Легкий гипсовый продукт, имеющий повышенную влагостойкость

Продукт производят из затвердевающей водной дисперсии сульфата кальция при соотношении воды к твердому веществу менее 0,4:1, при этом дисперсия содержит распределенные в ней легкие полые тела, имеющие водонепроницаемые поверхности (например, гранулы пенополистирола). Дисперсия содержит гидратируемый цемент (например, кальция сульфоалюминат), который способен к гидратации при наличии дисперсии сульфата кальция. Гидратируемый цемент реагирует с избытком воды в дисперсии, тем самым повышая водостойкость конечного продукта. Фишер Робин Дэниел (GB) Нилова М.И. (RU) Изобретение относится к гипсовым продуктам, поверхность которых подвергается атмосферному воздействию, и обеспечивает такие изделия с повышенной влагостойкостью. Гипсовые изделия, такие как гипсовые блоки, безбумажные гипсовые плиты, а также гипсовые облицовки, могут испортиться в результате поглощения воды, особенно в том случае, если изделия предназначены для использования в сырых и влажных климатических условиях, поскольку такие продукты имеют поверхности, подвергаемые атмосферному воздействию, которые чувствительны к попаданию воды. Стандартный метод оценки влагостойкой стеновой панели требует, чтобы водопоглощение составляло не более 5%, например, выраженное в процентах веса воды, поглощенной 300 мм 300 мм образцом,погруженным в воду при 20C в течение 2 ч. Такую водостойкую плиту можно использовать в ситуациях, когда существует риск ограниченного воздействия влаги на плиту. Для достижения влагостойкости было высказано предположение, что гидрофобная добавка может быть включена в гипсовый раствор, используемый для формирования плиты. Например, гидрофобной добавкой может быть силикон, как описано в нашем европейском патенте 957070; использование таких гидрофобных добавок требует термообработки, и было бы выгодно исключить необходимость подведения энергии, которая требуется при термообработке. Согласно WO 2008/152519 были также предложены латексные сополимеры, но до сих пор не ясно, имеет ли получающийся гипс долгосрочную водостойкость. Поэтому сохраняется задача улучшения механических свойств затвердевшей гипсовой продукции во влажных условиях, а также получения таких продуктов с пониженной открытой пористостью, что будет увеличивать водостойкость. В частности, существует необходимость в водостойких гипсовых изделиях, обладающих улучшенными прочностными свойствами при длительном контакте с водой и полученных при мягком режиме сушки. В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ получения водостойкого гипсового продукта, согласно которому гипсовый продукт получают из затвердевающей водной дисперсии сульфата кальция, в которой соотношение воды к твердому веществу составляет менее 0,4 к 1, при этом дисперсия содержит распределенные в ней легкие полые тела с водонепроницаемыми поверхностями, и гидратируемого цемента (например, кальция сульфоалюминат), который способен к гидратации в присутствии дисперсии сульфата кальция. Гидратируемый цемент тем самым вступает в реакцию с водой, желательно без значительного подвода тепла, в результате чего заполняются поры, которые могли бы возникнуть в результате избытка воды в процессе отверждения. В качестве гидратируемого цемента, как правило, используется сульфоалюминат кальция, такой,который вступает в реакцию с водой с образованием дисперсии эттрингита. Гидратируемый цемент присутствует в количестве, достаточном для реакции с избытком воды, оставшимся после реакции сульфата кальция с водой, например, от 5 до 15 вес.% от веса затвердевающего порошка (т.е. от веса затвердевающих твердых частиц в дисперсии сульфата кальция, включая гидратируемый цемент). Более предпочтительным является количество около 10%, например от 8 до 12% на той же основе. Сульфат кальция в дисперсии является типичным пригодным материалом для гипсовых изделий,требующих низкое содержание воды, примеры включают -гипс, ангидрит II или ангидрит III. Чтобы свести к минимуму потребность в воде, дисперсия в дальнейшем может также содержать другие вещества, например один или несколько суперпластификаторов. Сульфат кальция может альтернативно быть гипсом с высокопроизводительным суперпластификатором. В качестве легких полых тел могут выступать, например, гранулы из пенополистирола, гранулированные пробки, полые сферы или сферы, сделанные из полимерной пены, полимеризованной после затвердевания так, что сферы получаются непроницаемыми для воды. Каждое полое тело имеет одну или несколько пустот или закрытых полостей, пустоты и полости в каждом теле являются порами замкнутого типа (то есть не допускающие выход газа и/или жидкости на поверхность соответствующего тела). В каждом таком теле, пустоты или полости окружены водонепроницаемой поверхностью полого тела. Полые тела, как правило, присутствуют в количестве от 0,5 до 2 вес.