CN102143830B - 用于石膏板生产的有效的湿淀粉制备*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于石膏墙板的湿淀粉制备***，该***包括一个失重式淀粉送料器、一个文丘里混合器、一个用于将来自该送料器的干淀粉以一个可调整的速率供给文丘里混合器的真空取料单元、用于将水以一个可调整的速率供给文丘里混合器以形成具有按重量计从约2％至约10％淀粉的一个淀粉预分散体的一个第一水泵、以及用于对该淀粉预分散体供给计量水的一个第二水泵，该***装备有适当的***控制。本发明的***提供了更有效的淀粉利用，这样预胶凝淀粉的量值与其中该淀粉在板混合器之前未在水中预分散的一个***相比降低了至少约10％。该***可以用来制造含石膏的产品，包括具有提高的板强度以及减小的板重量的石膏墙板。

Description

用于石膏板生产的有效的湿淀粉制备***
发明领域
本发明涉及在含石膏产品的生产中在将淀粉分散体加入含石膏的浆料中之前将淀粉预分散在水中的一种***。该***可以用来制造含石膏的产品，包括具有提高的板强度以及减小的板重量的石膏墙板。
发明背景
石膏（二水合硫酸钙）的某些特性使得它非常受欢迎地用在制造工业的以及建筑的产品（特别是石膏墙板）的过程中。石膏是一种充足的并且总体上廉价的原材料，通过脱水（或煅烧）和再水合的方法，可以将其铸造、模制或以其他方式成型为有用的形状。制造石膏墙板和其他石膏产品的基体材料是硫酸钙的半水合物形式（CaSO4·1/2H2O)，通常称作“石膏灰泥”，它是通过二水合物形式的硫酸钙（CaSO4·2H2O）的加热转化而生产的，由此除去了1-1/2的水分子。再水合之后，半水合物溶解，石膏晶体沉淀并且晶体块体凝固且变成固体，从而提供一种凝固的石膏材料。
为了制造含石膏的产品，通常制备含石膏的浆料。这些含石膏的浆料可以包括石膏灰泥和水、以及其他已知的成分和添加剂，例如像淀粉、分散体、促进剂、粘合剂、玻璃纤维以及纸纤维等。通常将干淀粉加入干的石膏灰泥中并且将其连同其他干成分一起引入生产线上的一个板混合器中。
已知淀粉对于凝固的石膏核芯中的石膏晶体是一种良好的粘合剂、并且可以提高板强度。此外，淀粉可以起作用来在墙板产品中的该凝固的石膏核心与覆盖薄板之间提供一种改进的界面结合。
在含石膏的浆料中使用一种精细研磨的预胶凝的玉米淀粉（例如其中>99%的颗粒通过了100筛目的筛）在本领域是已知的。然而，这种精细研磨的淀粉要求额外的能量并且为了生产花费更多，并且它还在其生产和应用过程中产生了难以处理的细小粉尘。另一个问题是，当与石膏灰泥和水进行混合来制造一种所希望的含石膏的浆料时，这种精细的淀粉可能要求另外的工艺用水。例如，一磅干的精细研磨的淀粉可以将石膏浆料制备中的水需求增大约10磅/MSF（1,000平方英尺）。
在含石膏的浆料中可以使用粗糙的淀粉（即更大粒度的淀粉），因为它更少灰尘并且更容易进行生产和处理。此外，更大的粒度要求在浆料中更少的水。然而，由于这个更大的粒度，所以难以使用一种标准的干基处理设备将粗糙的淀粉完全地分散在该石膏浆料中，例如在与水及石膏灰泥通过一个板混合器的非常短期的混合过程中，其中接触时间典型地小于一秒。如果可以找到一种方式来将更大粒度的预胶凝淀粉有效地分散到石膏浆料中，则可以减少水的使用并且实现成本的节省。此外，如果使用更大粒度的预胶凝淀粉也增加了板强度，则这将用作本领域的另一种有用贡献。
此外，如果可以找到一种方式来在引入标准生产线上的板混合器之前有效地制备一种适当的预胶凝淀粉分散体，则这将代表着对本领域的一种有用的贡献。
发明概述
在一个实施方案中，本发明包括一种用于制造石膏墙板的湿淀粉***，该***具有：用于存储干淀粉的一个失重式淀粉送料器、一个文丘里混合器、用于将来自该送料器的干淀粉以一个可调整的速率供给该文丘里混合器的一个真空取料单元、用于将水以一个可调整的速率供给该文丘里混合器以形成具有按重量计从约2%至约10%淀粉的淀粉预分散体的一个第一水泵、以及用于将计量水供给该淀粉预分散体的一个第二水泵。
