产生泡沫的装置和方法制造方法及图纸

一种制备用于掺入到水泥质浆料中的泡沫的装置，其包括具有用于接收气体进料和表面活性剂进料的进口和用于容许泡沫离开的出口的管道。所述管道容纳对沿所述管道的流体流提供部分阻隔的多孔塞子，该塞子包括以规则阵列堆积的且限定在其间延伸的孔的三维网络的多个粒子。所述装置包括位于所述塞子和所述管道之间的弹性组件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及产生泡沫的装置和方法，具体地产生在石膏板的制造中使用的含水泡沫的装置和方法。石膏(硫酸钙)是天然发现的、而且也是可以合成得到的矿物。石膏取决于硫酸钙化合物的水合度可以多种形式存在。换言之，石膏可例如以二水合物形式(CaSO4.2H2O)、半水合物形式(也称为灰泥(stucco))、或无水石膏形式存在。石膏可通过脱水或再水合在其不同形式之间变换。石膏的性质使其非常适用在工业和建筑灰泥(plaster)以及其它建筑产品例如石膏墙板中。它是丰富的且通常廉价的原材料，其通过相继的脱水和再水合步骤可被浇铸、模塑或以其它方式成形为有用的形状。例如，石膏墙板(亦称为灰泥板或干式墙)是作为夹在纸护板(coversheet)之间的凝固石膏芯形成的。石膏通常是通过在相对低的温度(例如约120-170℃)下、通常在大气压下研磨和煅烧而制备的，以灰泥的形式使用。这产生部分脱水的石膏，其典型地呈β晶形的半水合物。β半水合物可通过如下用作建筑或建造材料：将其与水混合而形成含水的灰泥浆料、糊料或分散体，和然后使该浆料通过从含水介质中重结晶而凝固。已知在石膏产品的制造中使用泡沫。由泡沫提供的空气体积分数有助于降低石膏产品的重量，使得所述产品的运送和处理更加成本有效。泡沫通常通过向其供应空气进料(feed)和表面活性剂进料的泡沫产生器产生。典型的泡沫产生器包括用于将水和表面活性剂发泡剂充分混合以产生泡沫的内部旋转机构。在一些情况中，旋转叶片可装备有容许泡沫气泡成核的混合室。这样的泡沫产生器通常称为动态泡沫产生器。典型的动态泡沫产生器描述于US4057443中，其通过引用并入本文。其它泡沫产生器包括装填有孔空间受控的渗透性多孔介质例如多孔玻璃或陶瓷的堆积(packed)珠粒的管。然后通过将表面活性剂发泡剂和空气同时引入到所述管中而产生泡沫。在该情况中，然后通过调节施加到所述管上的背压来控制所产生的泡沫的结构。这样的泡沫产生器称为静态泡沫产生器。用在灰泥板生产中的标准泡沫通常使用动态类型/高剪切泡沫产生器生产。使用这种技术，可通过利用发泡剂的化学不稳定性实现对于最终产品的泡沫形态和孔度(孔尺寸，poresize)分布的大致(粗略)操纵。典型的获得这种不稳定性的方式是通过将不同发泡剂以不同的化学组成共混在一起进行的。在该情况下，所述泡沫通常称为“活性的”。它产生小的气泡(在50μm和100μm之间)，其将逐渐聚结(合并，coalesce)而产生单分散分布的或大或小的气泡。典型的可提供这种类型的快速聚结动力学的活性发泡剂是由GEOSpecialitychemicals以商品名PFM(8、10、15和33)供应的那些。这些发泡剂的典型的化学组成描述于US5714001，其通过引用并入本文。然而，过大的泡沫气泡由于与石膏板衬里的受损结合(通常称为“起泡(blistering)”)、差的机械性能以及产品在美学上的不可接受而可导致生产线不稳定。令人意外地，已经发现，由具有单分散气泡尺寸分布的泡沫(而不是多分散的泡沫)制备的石膏产品可具有更好的强度重量比。术语“分散度”源于聚合物学，其中它可用来指代混合物中的分子或粒子的尺寸的不均匀性。一批物体如果这些物体具有基本相同的尺寸、形状或质量则可称为“单分散的”。具有不一致的尺寸、形状和/或质量的一组物体可称为“多分散的”。因此，本专利技术，以其最概括性而言，可涉及单分散泡沫在轻质建筑材料中的用途和/或制备这样的单分散含水泡沫的方法和装置。在第一方面中，本专利技术可提供石膏产品的制备方法，其包括如下步骤：提供石膏灰泥浆料，和将泡沫掺入到所述浆料中，其中所述泡沫的气泡尺寸分散系数低于1.4。气泡尺寸分散系数作为面积重量平均气泡尺寸与数均气泡尺寸的比率进行计算。即，所述气泡尺寸分散度优选地低于1.2。经常，泡沫气泡尺寸分布的定量依赖于2D图像分析技术。当将这些类型的技术应用到二进制类型的图像时，可获得累积面积相对于气泡直径和累积数量相对于气泡直径的曲线。这些曲线的拐点分别提供重均气泡尺寸和数均气泡尺寸。典型地，在混合机例如高剪切混合机中将所述泡沫掺入到所述石膏灰泥浆料中。随后从所述混合机将所述浆料提取出，并使其凝固和干燥，如本领域所熟知的。由所述浆料形成的石膏产品的实例可为石膏灰泥板。优选地，所述灰泥板为具有低于800kg/m2、优选地低于560kg/m2的密度的轻质产品。