Характеристика исходного сырья

Введение

Гипсокартон – это современный, популярный, многофункциональный материал, без которого, в настоящее время, очень трудно обойтись.

Гипсокартон обладает хорошей прочностью и гибкостью, по своим характеристикам и свойствам лучше всего подходит для отделки внутри помещений. Гипсокартонный лист – это экологически чистый материал, не токсичный, к тому же он обладает хорошими звукоизоляционными свойствами.

Применение гипсокартона:

· возведения перегородок, колонн, арок, не несущих нагрузок;

· исправления стен;

· отделки коммуникационных полостей (систем безопасности, телефонных средств и т.п.);

· монтажа потолков различных уровней;

· строительства полок и ниш;

· создания театральных декораций, мебели (стеллажей, шкафов и проч.).

Обычный гипсокартон, как правило, имеет серый цвет, и применяется для отделки офисов, где влажность не превышает 70%. Для помещений со средней влажностью выше 70%, но не более 90% используется влагостойкий гипсокартон синего или зеленого цвета, в состав которого включены гидрофобные и противогрибковые добавки. Такими помещениями являются кухня, ванная комната, сауна или зала с бассейном. Для отделки складских помещений, где часто существует опасность возникновения пожара, применяется специальный огнестойкий гипсокартон, серого или красного цвета. Кроме всего прочего гипсокартон можно использовать для устройства полов, укладывая его листы между бетонным основанием и дощатым напольным покрытием. Такие полы будут хорошо звукоизолированы и исключают теплопотери.

Литературный обзор

Гипсокартон изобрел Августин Сакетт в 19 веке в США. В 1880 году, Августин Сакетт, будучи владельцем фабрики для производства бумаги, искал новые способы для использования бумажного производства. В итоге была изобретена «строительная доска» толщиной 15 мм. Она представляла собой тонкую полосу гипса, которую скрепляли 10 слоев бумаги. В 1888 году Августин Сакетт получил патент на свое изобретение, но оно было совсем не похоже на современный гипсокартон.

В 1908 – 1910 гг. Стивеном Келли была изобретена двухслойная бумажная плита с гипсом внутри, а инженер Американской гипсовой компании – Кларенс Утсман, предложил заклеить края плиты. В итоге гипсокартон получил тот вид, который существует до сих пор. Раньше при производстве гипсокартона применялся, так называемый, метод с колесом. Впоследствии данный метод заменили на непрерывную линию гипсокартона, который давал гипсу необходимый уровень твердости. В 1917 году в Англии появилась первая фабрика по производству гипсокартона. Далее начали открываться фабрики в Швеции и Скандинавии.

В СССР гипсокартон появился только в конце пятидесятых годов. Но рассматривался он тогда еще только как экспериментальный материал, который применялся только при строительстве особо важных зданий и объектов. Общественный интерес к гипсокартону стал проявляться уже в послеперестроечное время, когда начал развиваться мелкий и средний бизнес. Тогда уже появилась необходимость в быстрой постройке офисов, павильонов, кабинетов. Вот тогда-то на помощь и пришел гипсокартон, который с тех пор только набирает обороты популярности, не собираясь их ни в коем случае сдавать. Сегодня гипсокартон – это уже незаменимый отделочный материал не только в общественных помещениях, но и в частных домах и квартирах.

Характеристика исходного сырья

Основными сырьевыми материалами для изготовления ГКЛ являются:

- гипсовое вяжущее;

- облицовочный картон;

- порообразующая добавка;

- ускоритель сроков схватывания;

- крахмал;

- дисперсно-армирующая добавка;

- вода.

3.1 Гипсовое вяжущее

Гипсовое вяжущее должно изготавливаться согласно требованиям ГОСТ 125-79. [7]

Для производства гипсокартона используют гипс марки Г-5 (предел прочности на сжатие 5 МПа, предел прочности на изгиб 2,5 МПа).

Максимальный остаток на сите с размером ячеек в свету 0,2 мм не более 12 % - гипс среднего помола.