% от веса затвердевающего порошка. В некоторых вариантах реализации изобретения особенно предпочтительно, чтобы дисперсия содержала по меньший мере одну добавку, обладающую значительным гидрофобным свойством, такая добавка, как правило, это по меньшей мере одно амфифильное соединение, такое как мыло. Предпочтительными примерами такого мыла являются соли жирных кислот, такие как стеараты кальция, цинка,магния и/или алюминия. Такие мыла содержат углеводородные цепи (что способствует гидрофобному характеру), а также карбоновые солевые группы (что способствует гидрофильному характеру), таким образом, они могут быть охарактеризованы как амфифилы. Предпочтительное количество их составляет от 1 до 15%, исходя из веса гидравлического порошка. Дисперсия в дальнейшем может также содержать водоотталкивающее вещество, которое затвердевает с образованием гидрофобной силиконовой смолы в щелочной среде. Примерами таких веществ яв-1 022962 ляются алкил/винил алкоксисиланы, алкил/винил силоксаны, алкил/винил силанолы, алкил силиконаты и их смеси. Подходящие коммерчески доступные примеры: Wacker BS16 SILRES и BS1260. В некоторых вариантах водоотталкивающий агент или его прекурсор может быть в виде порошка. Дисперсия может дополнительно содержать армирующий агент, такой как, в частности, стекловолокно, особенно предпочтительно, когда присутствует армирующий агент из стекловолокна и дисперсия также содержит водоотталкивающее средство, такое, как описано в предыдущем абзаце. Твердые вещества, используемые для создания дисперсии, могут быть предоставлены в виде сухих ингредиентов, которые уже на месте смешиваются с водой с образованием дисперсии. Такие сухие смеси могут быть предоставлены для литья легких блоков на месте. При использовании дисперсии позволяют установиться с образованием гипсового тела, такого как блок или доска, или дисперсию наносят облицовочным слоем на поверхность стены или тому подобное. Когда гипсокартон производят в соответствии с изобретением, изделие может иметь или не иметь армированную поверхность или облицовочные листы; когда используются армированную поверхность,последняя может быть, например, волокнистым листом, волокнистой сеткой или бумагой. Особенно предпочтительно производить продукт без использования источников нагревания, вызывающих их высыхание, что может являться еще одним преимуществом в связи с высокими затратами энергии в нормальном производстве гипсокартона (как при прямой покупке энергии, так и при компенсации выбросов CO2); продукция в соответствии с изобретением, следовательно, может обладать пониженными энергозатратами. При необходимости в дисперсии могут присутствовать прочие безвредные материалы, добавки и ингредиенты. Такие безвредные материалы могут содержать дополнительные ингредиенты, такие как крахмал, набор катализаторов и ингибиторов, ингибиторы деформации (такие как агенты против прогибания), антитермоусадочные добавки, ингибиторы кальцинирования, стабилизаторы пены, бактерициды,фунгициды, регуляторы рН, красители, антипирены и наполнители (например, частицы минеральных материалов или пластмассы, которые могут в некоторых вариантах находится в развернутом виде). В соответствии с изобретением pH дисперсии находится в диапазоне от 10 до 13. Настоящее изобретение распространяется на гипсовые строительные продукты, такие как блоки,стеновые панели, облицовки и т.п.; особенно это важно для таких продуктов, которые используются в уличных условиях, и таких продуктов, которые должны выдержать дождь или другие контакты с водой,например с водоемом. Определенные достоинства изобретения и то, как оно может быть введено в эксплуатацию в настоящее время, показаны в следующих иллюстративных примерах. Пример 1. Лабораторные образцы были получены с помощью смесителя Kenwood KM300 с планетарным смешивающим действием. В качестве гидравлического материала использовался чистый строительный-гипс Saint-Gobain Formula Crystacal Base или смесь строительного -гипса и Belitex CSA (кальция сульфоалюминат) цемента в соотношении 9:1. Плотность была снижена с помощью гранул пенополистирола размером 1 мм в диаметре при его содержании 1,2% от веса затвердевающего сухого материала,смешанного в пластиковом мешке. Порошок стеарата кальция, а именно "SM-Microfme", предоставленный FACI (Великобритания), также смешивали на данном этапе (см. пп.1.3 и 1.4 в табл. 1). Водопроводная вода подогревалась до 40C, чтобы воспроизвести типичную заводскую температуру цементного раствора при смешивании с порошком. Вода взвешивалась в соотношении вода:твердый порошок(0,35:1) и добавлялась в емкость для перемешивания, а затем добавлялась жидкая гидрофобная добавкаBS1260 (см. пп.1.5 и 1.6 в табл. 1). Гидравлический материал с EPS гранулами выливали на жидкость в течение 30 с, выдерживали в течение 30 с и смешивали в течение 1 мин, начиная с режима 1, и постепенно наращивая скорость каждые 10 с до окончания перемешивания на режиме 6. Цементный жидкий раствор помещали в форму из силиконовой резины, чтобы отлить 6 кубоидов размером 20 мм 20 мм 100 мм. После того как гидратация гипса была завершена (это, как правило, занимало 1 ч и было определено температурным измерением), образцы были деформованы и затем запакованы в полиэтиленовый пакет на 48 ч, чтобы позволитьCSA гидратироваться дальше. Образцы