已经发现，使用具有较大气泡尺寸的泡沫制备的石膏产品可具有改善的强度对重量的比率。因此，优选所述泡沫具有至少100μm的平均气泡尺寸。还优选通过将泡沫掺入到石膏中所产生的孔具有至少300μm、更优选至少400μm的平均直径。通过使气体和表面活性剂进料沿着管道经过且通过包括内部的三维多孔网络的塞子而产生所述泡沫。所述塞子由以规则阵列排列的多个粒子例如球形珠粒提供。三维多孔网络的配置(构造，provision)有助于保证泡沫在其通过所述塞子时精炼(精制，提纯，refined)非常多次，从而有助于实现高水平的泡沫气泡尺寸的均匀性。这相对于包括多个沿着管长度布置的穿孔圆盘的已知的静态泡沫产生装置(例如在US6,422,734中公开的)呈现显著的改善。这样的布置不能够提供可通过使用三维多孔网络实现的为数众多的精炼循环。因此，在第二方面中，本专利技术可提供制备泡沫的装置，其包括具有用于接收气体进料和表面活性剂进料的进口和用于容许泡沫离开的出口的管道，所述管道容纳对沿着该管道的流体流提供部分阻隔的塞子，所述塞子包括以规则阵列堆积的多个粒子，所述粒子限定(限定)在其间延伸的三维孔网络，其中所述装置包括位于所述塞子和所述管道之间的弹性(弹回的，能恢复原位的，resilient)组件。典型地，所述塞子包括具有基本相同的直径的多个球形粒子。球形粒子将自然而然地趋于堆积成常见的规则(晶体)阵列，使得各球形粒子典型地具有12个其它球形粒子作为其最近的邻接粒子(neighbour)。实践中，球形粒子以类似于在例如六方密堆积或立方密堆积的金属中的原子的方式堆积在一起。这样的规则阵列可包括局部的不规则(缺陷，irregularity)，例如其中具有不同取向的个别子阵列相遇，但是这些不规则仅代表所述粒子的总排列的一小部分。这种排列导致具有低尺寸差异的球形粒子之间的空隙。因此，所述塞子往往促进具有界限分明的(良好界定的，well-defined)气泡尺寸的通常单分散的泡沫的形成。优选的是，珠粒的直径大于0.5mm、优选地大于1mm且小于3mm，因为已经发现，将较大的气泡尺寸的泡沫掺入到石膏浆料中可导致所得石膏产品的改善的强度重量比。参考颗粒堆积理论，球形粒子的规则排列可借助其中通过堆积四个相同的粒子所留下的最小间隙可由以下关系式定量的密堆积晶体学模型进行描述：DG＝0.225DS其中DS：粒子的直径，DG：在假想四面体的顶点处布置的四个粒子之间的间隙中拟合的(fitting)假想球的直径。例如，在1mm尺寸的球形粒子的规则阵列中，将得到的最小间隙为225μm。已经发现，在所述塞子的外侧面处，粒子的堆积由于所述管道的内表面所强加的限制而可能变得较不规则。这些“边缘效应”可通过配置位于塞子和管道之间的弹性组件而减轻。弹性组件起到适应(容纳，accommodate本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备用于掺入到水泥质浆料中的泡沫的装置，其包括具有用于接收气体进料和表面活性剂进料的进口和用于容许泡沫离开的出口的管道，所述管道容纳对沿所述管道的流体流提供部分阻隔的多孔塞子，该塞子包括以规则阵列堆积的多个粒子，所述粒子限定在其间延伸的孔的三维网络，其中所述装置包括位于所述塞子和所述管道之间的弹性组件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.05 EP 14290163.61.制备用于掺入到水泥质浆料中的泡沫的装置，其包括具有用于接收气体进料和表面活性剂进料的进口和用于容许泡沫离开的出口的管道，所述管道容纳对沿所述管道的流体流提供部分阻隔的多孔塞子，该塞子包括以规则阵列堆积的多个粒子，所述粒子限定在其间延伸的孔的三维网络，其中所述装置包括位于所述塞子和所述管道之间的弹性组件。2.根据权利要求1的装置，其中所述弹性组件包括设置在所述管道的径向内侧上的衬套。3.根据权利要求2的装置，其还包括用于在所述衬套的径向向内方向上对所述衬套施加压力以促使所述衬套压向粒子塞子的手段。4.根据权利要求1-3任一项的装置，其中所述出口包括滤网，所述滤网包括指向所述塞子的下游端的凸出物阵列，所述凸出物排列成在其间提供相应的开孔阵列以容许泡沫离开所述塞子。5.根据权利要求4的装置，其中所述凸出物是半球形的。6.根据权利要求5的装置，其中所述凸出物的直径为球形粒子的直径的一倍至四倍。7.根据前述权利要求任一项的装置，其中所述出口沿着所述管道的下游方向逐渐变细，和...

【专利技术属性】
技术研发人员：H贾弗尔，R莫拉特，
申请(专利权)人：圣戈贝恩普拉科公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR