一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法及系统

技术领域

本发明涉及石膏板生产领域，具体涉及一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法及系统。

背景技术

石膏板是常见的建筑材料，具有极高的应用价值，但在使用时人们发现石膏板芯材料具有易吸潮的特性，容易在潮湿的环境中吸水发霉甚至开裂，导致其耐久性下降，故如何提高其使用的耐久性，降低其吸水率成为了难题。

现今市面上最常见的石膏板类型为纸面石膏板，其主要成分均是石膏和护面纸以及部分添加剂，为了降低其吸水率，往往会考虑首先在石膏板的板芯制备的过程中添加疏水材料，防止石膏板的板芯吸水，但由于护面纸也具有易吸潮特性，而且其表面是亲水性，水分会渗过纸面进入到石膏芯层中，时间长了还是会渗透到板芯，破坏纸面与石膏的粘接、破坏石膏分子之间连接力，影响正常使用。

为了防止护面纸潮湿发霉，防止水从护面纸渗透入板芯中，现可以对护面纸进行覆膜操作，以提高石膏板的防水性能。但在实际操作的过程中，将防水膜预覆涂于护面纸上时有以下两个缺陷：1、对护面纸进行预覆膜操作会延长石膏板的制备工艺线，导致石膏板的生产时间延长，制备成本大大上升；2、由于护面纸具有疏水的特性，在湿板烘干时，水蒸气从板芯升腾至护面纸时，水蒸气不易从护面纸上流出，蒸气在不断挤压的过程中容易导致石膏板的板芯与护面纸分离，产生鼓包，反而使得石膏板的性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法及系统，以解决现有技术中在对石膏板进行表面疏水膜的覆涂时产生的生产线延长、水蒸气不易排出的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

本发明提供了一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法，包括如下步骤：

将氢氧化钾溶于溶剂水中，得到质量分数为20％的氢氧化钾溶液；

将甲基含氢硅油投入至所述氢氧化钾溶液中进行第一次水解，搅拌均匀，得到硅油碱溶液A，所述硅油碱溶液A中含有Si-H基团；

将所述硅油碱溶液A加入至搅拌水中进行第二次水解，所述硅油碱溶液A中的部分Si-H基团水解为Si-OH基团，搅拌均匀，得到硅油碱溶液B；

通过辊涂设备将所述硅油碱溶液B均匀地涂抹至湿板上，进行高温成膜，所述硅油碱溶液B中剩余的Si-H基团与高温下所述湿板产生的水蒸气进行第三次水解，得到干板以及固定在所述干板上的表面疏水膜；

其中，所述第三次水解的部分所述Si-OH基团能够与所述湿板上的护面纸纸纤维结合，剩余的所述Si-OH基团通过自缩聚形成稳定的-Si-O-共价网络覆盖于所述干板表面，从而实现所述表面疏水膜在所述干板上的固定。

作为本发明的一种优选方案，所述硅油碱溶液B被辊涂至所述湿板的下护面纸的表面。

作为本发明的一种优选方案，在高温成膜过程中，剩余的水蒸气从所述湿板的底部溢出，直至所述湿板形成所述干板。

作为本发明的一种优选方案，所述湿板为未烘干的纸面石膏板。

作为本发明的一种优选方案，按重量比计，在所述第一次水解过程中，所述氢氧化钾溶液：所述甲基含氢硅油为1:5；

在所述第二次水解过程中，所述硅油碱溶液A：所述搅拌水为1:2。

本发明还提供了一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法的系统，包括：

用于连续生产硅油碱溶液B的混合装置以及用于连续输送湿板的输送装置，所述混合装置与所述输送装置通过辊涂设备连接，所述混合装置将所述硅油碱溶液B送入至所述辊涂设备中，所述辊涂设备将所述硅油碱溶液B辊涂至位于所述输送装置上的湿板的下护面纸上；

所述输送装置的下游安装有干燥机，所述干燥机用于对辊涂所述硅油碱溶液B后的所述湿板进行烘干，同时所述硅油碱溶液B在所述湿板上高温成膜。

作为本发明的一种优选方案，还包括控制组件，所述控制组件与所述混合装置通讯连接，所述控制组件用于控制所述混合装置对所述辊涂设备进行连续下料。

作为本发明的一种优选方案，所述混合装置从上至下依次设置有用于制备氢氧化钾溶液的固液混合仓、用于制备硅油碱溶液A的初级水解仓以及用于制备所述硅油碱溶液B的次级水解仓，所述次级水解仓与所述辊涂设备连接，所述固液混合仓、所述初级水解仓以及所述次级水解仓之间依次通过自动下料管连通；

所述初级水解仓以及所述次级水解仓上均外接有上料管，所述上料管能够同时向所述固液混合仓、所述初级水解仓以及所述次级水解仓加入所需物料，所述固液混合仓上设置有能够向所述固液混合仓通入定量物料的定量上料筒；