Гипс медленнотвердеющий (В), срок начала схватывания не ранее 20 мин, конец схватывания не нормирован.

– Характеристики гипсового вяжущего

Наименование показателя	Показатели
Объемное расширение, %, не более	0,2
Примеси, не растворимые в соляной кислоте, %, не более	1,0
Содержание металлопримесей в 1 кг гипса, мг, не более
Гарантийный срок хранения с момента изготовления, мес
Истинная плотность, кг/м³
Насыпная плотность, кг/м³: в рыхлом состоянии в уплотненном состоянии

3.2 Облицовочный картон

Картон облицовочный для гипсокартонных листов должен отвечать требованиям ТУ ОП 5444-016-04766356-02.

Различают картон для тыльной (шириной 1180 мм) и лицевой (шириной 1250 мм) сторон листов. Картон, используемый для лицевой стороны листов, выпускается желтого цвета, для тыльной - серого.

Картон не должен иметь волнистости и коробления.

- Физико-механические показатели облицовочного картона

Наименование показателей	Значения показателей для картона	Методы испытаний
Серого	Желтого
Масса картона, г/м²			ГОСТ 13199
Отклонение по массе, г/м²	±4	±5
Толщина (не является обязательной), мм	>0,26	>0,29	ГОСТ 27015
Влажность, %		8 ± 1	ГОСТ 13525.19
Отклонение от среднего значения, %	±1	+1,5/–1
Разрушающее усилие, Н при ширине образца 15 мм:			ГОСТ 13525.1
- в продольном направлении	>170	>190
- в поперечном направлении	>56	>60
Впитываемость по Коббу при одностороннем смачивании (20 °С, в течение 60 с), г/м²:			ГОСТ 12605
- тыльная сторона, обращенная к гипсу	22–30
- лицевая сторона	18–28
Предел прочности при расслаивании, МПа	>0,2	ГОСТ 13648.6

3.3 Порообразующая добавка

Для получения технической пены применяют белковый пенообразователь Пионер-Био.

Для получения пены рекомендуется использовать водные растворы пенообразователя концентрацией 2,5-3,0 %.

Из таких растворов легко получается стабильная пена с плотностью 60-80 г/л.

– Характеристики пенообразователя Пионер-Био

Наименование показателей	Показатели
Плотность при 20 °С, кг/м³
Внешний вид	Темно-коричневая жидкость
Кратность пены из 3% раствора	12,7
Устойчивость пены через 60 мин, %

Поступает в бочках по 100 л. Привозят автотранспортом.

3.4 Ускоритель сроков схватывания

В зависимости от длины конвейера схватывания и необходимых сроков схватывания применяемого гипсового вяжущего используют ускорители схватывания гипса: тонко измельченный двугидрат сульфата кальция (отходы от торцовки листов).

3.5 Крахмал

В качестве добавки, обеспечивающей сцепление облицовочного картона с гипсовом сердечником применяют модифицированы крахмал.

Однородный белый порошок с желтоватым или кремовым оттенком должен отвечать требованиям ТУ 9187-002-00365517-02.

– Характеристики модифицированного крахмала

Наименование показателя	Показатели
Массовая доля влаги, %, не более
Показатель рН	4,5–7,0
Массовая доля: SO₂, мг/кг, не более белка в пересчете на сухое вещество, %, не более частиц более 63 мкм, %, не более	0,5
Насыпная плотность, кг/м³

Поступает в мешках по 25 кг. Привозят автотранспортом.

3.6 Дисперсно-армирующая добавка

Для повышения прочности при изгибе применяют обрезки стекловолокна длиной не более 10 мм, которые получают путем рубки ровинга из стеклонитей, выпускаемого по ГОСТ 17139 [10] и техническим условиям предприятий.

В ровинге не допускаются следующие пороки внешнего вида:

- ярко выраженная разнооттеночность;

- масляные пятна, грязь;

- осыпающиеся и деформированные единицы продукции;

- повреждения ровинга в торцах.