были высушены при 40C в течение 12 ч или более. Подготовка состояла сначала из обрезания 5 мм с краев образца, используя ленточную пилу, чтобы извлечь основу образца, и затем из кондиционирования в камере при 23C и относительной влажности 50% в течение 12 ч или более. С этого момента вес и размеры рассматривались в качестве исходных. Полученные результаты показаны в табл. 1.CSA - кальция сульфоалюминат. Пример 2 (сравнительный). Для сравнения имеющийся в продаже образец Glasroc был получен от Saint-Gobain Gyproc. На стадии смешивания полиметилгидросилоксан был добавлен в армированный продукт и покрыт полимером для дополнительной защиты от воздействия воды на поверхность. Для определения степени поглощения воды образец был разрезан на части размером 125 мм 125 мм. Результаты представлены в табл. 2 в сравнении с результатами из примера 3. Пример 3. Использовали тот же метод, что описан в примере 2, за исключением следующих отличий. Гидравлический порошок состоял из смеси строительного -гипса и CSA цемента в соотношении 9:1. Объем воды при 40C был чуть выше, чем в примере 1, при этом соотношение воды к твердому веществу равнялось 0,4. Избыток цементного раствора был разлит на две формы со стеклотканью в качестве облицовочного материала от Johns Manville. Форма сделана из латуни, имела квадратное сечение размером 152 мм 152 мм 12,5 мм (внутренние размеры). Верхняя часть стеклоткани помещалась на верхнюю часть цементного раствора, который вдавливался внутрь стеклоткани за счет поперечного скольжения металлического бруска, таким образом, пропитывая ткань. Форма помещалась между двумя листами оргстекла. После гидратации образцы были извлечены из формы и высушены при 60C и 20% относительной влажности в климатической камере Votsch в течение 12 ч. Подготовка состояла из отсечения краев с помощью ленточной пилы, чтобы извлечь основу образца и произвести образцы размером 114-122 мм в длину и ширину. Результаты испытаний водопоглощения приведены в табл. 2. Результаты испытания на влагостойкость приведены в табл. 3. Таблица 2 Тест на водопоглощение. Тест на водопоглощение был проведен погружением образцов в водопроводную воду при 23C так,чтобы между верхней частью образца и верхней границей воды поддерживалось расстояние 30 мм. После заданного периода времени образцы были извлечены и излишки воды были удалены для повторного взвешивания. Использовался такой же метод, какой описан в EN520: 2004 раздел 5.9.2, но объем выборки был меньше, и погружение длилось дольше 2 ч для демонстрации улучшения водонепроницаемости образца. Результаты в примере 1 усреднены по результатам трех измерений, в то время как в примерах 2 и 3 - по результатам двух измерений. Тест на влагостойкость. Влагостойкость образцов, погруженных на 240 ч (т.е. насыщенных образцов), определяли с помощью метода, аналогичного ASTM С-473 в разделе 12 для основы и измерения твердости края гипсовых панелей. Максимальное усилие, необходимое для продвижения ударника диаметром 2 мм стальным штамповальным прессом (ASTM С-473 указывает 2,5 мм) на глубину 13 мм в образец измеряли динамометром Mecmesin при скорости траверсы 30 мм/мин. Тест был повторен по всему краю образца 16 раз,чтобы определить среднее значение. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения водостойкого гипсового продукта путем затвердевания водной дисперсии, согласно которому продукт получают из затвердевающей водной дисперсии сульфата кальция, имеющей отношение воды к твердому веществу менее 0,4 к 1, при этом дисперсия содержит распределенные в ней легкие полые тела, имеющие водонепроницаемые поверхности, где указанные полые тела выполнены из пенополистирола, и гидратируемого цемента, который способен к гидратации в присутствии дисперсии сульфата кальция, при этом гидратируемый цемент способен реагировать с избытком воды в дисперсии и присутствует в количестве от 8 до 12% в пересчете на вес затвердевающих твердых частиц в дисперсии сульфата кальция, включая гидратируемый цемент. 2. Способ по п.1, в котором гидратируемый цемент содержит сульфоалюминат кальция. 3. Способ в соответствии с любым из пп.1 или 2, в котором полые тела присутствуют в количестве от 0,5 до 2 вес.% от веса затвердевающих твердых частиц в дисперсии сульфата кальция, включая гидратируемый цемент. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором дисперсия дополнительно содержит амфифильное соединение. 5. Способ по п.4, в котором амфифильное соединение представляет собой мыло. 6. Способ в соответствии с любым из пп.1-5, в котором дисперсия дополнительно содержит водоотталкивающее вещество, которое отверждается с образованием гидрофобной силиконовой смолы в щелочной среде. 7. Способ в соответствии с любым из пп.1-6, в котором дисперсия дополнительно содержит армирующий агент из стекловолокна. 8. Способ в соответствии с любым из пп.1-7, в котором гипсовый продукт имеет армированную поверхность. 9. Способ в соответствии с любым из пп.1-8, в котором гипсовый продукт производят без использования внешнего подвода тепла. Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2