所述自动下料管、所述定量上料筒以及所述上料管均与所述控制组件连接。

作为本发明的一种优选方案，所述次级水解仓内设置有液位感应器，所述液位感应器与所述控制组件通讯连接；

在所述次级水解仓内的溶液高度低于所述液位感应器时，所述液位感应器向所述控制组件发出上料讯号，所述控制组件控制所述定量上料筒、所述上料管进行单次上料，从上至下的所述自动下料管依次打开实现对所述次级水解仓的单次补料。

作为本发明的一种优选方案，所述辊涂设备包括安装在所述输送装置上的支架，所述支架横跨在所述输送装置上且能够悬空设置在所述湿板上方，所述支架内通过轴承转动安装有拉毛滚筒，所述拉毛滚筒的上方连接有出液口，所述拉毛滚筒的底部能够与所述湿板贴合设置；

所述出液口通过下料通道与所述次级水解仓连通，所述下料通道内设置有阀门，所述阀门与所述控制组件通讯连接；

所述出液口处设置有滚轴，所述滚轴的外壁与所述拉毛滚筒贴合设置，在所述拉毛滚筒滚筒时能够带动所述滚轴在所述下料通道内滚动并带动所述硅油碱溶液B从所述出液口流出，所述硅油碱溶液B被所述拉毛滚筒吸收并辊涂至所述湿板上。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明通过在湿板成型的过程中对甲基含氢硅油类防水膜进行制备，并在湿板输送的过程中实现对湿板的下护面纸的连续辊涂，且在辊涂后通过高温干燥同时获得干板以及固定在干板上的表面疏水膜，实现了在生产过程中对下护面纸的连续覆膜工艺，无需提前对护面纸进行处理，保证了石膏板的制备时间，时间成本无增加；

本发明在将甲基含氢硅油类防水膜初步辊涂至湿板上后，将湿板送入至干燥机中进行高温二次覆膜，在高温状态下湿板上的水蒸气与第一次辊涂的材料发生反应，生成固定在石膏板上的表面疏水膜能够不影响蒸气的流通同时对蒸气进行消耗，减少蒸气的堆积，提高下护面纸与石膏板板芯的连接效果；

本发明通过同时进行的石膏板生产装置与防水膜覆涂装置，并通过简单的辊涂设备将两个设备交叉在一起，实现了在石膏板生产线上对石膏板进行连续覆膜处理，动作结构简单，节省了工艺时间，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明提供纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法的流程示意图；

图2为本发明提供纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法的系统的结构示意图；

图3为本发明提供图2所示实施例中混合装置的内部结构示意图；

图4为本发明提供图2所示实施例中辊涂设备的正面局部结构示意图；

图5为本发明提供图2所示实施例中辊涂设备的局部结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-输送装置；2-混合装置；3-辊涂设备；4-干燥机；5-液位感应器；6-湿板；

201-固液混合仓；202-初级水解仓；203-次级水解仓；204-自动下料管；205-上料管；206-定量上料筒；207-搅拌桨；

301-支架；302-轴承；303-拉毛滚筒；304-出液口；305-下料通道；306-阀门；307-滚轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法，包括如下步骤：

将氢氧化钾溶于溶剂水中，得到质量分数为20％的氢氧化钾溶液；

将甲基含氢硅油投入至氢氧化钾溶液中进行第一次水解，搅拌均匀，得到硅油碱溶液A，硅油碱溶液A中含有Si-H基团，氢氧化钾溶液主要为硅油碱溶液A提供碱性环境；

将硅油碱溶液A加入至搅拌水中进行第二次水解，在碱性环境下，Si-H基团能够与溶液中的水发生水解反应，生成疏水基团Si-OH，搅拌均匀，得到硅油碱溶液B，此时硅油碱溶液B中仍有部分的未水解的Si-H基团；

上述步骤均在湿板制备的过程中进行，当硅油碱溶液B制备完成时，石膏板生产线上的湿板同时进行制备；

通过辊涂设备将硅油碱溶液B均匀地涂抹至湿板上，将湿板送入石膏板干燥机中进行高温成膜，硅油碱溶液B中剩余的Si-H基团与高温下湿板产生的水蒸气进行第三次水解，随着湿板中的水蒸气完全溢出，得到干板以及固定在干板上的表面疏水膜；

其中，第三次水解的部分Si-OH基团能够与湿板上的护面纸纸纤维结合，剩余的Si-OH基团通过自缩聚形成稳定的-Si-O-共价网络覆盖于干板表面，从而实现表面疏水膜在干板上的固定；

出干燥机的成品纸面石膏板表面滴水滴测试，可以看到水滴在纸面石膏板表面形成水珠，水珠在表面可以滚动，水珠滚过后在纸面上不留下水泽。

按表吸的测试方法测试后可以看到表面吸水量有明显降低。

在上述制备方法中，湿板的制备与烘干属于原有的制备工艺，在原有制备工艺的基础上，并不改变其工艺参数，但在湿板输送的过程中，通过一个辊涂设备将同时完成制备的防水材料辊涂至石膏板的湿板上，实现了在生产过程中对下护面纸的连续覆膜工艺，无需提前对护面纸进行处理，保证了石膏板的制备时间，时间成本无增加。

