生产多层粘接产品的方法和装置

本发明涉及生产粘接产品如预制建筑组件的方法和装置。这种产品的实 例包括石膏板、隔板、天花板、玻璃增强石膏板和石膏纤维板。

诸如石膏板的产品由基本原料、纸板式纸、石膏(灰泥)、水、淀粉和 诸如促凝剂和泡沫材料的添加剂制得。也可加入石膏板制造领域内已知的 其它添加剂，如缓凝剂(如蛋白质、有机酸)、粘度调节剂(如超增塑剂)、 阻燃剂、防水化学物(如聚硅氧烷，蜡乳状液)、玻璃纤维、防火增强剂 (如蛭石、粘土和/或煅制氧化硅)和聚合化合物(如PVA，PVOH)。墙 板或石膏板是覆盖着纸板的大而薄的石膏板。

使用的石膏或由天然石膏(二水合硫酸钙)制得，或由一些化学工艺的 副产品合成石膏制得，通常为β型。应用最普遍的副产品形态源自许多燃 煤发电站中使用的烟气脱硫工艺，被称为脱硫石膏(DSG)，其一般是纯度 高于95％的石膏。在很难得到DSG的地方，其它高质量合成形态石膏，诸 如磷石膏和钛石膏也可使用

合成石膏运到石膏板厂时，已经处于特定形态。然而，它通常游离水含 量高，一般在进行下一阶段煅烧之前要进行干燥。将天然石膏粉碎是必需 的，通常在此阶段要使天然石膏干燥。称为煅烧的下一阶段(使用天然石 膏或合成石膏)除去结晶中的化合水以生产石膏粉(灰泥)。这使二水合 硫酸钙化合物(石膏)转化为半水合硫酸钙，通常称为灰泥、煅烧石膏或 “熟石膏(Plaster of Paris)”。

然后石膏粉与水混合形制成浆液。然后将生产的浆液加到连续片式纸板 上，覆盖第二层纸板，然后通过模制平台成型为封闭带。石膏板带最初是 软的，但随后因半水合硫酸钙重新水合转化为二水合硫酸钙而快速凝固， 变硬，并被切割成单个的板。根据需要将板干燥并完成。

尽管浆液是被灌入模具以得到理想的形状和大小，制造天花板和隔板采 用相同的工艺。如果需要纤维板，浆液也含纤维，如纤维素，纸或玻璃纤 维。

可通过许多添加剂来控制浆液的凝固和硬化。一般应用晶种促凝剂(异 相成核)使浆液快速凝固。晶种促凝剂一般是特意磨碎而具有高比表面积 (应用BET/氮气表面积分析大于1.5m2/g，一般为3-5m2/g)的二水合硫酸 钙(石膏)。此外，使用共研磨剂改善这种促凝剂的效能和浓度。刚与水 混合时，这些共研磨剂也能保护二水合硫酸钙促凝剂暂时不作为成核位置。 对于石膏板生产，使用0.1-2％(w:w灰泥)的晶种促凝剂，但一般使用0.5 ％(w:w灰泥)。另外可溶性盐如硫酸钾(K2SO4)是已知的促凝剂，它能 有利地影响硫酸钙溶液的溶解动力学。

已知为了生产具有改进吸声特性的石膏板，需要使用低纯度(通常为＜90 ％的天然石膏)。存在于低纯度石膏中的杂质，尤其是粘土，被认为能通 过改善内阻尼特性和降低板硬度而提高它的吸声性能。此外，使用低纯度 天然石膏时，生产石膏板所必需增加的石膏质量也改进了吸声性能。然而， 存在于低纯度天然石膏中的其它杂质会使原料难于处理。例如，需要使用 阻燃剂，增加淀粉或水的用量，或使用其它添加剂以抵销这些有害杂质存 在的影响。已知仅增加由高纯度石膏制成石膏板的质量会导致不需要的较 高板硬度。