可以任选地向该***中加入另外的过程控制，包括：一个浆料输出控制器，该浆料输出控制器用于将该计量水中的淀粉预分散体以一个可调整的速率以及一个可测量的浓度送到石膏板生产线上的一个板混合器中；以及控制装置，该控制装置用于计算一个实际浆料输出浓度与一个目标浆料输出浓度之差、并且基于该差值给该淀粉送料器发信号以调整该淀粉供应的速率和/或给该第一水泵发信号以调整水供应速率。
在本发明的一个实施方案中，该湿淀粉***可以进一步包括用于该约2%至约10%的淀粉预分散体的一个保持储箱，该保持储箱用于使所述预分散体脱气并且用于进一步水解这些大的淀粉颗粒。
在另一个实施方案中，该湿淀粉***可以进一步包括一个板混合器，该板混合器用于接收该计量水中的淀粉预分散体以及石膏灰泥。此外，该计量水中的淀粉预分散体至该板混合器的流速可以是可调整的，或者替代地可以保持恒定。
进一步提供了一种制备在计量水中的淀粉预分散体以便生产石膏墙板的方法，该方法包括：将一种干淀粉以可调整的速率送入一个文丘里混合器中、将该淀粉在该文丘里混合器中用水润湿以形成基于该淀粉的重量为从约2%至约10%浓度的一个淀粉浆料、将该淀粉浆料送到该计量水中以形成在该计量水中的一个淀粉预分散体、借助一个浆料输出控制器来计算一个淀粉预分散体的递送速率、并且将该计量水中的淀粉预分散体递送到生产线上的一个板混合器中。任选地，在将该浆料递送到该计量水而形成在该计量水中的一个淀粉预分散体之前可以将该淀粉浆料再循环（例如，进入一个保持储箱）。
对于石膏墙板的生产，在淀粉预分散到水中之后，将该预胶凝的淀粉分散体加入含石膏灰泥的浆料中。将得到的含淀粉、含石膏灰泥的浆料沉积在一个第一纸质覆盖薄板上，并且将一个第二纸质覆盖薄板放置在所沉积的浆料上方以形成一种石膏墙板。在该含石膏的浆料已经充分硬化至可用于切割之后，将该石膏墙板切割成所希望的长度，并且在一个烘干炉中干燥所得到的石膏墙板。在该浆料中也将使用其他常规的成分，适当地包括分散剂类（例如萘磺酸盐）、抗下垂的及强度性添加剂（例如三偏磷酸盐）、促进剂类、粘合剂类、纸纤维、玻璃纤维、以及其他已知的成分。通常还可加入一种肥皂泡沫以减小该最终的石膏墙板产品的密度。
根据本发明，淀粉的用量与其中该淀粉在板混合器之前未被预分散在水中的一个***相比将至少要低约10%。
具体地，本发明包括以下实施方案：
1.一种制备淀粉预分散体以便用于生产含石膏的产品的***，该***包括：
一个用于存储干淀粉的淀粉送料器；
一个文丘里混合器；
一个真空取料单元，该真空取料单元用于将来自该送料器的干淀粉以一个可调整的速率供给该文丘里混合器；
一个第一水泵，该第一水泵用于将水以一个可调整的速率供给该文丘里混合器以形成具有按重量计从约2%至约10%淀粉的一个淀粉预分散体；以及
一个第二水泵，该第二水泵用于将计量水供给该淀粉预分散体以制备在该计量水中的淀粉预分散体。
2．如1中所述的***，其中，所述淀粉送料器为失重式进料器。
3．如1中所述的***，其中，所述干淀粉为预胶凝的玉米面粉。
4.如1-3任一项中所述的***，进一步包括一个浆料输出控制器，该浆料输出控制器用于将该计量水中的淀粉预分散体以一个可调整的速率以及一个可测量的浓度递送到一条石膏板生产线上的一个板混合器中；以及
控制装置，该控制装置用于计算一个实际浆料输出浓度与一个目标浆料输出浓度之差并且基于该差值对该淀粉送料器发信号以调整该淀粉供应的速率和/或给该第一水泵发信号以调整水供应速率。
5.如1-3任一项中所述的***，进一步包括用于该约2%至约10%的淀粉预分散体的一个保持储箱，该保持储箱用于将该淀粉预分散体脱气。
6.如1-3任一项中所述的***，进一步包括一个板混合器，该板混合器用于接收计量水中的淀粉预分散体以及石膏灰泥。
7.如1-3任一项中所述的***，其中进入该计量水中的淀粉预分散体的流速是可调的。
8．如1-3任一项中所述的***，其中将进入该计量水中的淀粉预分散体的流速调节为恒定的。
9.如6中所述的***，其中该板混合器包括一种浆料，该浆料包括：水、石膏灰泥、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计约0.5%到约10%的量存在的预胶凝淀粉、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计约0.2%到约2%的量存在的一种萘磺酸盐分散剂、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计约0.1%到约0.4%的量存在的三偏磷酸钠、以及基于该石膏灰泥的重量以高达按重量计约0.2%的量存在的玻璃纤维。
