt％的發(fā)泡劑中為0，M為陽(yáng)離子。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)型的制備泡沫石膏產(chǎn)品的方法與裝置。本發(fā)明采用單個(gè)混合室(10)。在本發(fā)明的方法與裝置中,把含水泡沫引入燒石膏稀漿中的那個(gè)點(diǎn)是定位的,以便泡沫比燒石膏所受攪拌少,從而使泡沫破壞得最少,同時(shí)還使泡沫在燒石膏稀漿中均勻散布。這是例如把泡沫所用入口(32)比燒石膏所用入口(20)位置定得更靠近稀漿混合室的排放出口(40)來(lái)實(shí)現(xiàn),或把泡沫入口(32、34、36),定位于與稀漿混合室的排放出口相連接的排放管道(42、46、48)中來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
文檔編號(hào)C04B111/40GK1175922SQ96192104
公開(kāi)日1998年3月11日 申請(qǐng)日期1996年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者斯蒂文·W·薩克奇, 布拉德利·S·內(nèi)梅斯, 斯圖爾特·E·欣肖, 基普·R·布斯特 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司