本发明的目的是缓解上述与生产石膏板产品有关的问题。

根据本发明，提供一种随后权利要求书要求保护的石膏板的制备方法。

此外，根据本发明，提供一种制备石膏板的方法，包括步骤：

a)将半水合硫酸钙(灰泥)与水混合，形成含水浆液，

b)把未煅烧石膏加入所述浆液，

c)将浆液排放至载体上，以形成一张石膏板，其中，所述未煅烧石膏的 比表面积低于0.3m2/g。

未煅烧DSG(合成石膏)颗粒用作石膏板浆液中的惰性填料。颗粒的 表面积太大而不能与水发生有效程度反应，这样仅保持为微粒分散在石膏 板混合物中。此方法有利于生产具有改进吸声性能的板。在生产工厂很容 易得到DSG。DSG用做惰性填料会提供成本利益，因为作为填料的其它原 料无需获得。

如果未煅烧石膏作为惰性填料加入浆液前没有干燥，那么它固有水分提 供整个生产工艺需要较少水的优点。这也提供节约成本的好处。

优选未煅烧石膏的比表面积在0.1-0.3m2/g内。

优选未煅烧石膏的比表面积在0.1-0.2m2/g内。

优选未煅烧石膏在被加入所述浆液之前进行干燥。

存在于组合物中的未煅烧石膏为灰泥的约5-50％w:w。

存在于组合物中的未煅烧石膏更优选为灰泥的约10-30％w:w。

存在于组合物中的未煅烧石膏更优选为灰泥的约10-20％w:w。

组合物可进一步包含已经被压碎或碾碎的，添加到浆液为墙板混合物提 供附加体积的现有墙板。

未煅烧石膏可是合成石膏。

同样根据本发明，提供一种粘接组合物，它包含灰泥、未煅烧石膏和水 的混合物，其中至少一些未煅烧石膏的比表面积低于0.3m2/g。

现在将参考下述附图通过实施例描述本发明：

图1是根据本发明实施方案的设备简图。

图2是说明现有技术中生产标准石膏板方法的流程图。

图3是说明本发明实施方案的流程图。

图3a是说明本发明另一实施方案的流程图。

图4是未煅烧合成石膏的粒度分布(PSD)，根据本发明DSG应用于 石膏板混合物。

图5显示了本发明中含未煅烧合成石膏，DSG填料的石膏板在100倍 放大比率下的微观结构图。

参考图1，第一层纸10从滚筒12供应到传送机或带14上，储存容器 16装半水合硫酸钙和水的浆液，储存容器16具有与管道20相连的出口18。 仪表与所述管道20连接，用于测量和控制流经管道20的灰泥量。

另一个管道24与所述管道20和另两个储存容器26和28连接。储存容 器26和28每个装有用于石膏板工艺的适当添加剂。这样的添加剂可包含 加入已知量以促进生产的缓凝剂(如蛋白质、有机酸)、粘度调节剂(如 超增塑剂)、阻燃剂、防水化学物(如聚硅氧烷，蜡乳状液)、玻璃纤维、 防火增强剂(如蛭石、粘土和/或烟硅石)、聚合化合物(如PVA，PVOH) 和其它常规添加剂。

管道24在其出口处与混合器30相连。水容器32与另一添加剂储存容 器34的管道36连接。容器34储存另外的添加剂如发泡剂或水。水和灰泥 (煅烧石膏)与其它需要的添加剂如促凝剂或缓凝剂在混合器中一起混合。 此方法为石膏板生产领域内技术人员所熟知。