В ровинге допускаются петли, не затрудняющие размотку

Ровинг, предназначенный для рубки, при рубке должен легко и равномерно рассыпаться на отдельные комплексные нити. Не допускается расщепление комплексных нитей на элементарные.

– Физико-механические свойства ровинга

Наименование показателей	Показатели
Допускаемое отклонение по линейной плотности от номинальной плотности, %: - для среднего значения - для единичного значения	±7 ±16
Массовая доля влаги, не более, %	0,2
Массовая доля замасливателя, % - замасливатель «парафиновая эмульсия» - прямые замасливатели (кроме 14 и 30) - замасливатели 14 и 30	Не более 1,0 Не менее 0,3 Не менее 0,3
Жесткость, мм, не менее
Линейная плотность, текс

Примечание: Допускается массовая доля влаги прямого ровинга не более 1,0 % по согласованию потребителя с изготовителем.

3.7 Вода

Вода для приготовления гипсовых смесей должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.[11] Содержание в воде органических поверхностно-активных веществ, сахаров или фенолов, каждого, не должно быть более 10 мг/л. Вода не должна содержать пленки нефтепродуктов, жиров, масел. В воде, применяемой для затворения бетонных смесей и поливки бетона не должно быть окрашивающих примесей, если к бетону предъявляют требования технической эстетики. Окисляемость воды не должна быть более 15 мг/л. Водородный показатель воды рН не должен быть менее 4 и более 12,5.

Вода не должна содержать также примесей в количествах, нарушающих сроки схватывания и твердения цементного теста и бетона, снижающих прочность и морозостойкость бетона. Допускается применение технических и природных вод, загрязненных стоками, содержащими примеси в количествах, превышающих установленные в таблице, кроме примесей ионов хлора, при условии обязательного соответствия качества бетона показателям, заданным проектом.

3.8 Рецептура

Необходимое количество компонентов для получения 1 м² гипсокартонного листа толщиной 9,5 мм:

– Рецептура

Наименование материала	Количество материала, кг	Количество материала, %
гипс	4,42	57,91
пенообразователь	0,033	0,43
ускоритель	0,002	0,02
крахмал	0,04	0,50
стекловолокно	0,02	0,26
Вода	3,12	40,88
ИТОГО	7,632
Облицовочный картон – 2,43 м²	0,44	-

4. Описание технологической схемы

В соответствии с аналитическим обзором технологическая линия производства гипсокартонных листов основана на конвейерном способе. Последовательность выполнения технологических процессов описана ниже.

Гипсовое вяжущее загружается в силос 1, из которого донным разгружателем 2 подается с помощью элеватора 3 в промежуточный бункер 4. Весовой дозатор подает необходимое количество гипса 5, которое подается в гипсомешалку 19 по системе шнеков.

Для регулирования сроков схватывания используют ускоритель – измельченные отходы от торцовки гипсокартонных листов через системы пылеосаждения 6 транспортируются в дробилку. Дробление отходов производится для повышения эффективности действия этого продукта на сроки схватывания гипсового вяжущего. Дробленные отходы воздушным потоком подаются в бункер дозатора 8.

Модифицированный крахмал, используемый для лучшего сцепления картона с гипсовым сердечником, подают в емкость для получения раствора рабочей концентрации через дозатор 10. Оттуда рабочая раствор крахмала подается в дозатор, а потом в гипсомешалку.

Нарезанные на стеклорубочной машине 11 стеклоровинг поступает в систему шнеков подачи гипсового вяжущего, где происходит их смешивание.

Техническая пена готовится в пеногенераторе 12, а потом через дозатор подается в гипсомешалку 19.

Рулоны облицовочного картона для лицевой и тыльной сторон с помощью электротельфера со специальным захватом устанавливают в суппорты узлов размотки картона. Размотка рулонов обеспечивается приложением к ленте картона постоянного тягового усилия разматывателями картона 17, 18. Положение облицовочного картона относительно оси формовочного стола отслеживается автоматически при помощи системы центровки картона.

Для образования кромки необходимой формы на внутреннюю поверхность картона фрезами наносят надрезы, по которым на формовочном столе 20 с помощью кромкозагибочных устройств формуются кромки листа.