10.如9中所述的***，其中该浆料进一步包括以从约0.2磅/MSF到约0.7磅/MSF的量值存在的肥皂。
11.如9中所述的***，其中该水/石膏灰泥之比是从约0.7到约1.3。
12．如9中所述的***，其中该水/石膏灰泥之比是从约0.7到约0.9。
13.如9中所述的***，其中该预胶凝淀粉的量值与其中该淀粉在板混合器之前未在水中预分散的一个***相比降低了至少约10%。
14.一种制备在计量水中的淀粉预分散体以便用于生产石膏墙板的方法，该方法包括：
(a)将一种干淀粉以一个可调整的速率送入一个文丘里混合器中；
(b)在该文丘里混合器中用水将该淀粉润湿以形成基于该淀粉的重量从2%至10%的浓度的一个淀粉浆料；
(c)将该淀粉浆料递送到该计量水中以形成一个在该计量水中的淀粉预分散体；
(d)通过浆料输出控制器计算淀粉预分散体递送速率；和
(e)将计量水中的淀粉预分散体递送到生产线上的板混合器中，任选地在将浆料递送到计量水中之前再循环该淀粉浆料。
15．如14中所述的方法，其中，所述干淀粉为预胶凝的玉米面粉。
16．如14中所述的方法，其中，在步骤（a）中，将一种干淀粉以调整为恒定的速率送入一个文丘里混合器中。
17．如14中所述的方法，其中，在步骤（c）中，以恒定的速率将该淀粉浆料递送到该计量水中以形成一个在该计量水中的淀粉预分散体。
附图简要说明
图1描绘了根据本发明的一种湿淀粉***的一个实施方案。
图2描绘了根据本发明的一种湿淀粉***的一个替代实施方案。
发明详细说明
一方面，本发明包括一种出乎意料地有效的湿淀粉制备***，该***包括：用于存储干淀粉的一个失重式淀粉送料器、一个文丘里混合器、用于将来自该送料器的干淀粉以一个可调整的速率供给该文丘里混合器的一个真空取料单元、用于将水以一个可调整的速率供给该文丘里混合器以形成一个具有按重量计从约2%至约10%淀粉的淀粉预分散体的一个第一水泵、以及用于将计量水供给该淀粉预分散体的一个第二水泵。
在一个优选实施方案中，该湿淀粉***用来将一种预胶凝的玉米面粉在将其引入板混合器之前完全地分散到待用于制造石膏墙板的工艺水中。此外，本***可以用来生产轻型的1/2英寸的石膏墙板，该墙板具有约1100磅/MSF至约1300磅/MSF的干重。
例如，可以在该水的歧管之前将该湿淀粉与计量水进行混合。这种混合通过将该润湿的淀粉遍布该计量水均匀地分配而提供了额外的效力。这进而确保了该淀粉在凝固的石膏核心中的良好分配。
已经出乎意料地发现，本发明有效地降低了石膏板生产过程中在该混合器中淀粉以及团块的积聚。
进一步出乎意料地发现，本发明有效地将石膏墙板的生产中预胶凝淀粉的使用降低了约10-20%（即，从26磅/MSF至20-23磅/MSF）而没有任何负面影响。
该***可以使用一个淀粉送料器如一个失重式进料器、一个真空取料单元、以及一个橇装式润湿***（skid mounted wetting system）。该滑橇（skid）是该***的一个关键方面。它包含润湿该通过进料器进行称重的淀粉所需要的控件以及设备。它还具有一个计量泵来将该淀粉浆料泵送到该板混合器中。该设备能以70psi向该混合橇提供水。该滑橇以该配方所要求的速率将润湿的淀粉浆料提供给该板混合器。
该润湿***是一个文丘里混合***，例如一种Vacucam EjectorMixer，从SemiBulk Systems Inc.,St.Louis,Missouri可得的VacucamEJM 2000，该***使用文氏管中创造的真空来完全地润湿该通过失重式进料器进行测量的干粉末。在该文氏管中水的压力是使用一个齿轮泵来保持的。
一种有用的失重式进料器是Acrison 270“在线”称重进料器，是从Acrison Inc.,Moonachie,New Jersey可得的。一种有用的真空取料单元从SemiBulk Systems Inc.,St.Louis,Missouri可得。