未煅烧合成石膏与灰泥混合，然后经由储存容器42直接加入混合器30 中。混合器具有出口(未示出)，以将其内部混合组分以浆液形式传送到 纸10上。

然后混合物通过出口被传送到移动带14上的纸10上。

然后为浆液流提供胶粘剂或粘合剂，且在其上表面提供另一层纸46。 因此浆液被夹在两张纸或纸板10和46之间，这两张纸就成为合成石膏板 的面层。

合成板的厚度由成型站50控制，随后应用适当的机械设备切割或刻痕 折叠，并使薄片纸10，46的搭接边缘胶合来制备板。当形成的浆液传输到 正在移动的传输带时，另外的引导装置保持板的厚度和宽度。石膏面板切 割后送到干燥器进行干燥。

现在参考图2，简单示出生产石膏板已知方法的流程图。合成石膏以粉 状形态运到工厂，它的游离水含量高，需要干燥。潮湿的合成石膏粉41被 送入干燥器43，将合成石膏粉中的游离水(湿气)除去，产生干燥的未煅 烧石膏粉。一般这样得到的合成石膏的游离水含量为5-25％，其通过专用 干磨机处理。这种干磨机能瓦解任何结块，在此处理阶段不粉碎石膏。在 大约450℃，热燃烧气用于除去游离湿气，但不会引起石膏的任何煅烧。

称为煅烧的下一阶段45使二水合硫酸钙(CaSO4.2H2O)转化为半水合硫 酸钙(CaSO4.1/2H2O)。然后煅烧石膏(灰泥)经储存容器16被送入石膏板 工艺。

图3的流程图显示了本发明的一个实施方案。在此实施方案中，一些已 在干燥器43中干燥的未煅烧合成石膏被移走，并在直接加料到混合器30 之前与灰泥混合。

未煅烧合成石膏与浆液混合，这样石膏板混合物含约80％煅烧合成石 膏和20％未煅烧合成石膏。然而，10-30％未煅烧合成石膏是优选的，5-50 ％未煅烧DSG是可接受的。

在发明的这一实施方案中，作为添加剂加入混合器30的未煅烧合成石 膏在进入混合器之前就以传统方法干燥过。然而，在发明的另一实施方案 中，如图3a所示，合成石膏未经干燥就以含高湿气含量(5-25％游离水) 的未处理方式加入到混合器30中的浆液中。可加水改进工艺过程。有利的， 本实施方案使此方法需要较少的处理水，取消了干燥步骤，从而降低了成 本。

图3a还显示出附加输入再循环石膏板49，它为正在生产的石膏板提供 附加体积。此附加体积进一步改进了石膏板的吸声性能。

也可以想象未煅烧石膏作为浆液(也就是与水混合)可直接加入混合器 中。

当未煅烧合成石膏被加入混合器时，如通常预料的那样，并不是所有的 都作为促凝剂，这是因为石膏颗粒太大并保持惰性。

图4是用于本发明的合成石膏，DSG的典型粒度分布(PSD)。此DSG 的比表面积(SSA)低于0.3m2/g。

图5是最终石膏板混合物中未煅烧DSG分布的实施例。DSG颗粒清晰可 见，表现为较大暗黑结构51。

有利地，由于本方法中可得到DSG，使用未煅烧DSG来提供附加重量， 从而使墙板产生吸声性能，这是具有成本效益的。不需要其它添加剂抵销 未煅烧DSG作为填料的影响，因为未煅烧DSG不与方法中的任何组分发生 反应，并为改善吸声性能有利地降低了板硬度。因此它作为惰性填料，能 有效提供石膏板体积，并因此改善板的吸声性能。

通过实施例进一步描述本发明。下述实施例并不打算限制发明范围。

实施例1

石膏板生产线用于此试验。试验方法为：保持干燥器的蒸发负荷为常数， 并调整灰泥和干燥DSG添加物以维持目标板重量。干燥未煅烧DSG以 10.2kg/m2板的量加入石膏板混合物。未煅烧DSG颗粒包含表面积在0.1-0.3 m2/g之内的颗粒。