Формовочная масса из смесителя 19 поступает на лицевой картон. На формовочном столе под лицевым картоном располагаются виброрейки, которые удаляют из массы крупные пузырьки воздуха и равномерно распределяют формовочную массу по ширине картона. Тыльный картон соединяется так же на формовочном столе. В результате образуется замкнутое пространство, и после формовочного стола гипсокартонная лента поступает на конвейеры схватывания 21.

На выходе формовочного стола еще мягкая лента подравнивается с помощью «утюгов» и кромкообразующих устройств.

С конвейера схватывания гипсокартонная лента поступает на рольганг 22, которым она транспортируется к ножницам 23. Ножницы 23 отрезают от нее листы нужной длины. Уже на стадии движения гипсокартонной ленты по рольгангу 22 процесс схватывания гипсового вяжущего должен быть закончен.

Перед ножницами на лицевую сторону листа маркером наносится осевая линия, а на тыльную маркировка производителя.

Поле ножниц 23 листы с помощью ускоряющего рольганга 24 направляются на поперечный стол 26, на котором они по два листа кантуются лицевой поверхностью вверх. Далее листы попарно ленточным транспортером 27 подаются на загрузочный мост 28, который осуществляет загрузку многоярусного сушила 29.

После ускоряющего рольганга 24, в случае наличия некачественных листов, участков склейки картона и других дефектов имеется конвейер сброса влажных отходов 25, с помощью которого они направляются на линию утилизации.

Сушило для гипсокартонных листов представляет собой тоннель с 6-ти ярусным роликовым конвейером. Загрузка сушила составляет 960 м² ГКЛ.

Сушило разделено на три зоны. Листы сушатся горячим теплоносителем, который образуется при сжигании природного газа в двух теплогенераторах и распределяется с помощью вентиляторов, установленных в каждой зоне 6-ти ярусного сушила.

В первой зоне (противотока) происходит влагоотдача из листов с повышением их температуры. Во второй зоне (прямотока) осуществляется сушка гипсокартонных листов с постоянной влагоотдачей с верхних слоев. Большая часть влаги с поверхности листов испаряется с постоянной скоростью, при этом граничащий с воздухом смоченный слой картона позволяет поддерживать равномерную скорость влагоотдачи. В третьей зоне происходит сушка середины гипсового сердечника.

После сушки листы поэтажно выгружаются с помощью вытяжного механизма 30, оборудованного системой охлаждения, и ускоряющим конвейером 31 подаются на поперечный стол 32. На этом столе листы складываются «лицом к лицу» и сложенные попарно передаются ленточным конвейером на станок для торцовки 33, где листы отрезанные ножницами с определенным допуском по длине, точно обрезаются.

Далее уложенные попарно листы подаются на штабелировщик 34, с которого готовый штабель поступает на пост упаковки 35.

Штабели обвязывают пропиленовой лентой.

Готовые штабели вилочным погрузчиком направляются на склад готовой продукции.

Технологическая схема приведена на рисунке.

Рисунок - схема процесса изготовления ГКЛ

1 – силос гипса; 2 – донный разгружатель;, 3 – элеватор; 4 – промежуточный бункер;

5 - весовой дозатор; 6, 7 – системы пылеосаждения; 8 – бункер; 9 – дозатор; 10 – дозатор крахмала; 11 – стеклорубочная машина; 12 – пеногенератор; 13 – емкость для раствора добавок; 17, 18 – разматыватели картона; 19 – гипсобетономешалка; 20 – формовочный стол; 21 – конвейер схватывания; 22 – рольганг; 23 – ножницы; 24 – ускоряющий рольганг; 25 – конвейер сброса влажных отходов; 26 – поперечный стол; 27 – ленточный транспортер; 28 – загрузочный мост; 29 – сушило; 30 – вытяжное устройство; 31 – ускоряющий конвейер; 32 – поперечный стол; 33 – станок для торцовки; 34 штабелировщик; 35 – пост упаковки.