在一个实施方案中，润湿的淀粉被射入一个保持储箱中，该保持储箱将该淀粉浆料脱气并且提供时间使该淀粉开始在水中溶胀并且水解。淀粉浆料从该储箱中被计量地返回到计量水的管线中以便在生产线上的板混合器之前被分散在该计量水中。
这个***将在石膏板生产方法中提供至少10%的预胶凝淀粉用量的减少。
存在着由这个***提供的两种主要效能。该淀粉被完全地分散在计量水中，这样它将更彻底地分散在最终产品的凝固的石膏核心中。而且当该淀粉进入混合器中时它是处于一种更加反应性的状态，因为它是完全地润湿并且水解的，因此该淀粉分散体可以在板混合器中进行的初始的石膏水合作用过程中给予更大的有益效果。
在图1展示的***10的一个实施方案中，示出了一个失重式进料器20被连接到一个真空取料单元30上。该***包括一个半散装式混合橇（semi-bulk mixing skid）35，该半散装式混合橇包括：一个文丘里混合器40，它使用在该文氏管中创造的真空将干淀粉完全润湿；一个保持储箱50；以及一个计量泵55。
将温度受控的水供给在一个计量水粗滤器70的接受侧的一个滑橇供应泵60。将同样这个水供给一个计量水的泵80。
在***需要它时，这些混合橇控件将要求水。在正常操作下，这是在该板的管线（通过板混合器200）要求淀粉时。板的管线200将要求淀粉并且因此滑橇35将要求淀粉及水来补足在所希望的石膏板配方中要求的浓度。例如，如果要求2%的预胶凝淀粉溶液，则两磅的淀粉可被加入98磅的水中。
在启动或转换的过程中流动可能改变，但是淀粉浓度基本上保持一致。为了保持这个保持储箱50中的供应是恒定的，多个控件就位来保持这个保持储箱50中的液面水平是恒定的。在启动或需要加入更多的淀粉浆料来填满保持储箱的转换时的扰动过程中，这些滑橇控件将要求更多的淀粉并且更多的水将被加入用以保持浓度恒定。如果该保持储箱在设定水平之上，则将要求更少的淀粉（并且因此更少的水）来保持淀粉浆料的浓度恒定。
这种恒定的淀粉浓度允许计量泵55像进料器一样起作用。配方的改变导致计量泵中的速度改变。如果进料速率被显著改变，则要求淀粉浓度的改变。为此目的存在有一个操作者控制的浓度设定点。
从滑橇35中流出的淀粉和水的浆料的流速决定了计量水的泵80的流速。因为该淀粉浆料被加回计量水中，因此使用一个偏置程序来保持至该文丘里混合器40的水流恒定。随着淀粉水平被增大，该计量水的泵减慢，从而减少了这种流动。
设置了一个三通阀门90，因此该淀粉浆料可以在回路（92）中被再循环直至被需要。当阀门90改变时，淀粉浆料（51）在一个计量水三通阀门95之后、在一个歧管100之前被加入一个计量水流81中从而形成计量水中的淀粉浆料预分散体（91）。当该浆料的三通阀门90被转向该板混合器200时，该偏置程序减小了计量水的流速这样至该板混合器200中的水的流速是恒定的。
在图2展示的***的一个替代实施方案中，滑撬供应泵60被一个齿轮泵60a代替，并且除去了对淀粉浆料的流动控制。
在该实施方案中，计量***可以是一个失重式进料器20。该泵60a一个恒定的速度运行，该速度是由任何给定的时刻需要被润湿的淀粉的最大量值所决定的。启动之后从计量水的管线81至泵60a的流动是恒定的。
计量泵55的速度由保持储箱50的水平所控制。达到稳定状态之后，这将是恒定的。它也可以被预先设定，因为来自计量水的管线81的流动将是什么会是已知的。一个水平控件（level control）将因为磨损以及粘度变化进行调整。
优选的是引入肥皂泡沫来控制空气（气泡）空隙的尺寸以及在该凝固石膏核芯中的分布，并且来控制该凝固的石膏核芯的密度。肥皂泡沫是以有效地产生所希望的密度的一个量值、并且以受控的方式加入的。肥皂的优选范围为从约0.2磅/MSF到约0.7磅/MSF；肥皂的更优选的水平为约0.45磅/MSF到约0.5磅/MSF。为了控制该过程，操作者必须监测该板成型线的源头，并保持该封袋是充满的。如果该封袋未保持充满，则会产生具有中空边缘的墙板，因为该石膏浆料不能充满必要的体积。该封袋体积是通过增加肥皂的使用以防止在该板的制造过程中空气泡的破裂（为了更好地保留这些空气泡）、或通过增加该空气泡沫率而保持充满的。因此，总体上该封袋体积是通过增加或减少肥皂的使用、或通过增加或减少空气泡沫率来控制和调节的。控制该源头的技术包括通过加入肥皂泡以增加总浆料体积、或通过减少肥皂泡的使用以减少总浆料体积来调整工作台上的“动态浆料”。
淀粉，具体地包括预胶凝淀粉，必须用在根据本发明制备的含石膏的浆料中。一种优选的预胶凝淀粉是预胶凝的玉米淀粉，例如从BungeMilling（密苏里州，圣路易斯）公司可获得的预胶凝玉米面粉，具有如下的典型分析：水分7.5%，蛋白质8.0%，油0.5%，粗纤维0.5%，灰0.3%；具有0.48psi的生坯强度；并且具有35.0磅/英尺3的松散堆密度。预胶凝的玉米淀粉应基于该含石膏的浆料中使用的干的石膏灰泥的重量以按重量计至少约0.5%高达按重量计10%的量来使用。在一个更优选的实施方案中，预胶凝淀粉基于该含石膏的浆料中使用的干的石膏灰泥的重量是以从按重量计约0.5%到按重量计约4%的量存在的。
其他有用的淀粉包括但不限于预胶凝米淀粉以及预胶凝小麦淀粉。
该浆料的水/石膏灰泥（w/s）之比、或“WSR”，是一个重要参数，因为过量的水最后必须通过加热驱除，由于在这个加热过程中使用的燃料的高成本，这是浪费的并且昂贵的。有利的是保持工艺水的量以及因此WSR很低。在本发明中，WSR可以是范围从约0.3至约1.5，取决于淀粉使用水平以及石膏灰泥的特征（粒度/形状）。在一个优选实施方案中，WSR可以是范围从约0.3至约1.2。在一个更优选的实施方案中，WSR可以是范围从约0.7至约0.9，这与许多已知的方法相比构成了实质上更低的水需求。
萘磺酸盐分散剂可以任选地用在根据本发明制备的含石膏的浆料中，包括聚萘磺酸及其盐（聚萘磺酸盐）和衍生物，它们是萘磺酸与甲醛的缩合产物。特别可取的聚萘磺酸盐包括萘磺酸钠和萘磺酸钙。这些萘磺酸盐的平均分子量可以从约3,000变化到27,000，但优选的是该分子量的范围是从约8,000到22,000，并且更优选的是该分子量是约12,000到17,000。作为一种商业产品，一种较高分子量的分散剂比一种较低分子量的分散剂具有更高的粘度和更低的固体含量。有用的萘磺酸盐包括从GEOSpecialty Chemicals（俄亥俄州，克里夫兰）可获得的DILOFLO；从Hampshire Chemical Corp.（马萨诸塞州，列克星敦）可获得的DAXAD；以及从GEO Specialty Chemicals（印第安纳州，拉斐特）可获得的LOMARD。例如，这些萘磺酸盐优选作为固体含量在按重量计35-55%的范围内的水溶液使用。最优选的是使用处于例如固体含量在按重量计约40-55%的范围内的水溶液形式的萘磺酸盐。例如，可替代地在适当时，这些萘磺酸盐能以干固体或粉末形式如LOMAR D来使用。
在本发明中有用的聚萘磺酸盐具有以下一般结构(I)：
Figure GDA00001626893000101
(I)其中n>2，并且其中M为钠、钾、钙等等。
该萘磺酸盐分散剂（优选作为水中的按重量计约45%的溶液）可以基于该石膏复合配方中使用的干的石膏灰泥的重量按从按重量计约0.5%到约3.0%的范围使用。萘磺酸盐分散剂更优选的范围是基于干的石膏灰泥的重量从按重量计约0.5%到约2.0%，并且最优选的范围是基于干的石膏灰泥的重量从按重量计约0.7%到约2.0%。相比之下，已知的石膏墙板以基于干的石膏灰泥的重量按重量计约0.4%或更低的水平包含这种分散剂。
换个方式说，该萘磺酸盐分散剂在干重基础上可以基于该石膏复合配方中使用的干石膏灰泥的重量以按重量计从约0.1%到约1.5%的范围使用。萘磺酸盐分散剂的更优选的范围在干固体基础上是基于干石膏灰泥的重量按重量计从约0.25%到约0.7%，并且最优选的范围（在干固体基础上）为基于干石膏灰泥的重量从按重量计约0.3%到约0.7%。
强度添加剂，包括偏磷酸盐和多磷酸酯可以任选地用在根据本发明制备的含石膏的浆料中。根据本发明可以适应任何适当的水溶性的偏磷酸盐或聚磷酸盐。优选的是使用一种三偏磷酸盐，包括复盐，即具有两种阳离子的三偏磷酸盐。特别有用的三偏磷酸盐包括三偏磷酸钠、三偏磷酸钾、三偏磷酸钙、三偏磷酸钠钙、三偏磷酸锂、三偏磷酸铵等、或它们的组合。一种优选的三偏磷酸盐是三偏磷酸钠。优选的是将该三偏磷酸盐作为水溶液（例如固体含量在按重量计约10-15%的范围内）使用。还可使用其他的环状或非环状的多磷酸盐，如授予Yu等人的美国专利号6,409,825中所描述的，将其通过引用结合在此。