表I  石膏板生产方法说明  加入的DSG   (w:w灰泥)   0％   20％   25％  DSG湿重   (kg/m2)   15.05   14.86   14.9  DSG干重   (kg/m2)   10.21   10.28   10.38  蒸发负荷   (kg/m2)   4.84   4.58   4.52  水表   (％)   75   67.3   65.7

基于灰泥和干燥DSG含量计算水表。从上述试验结果明显看出，加入 未煅烧DSG提供节水优势，因为如果未煅烧DSG作为惰性填料加入，石 膏板生产工艺就需要较少量水。加入高达20％(w:w灰泥)干燥未煅烧DSG 对石膏板生产没有或几乎没有有害效果。惊人的是当DSG颗粒保持惰性时， 没有观察到另外的过程促凝效果。加入25％(w:w灰泥)干燥未煅烧DSG 使蒸发负荷降低0.32kg/m2，这相当于使机械能力和其作业限速提高8.2％。

表II表示表I试验在生产时间段的过程进料速率，还是基于灰泥和干燥 DSG含量计算水表。

表II   时间   10:26   10:36   10:51   11:02   11:13   11:16   干燥DSG   加入物   (％w:w灰   泥)   0   0   20   20   25   25   干燥DSG原料   (kg/min)   0   0   54   54   66   66   灰泥原料   (T/hr)   18.7   18.7   16.6   16.6   16.1   16.1   泡沫水   (l/min)   40   40   40   40   40   40   总水   (l/min)   194   194   180   181   180   180   带速   (m/min)   28.3   29.5   29.1   29.2   30.1   30.1   泡沫浓度加入物   (l/min)   0.16   0.16   0.16   0.16   0.16   0.16   促凝剂   (kg/min)   1.9   2.1   2.5   2.67   2.96   2.68   淀粉加入物   (kg/min)   1.24   1.5   1.8   1.5   1.5   1.5   玻璃纤维加入物   (kg/min)   0.5   0.55   0.45   0.45   0.5   0.52   超增塑剂加入物   (l/min)   3.1   3.2   4.5   4.5   4.5   4.5   缓凝剂   (l/min)   2   2   3.5   3.5   3.5   3.5   水表   ％   63.6   63.6   56.4   56.7   55.8   55.8

实施例2

在生产线上进行石膏板试验，本发明要生产吸声板(即具有隔音性能的 板)。石膏板包含合成灰泥和20wt％干燥未煅烧DSG。此板随后进行吸声性 能测试，表III显示了标准100％煅烧DSG板和由具有吸声性能的天然岩石制 成的标准吸声板的对比。

表III在无填料70S50石膏结构双头螺柱上的双层12.5mm板的加权空气 载声降低指数(Rw)   加权空气载声降低指数-Rw(dB)   (名义板重-10.6kg/m2)   100％煅烧DSG板   48   具有20％未煅烧DSG的DSG板   49   49   50   51   天然岩石制得的吸声板   49   49   49   50

(根据BS EN ISO 140-3：1995进行试验)

从上述试验结果明显看出，与由100％煅烧DSG制得的板相比，加入 作为惰性填料的未煅烧DSG能改善板的吸声性能。此外，这一性能类似于 使用低纯度天然岩石制得的板。

实施例3

在实验室进行石膏板生产试验，本发明测量在DSG合成灰泥中加入干燥 未煅烧DSG的凝固时间。水表为70％(ml：100g灰泥)，加入0.35％促凝 剂和0.5％淀粉(w:w灰泥)。

表IV凝固时间和粘和结果  参数   试验操作  干燥DSG加入物   (％w∶w灰泥)   0   10   20  干板重量   (kg/m2)   10.2   9.9   10.1  维卡式初凝   (m:ss)   2:45   2:45   2:45  维卡式终凝   (m:ss)   3:50   3:40   3:40  湿粘和   (％)   100   100   100  干粘和   (％)   100   100   100

另外，加入高达20wt％未煅烧DSG对含水石膏浆液的凝固时间或对石 膏板的粘和没有不利影响。