三偏磷酸钠是含石膏的组合物中的一种己知的强度添加剂，但它总体上以基于该石膏浆料中使用的干的石膏灰泥的重量从按重量计约0.05%到约0.08%的范围被使用。在本发明的多个实施方案中，三偏磷酸钠（或其他水溶性的偏磷酸盐或多磷酸盐）可以基于该石膏复合配方中使用的干的石膏灰泥的重量以按重量计从约0.12%到约0.4%的范围存在。三偏磷酸钠（或其他水溶性的偏磷酸盐或多磷酸盐）的优选范围是基于该石膏复合配方中使用的干的石膏灰泥的重量从按重量计约0.12%到约0.3%。
纸纤维可以用在根据本发明制备的含石膏的浆料中。一种有用的纸纤维形式是漂白或未漂白的未使用的纸纤维。其他纤维素纤维材料可以单独地或与纸纤维组合地使用。
在本发明的含石膏的组合物中可使用促进剂，例如湿石膏促进剂（WGA），如授予Yu等人的美国专利号6,409,825中所描述的，将其通过引用结合在此。一种希望的耐热性促进剂（HRA）可由建筑石膏（二水合硫酸钙）的干研磨而制成。少量添加剂（通常是按重量计约5%）如糖、右旋糖、硼酸和淀粉可用于制造这种HRA。当前优选的是糖或右旋糖。另一种有用的促进剂是如在美国专利号3,573,947中所描述的“气候稳定型促进剂”或“气候稳定的促进剂”（CSA），通过引用结合在此。
其他石膏浆料添加剂可包括粘合剂、防水剂、玻璃纤维、粘土、生物杀虫剂、以及其他已知的组分。
有两种形式的石膏灰泥，a和β。石膏灰泥的这两种类型是由不同的锻烧手段产生的。在本发明中石膏灰泥的α或β形式均可使用。
在制造根据本发明的石膏墙板中使用的一种有用的含石膏的浆料配方包括从约20至约23磅/MSF的预胶凝淀粉、约5磅/MSF的分散剂、约26磅/MSF的三偏磷酸钠溶液（处于约11%的STMP浓度）、以及高达约2磅/MSF的玻璃纤维。
根据本发明的实施方案制造的石膏墙板包括多个覆盖薄板或表面薄板，在其之间由一种含石膏的浆料形成了一个凝固的石膏核心。根据本发明，该含石膏的浆料将包括一种淀粉。该含凝固石膏的核心材料被夹在两个基本上平行的覆盖薄板（例如纸质覆盖薄板）之间。不同类型的纸质覆盖薄板在本领域是已知的，并且所有此种类型的纸质覆盖薄板都可以用在本发明中。
覆盖薄板可以像常规的石膏墙板中一样由纸制成，但也可使用在本领域己知的其他有用的覆盖薄板材料（如玻璃纤维垫）。纸质覆盖薄板在该石膏墙板中提供了强度特性。有用的覆盖薄板纸包括从United States GypsumCorporation（伊利诺州，芝加哥）可获得的Manila 7-层纸（Manila 7-ply）和News-Line 5-层纸；从Caraustar（印第安那州，新港）可获得的Grey-Back 3-层纸和Manila Ivory 3-层纸；从United States GypsumCorporation（伊利诺州，芝加哥）可获得的Manila重磅纸（Manila heavypaper）和MH Manila HT（高强度）纸。这些纸质覆盖薄板包括顶部覆盖薄板或面层纸、以及底部覆盖薄板或背层纸。
纤维垫也可以用作一个或这两个覆盖薄板。一种有用的纤维垫是其中玻璃纤维的长丝通过一种粘合剂粘合在一起的一种玻璃纤维垫。优选地，这些纤维垫将是非纺织的玻璃纤维垫，其中玻璃纤维的长丝通过一种粘合剂粘合在一起。最优选地，这些非纺织的玻璃纤维垫将具有一个重的树脂涂层。例如，可使用从Johns-Manville可获得的重量约1.2-2.0磅/100英尺2的Duraglass非纺织玻璃纤维垫，其中该垫重量的约40%-50%是来自该树脂涂层。其他有用的纤维垫包括但不限于纺织的玻璃垫和非纤维素的织物。
在此应指出，在制造常规的石膏墙板中，铺下该顶部或面层纸并且首先沿着生产线移动、并且因此构成了本领域中所谓的这个过程的“底部”，尽管接触并且形成了该墙板产品的顶部或面层。相反地，在该制造过程中将底部或背层纸最后施加在所谓的这个过程的“顶部”。这些相同的惯例将应用于本发明的石膏板的成型和制备中。
通过肥皂泡产生的空气空隙可以降低一个发泡的低密度的凝固石膏核心与这些覆盖薄板之间的粘合强度。因为按体积计大于一半的复合石膏板可能包括归因于泡沫的空气空隙，所以该泡沫可以干扰该发泡的低密度的凝固石膏核心与这些纸质覆盖薄板之间的粘合。可任选地，这可以通过在将这些覆盖薄板施加到该核心之前在该顶部覆盖薄板以及该底部覆盖薄板两者的接触石膏核心的表面上提供一个非发泡的（或减少发泡的）粘合性高密度层来解决。这种非发泡的、或者替代地减少发泡的粘合性高密度层配方将典型地与该石膏浆料核心配方相同，除了或者将不加入泡沫、或者将加入实质性减少量值的泡沫。任选地，为了形成这个粘合层，可以将泡沫从该核心配方中机械地除去，或者可以将一种不同的无泡沫的配方应用在该发泡的低密度的凝固石膏核心/面层纸的界面上。在根据本发明的原理制造的石膏板的一个优选实施方案中，由于增大的纸至核心的以及石膏晶体的粘合，可以将另外的粘合层（顶部）一起省略，这种粘合可以部分地归于淀粉在该凝固的石膏核心中更加有效且彻底的分配，如通过以上描述的湿淀粉预分散体***所提供的。
以下实例进一步解释本发明，但当然不应以任何方式解释为限制其范围。
实例1
含预分散的水性淀粉的样品石膏浆料配方
示例性的含石膏的浆料配方在下表1中示出。除已标记之外，在表1中的值表示为以磅计的干重（磅/MSF）。
表1
Figure GDA00001626893000141
145%的水溶液
2HYONI C 25AS与PFM 33肥皂的共混物（从GEO SpecialtyChemicals,Lafayette,Indiana可得）。注意：在动态制造过程中，该肥皂比的范围可以从70/30高达一个所希望的目标范围，例如从70/30到80/20到85/15或者高达95/5。
实例2
使用预分散的淀粉制备石膏墙板
使用实例1的较低淀粉和较高淀粉配方的石膏浆料、根据授予Yu等人的美国专利号6,342,284以及授予Yu等人的6,632,550（在此将它们通过引用结合在此）制备了样品石膏墙板，除了将预胶凝玉米淀粉预分散在约80°F的工艺水中并且加入根据本发明的工艺（计量）水中并且注入该板混合器中。该方法包括单独产生泡、并将该泡沫引入这些专利的实例5中所描述的其他成分的浆料中。
实例3
用预分散的（湿）预胶凝玉米淀粉制备的1/2英寸的石膏墙板的试验结果根据实例2制备了试验用石膏墙板。
表2
Figure GDA00001626893000151
190°F/90%相对湿度
2很好理解的是，在这些试验条件下，百分比失效率<50%是可接受的。
ASTM标准：77lb
MD：机器方向
CMD：横过机器的方向
拔钉阻力、边缘和核心硬度以及挠曲强度试验是根据ASTM C-1396进行的。此外，应指出典型的石膏墙板大约是1/2英寸厚并且具有约1600至1800磅/MSF之间的重量。
如图2所示，两个墙板均超过了对于强度以及拔钉阻力的ASTM标准，同时实质性地减小了板的重量。两个墙板还展现了优异的核心硬度以及增湿过的粘合（纸-至-核心）特性。值得注意的并且出乎意料的是较低淀粉水平的板满足了所有的强度标准以及其他板指标同时将淀粉水平降低了约12%，这产生了实质性的材料及成本的节省。预期即使将本***提供的配方中的淀粉水平降低大约达25%，与这个较高淀粉水平的配方相比，所观察的强度、核心硬度以及增湿过的粘合（纸-至-核心）特性将得以保持。
在此引用的所有的参考文件，包括公开物、专利申请以及专利都通过引用在相同程度上结合在此，犹如每个参考文件都单独地并且确切地指出以便通过引用进行结合并且在此以其全文列出。
除非在此另有说明或者与上下文明确地相矛盾，在描述本发明的上下文中（尤其是在以下权利要求书的上下文中）使用术语“一种”（a/an）和“该”以及类似指代物应被解释为既覆盖单数也覆盖复数。除非在此另外说明，在此提及的数值范围仅旨在作为逐个指出落入该范围内的每个单独值的一种简化方法，并且每个单独的值均被结合到本说明书中，犹如每个单独值在此被单独列出。在此描述的所有方法都可以任何适当的顺序进行，除非在此另有说明或者另外明确地与上下文相矛盾。在此提供的任何的和所有的实例、或示例性语言（例如，“如”）的使用，仅旨在更好地阐明本发明，并且除非另有声明，不对本发明的范围加以限制。本说明书中的语言不应被解释为表示任何未提出权利要求的元素对于本发明的实施是必不可少的。
在此描述了本发明的优选实施方案，包括诸位发明人已知的用于实现本发明的最佳方式。应理解的是，所展示的这些实施方案仅是示例性的，并且不应视为对本发明范围的限制。

Claims (18)

1.一种制备淀粉预分散体以便用于生产含石膏的墙板的***，该***包括：
一个用于存储干淀粉的淀粉送料器；
一个文丘里混合器；
一个真空取料单元，该真空取料单元用于将来自该送料器的干淀粉以一个可调整的速率供给该文丘里混合器；
一个第一水泵，该第一水泵用于将水以一个可调整的速率供给该文丘里混合器以形成具有按重量计从2％至10％淀粉的一个淀粉预分散体；以及
一个第二水泵，该第二水泵用于将计量水供给该淀粉预分散体以制备在该计量水中的淀粉预分散体。
2.如权利要求1所述的***，其中，所述淀粉送料器为失重式进料器。
3.如权利要求1所述的***，其中，所述干淀粉为预胶凝的玉米面粉。
4.如权利要求1-3任一项所述的***，进一步包括一个浆料输出控制器，该浆料输出控制器用于将该计量水中的淀粉预分散体以一个可调整的速率以及一个可测量的浓度递送到一条石膏板生产线上的一个板混合器中；以及
控制装置，该控制装置用于计算一个实际浆料输出浓度与一个目标浆料输出浓度之差并且基于该差值对该淀粉送料器发信号以调整该淀粉供应的速率和/或给该第一水泵发信号以调整水供应速率。
5.如权利要求1-3任一项所述的***，进一步包括用于该2％至10％的淀粉预分散体的一个保持储箱，该保持储箱用于将该淀粉预分散体脱气。
6.如权利要求1-3任一项所述的***，进一步包括一个板混合器，该板混合器用于接收计量水中的淀粉预分散体以及石膏灰泥。
7.如权利要求1-3任一项所述的***，其中进入该计量水中的淀粉预分散体的流速是可调的。
8.如权利要求1-3任一项所述的***，其中将进入该计量水中的淀粉预分散体的流速调节为恒定的。
9.如权利要求6所述的***，其中该板混合器包括一种浆料，该浆料包括：水、石膏灰泥、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计0.5％到10％的量存在的预胶凝淀粉、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计0.2％到2％的量存在的一种萘磺酸盐分散剂、基于该石膏灰泥的重量以从按重量计0.1％到0.4％的量存在的三偏磷酸钠、以及基于该石膏灰泥的重量以高达按重量计0.2％的量存在的玻璃纤维。
10.如权利要求9所述的***，其中该浆料进一步包括以从0.2磅/MSF到0.7磅/MSF的量值存在的肥皂。
11.如权利要求9所述的***，其中该水/石膏灰泥之比是从0.7到1.3。
12.如权利要求9所述的***，其中该水/石膏灰泥之比是从0.7到0.9。
13.如权利要求9所述的***，其中该预胶凝淀粉的量值与其中该淀粉在板混合器之前未在水中预分散的一个***相比降低了至少10％。
14.一种制备在计量水管线中的淀粉预分散体以便用于生产石膏墙板的方法，该方法包括：
(a)将一种干淀粉以一个可调整的速率送入一个文丘里混合器中；
(b)在该文丘里混合器中用水将该淀粉润湿以形成基于该淀粉的重量从2％至10％的浓度的一个淀粉浆料；
(c)将该淀粉浆料从文丘里混合器递送到位于该文丘里混合器外的该计量水管线中以形成一个在该计量水管线中的淀粉预分散体；和
(d)将计量水管线中的淀粉预分散体递送到生产线上的板混合器中。
15.如权利要求14所述的方法，还包括：
(e)通过浆料输出控制器计算淀粉预分散体递送速率。
16.如权利要求14所述的方法，还包括：
在将浆料递送到计量水而形成在该计量水中的淀粉预分散体之前将该淀粉浆料再循环。
17.如权利要求14所述的方法，其中，所述干淀粉为预胶凝的玉米面粉。
18.如权利要求14所述的方法，其中，计量水中的淀粉预分散体至该板混合器的流速保持恒定。
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