且在将甲基含氢硅油类防水膜初步辊涂至湿板上后，将湿板送入至干燥机中进行高温二次覆膜，在高温状态下湿板上的水蒸气与第一次辊涂的材料发生反应，生成固定在石膏板上的表面疏水膜，不影响蒸气的流通且能够与蒸气反应，减少蒸气的堆积，提高下护面纸与石膏板板芯的连接效果。

由于石膏板的性能如支撑性能等主要由下护面纸提供，硅油碱溶液B被辊涂至湿板的下护面纸的表面。仅将甲基含氢硅油类防水膜辊涂在下护面纸上，不仅能够对蒸发至下护面纸上的水蒸气进行吸收，使得下护面纸与石膏板的板芯连接更加紧密，起到了更佳的支撑防水效果，且能够简化膜的覆涂工艺，降低生产的成本。

随着干燥的不断进行，表面疏水膜在石膏板上不断成型，后续的水蒸气难以从下护面纸的位置排出，故在高温成膜过程中，剩余的水蒸气从湿板的底部溢出，直至湿板形成干板。所以在表面疏水膜的制备过程中，将防水膜覆涂与下护面纸上即可，双面覆涂不仅效果较差且不利于水蒸气的流出。

本发明所示的湿板为未烘干的纸面石膏板，湿板的制备、切割等不影响表面疏水膜的连续生产，故湿板的制备、切割等步骤在本发明中省略。

在第二次水解的过程中，要保证甲基含氢硅油中含有Si-OH以及尚未水解的Si-H，故第二次水解的过程中，水的含量重要，按重量比计，在第一次水解过程中，氢氧化钾溶液：甲基含氢硅油为1:5，

在第二次水解过程中，硅油碱溶液A：搅拌水为1:2。

为了区别碱性溶液的制备以及第二次水解过程，将第一次制备碱性溶液中的水称之为溶剂水，将第二次水解过程中与硅油碱溶液A发生反应的水称之为搅拌水，但溶剂水与搅拌水同属于市面上常见的水。如蒸馏水等。

从本发明的方法步骤中，可以得到表面疏水膜与石膏板是一同制备、一同成型的，故属于并线生产，且在并线生产的过程中吸收石膏板湿板上的水汽，对石膏板的生产起到有益作用。石膏板的生产市面上具有常见的设备，但本发明还需进一步公开表面疏水膜的生产与石膏板产线是如何进行有益结合，从而实现连续的生产覆膜操作。

如图2至图5所示，本发明进一步公开了一种纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法的系统，包括：

用于连续生产硅油碱溶液B的混合装置2以及用于连续输送湿板的输送装置1，混合装置2与输送装置1通过辊涂设备3连接，混合装置2将硅油碱溶液B送入至辊涂设备3中，辊涂设备3将硅油碱溶液B辊涂至位于输送装置1上的湿板的下护面纸上。

输送装置1的下游安装有干燥机4，干燥机4用于对辊涂硅油碱溶液B后的湿板进行烘干，同时硅油碱溶液B在湿板上高温成膜。

在湿板制备的过程中，混合装置2同时完成对硅油碱溶液B的制备，当湿板进入至辊涂位置时，辊涂设备3被通入硅油碱溶液B并完成对湿板上护面纸表面的辊涂工作，且此动作是连续的不间断的，在湿板被辊涂后直接进入至干燥机4中进行干燥，此时硅油碱溶液B与干燥机高温干燥湿板板芯的水蒸气发生发生，不仅能够使尚未水解Si-H与板芯蒸发出来的水分子继续水解成Si-OH，Si-OH一部分是与护面纸纤维结合将疏水基团固定到石膏板表面，另外的Si-OH通过自缩聚形成更稳定的-Si-O-共价网络覆盖于石膏板表面，最终形成石膏板表面疏水膜。且能够得到干板，此时表面疏水膜直接固定在干板上，实现了纸面石膏板表面疏水膜的连续生产。

为了防止硅油碱溶液B被用完后，还需进行换料操作，此时湿板的生产需要停机，这会造成较大的损失。故在本实施例中，还包括控制组件，控制组件能够带动混合装置2进行全自动持续生产，控制组件与混合装置2通讯连接，同时控制组件用于控制混合装置2对辊涂设备3进行连续不断地下料。

进一步地，混合装置2从上至下依次设置有用于制备氢氧化钾溶液的固液混合仓201、用于制备硅油碱溶液A的初级水解仓202以及用于制备硅油碱溶液B的次级水解仓203。

固液混合仓201上连接有用于向仓体内自动通入定量溶剂水的上料管205以及向仓体内自动通入定量氢氧化钾的定量上料筒206，上料管205与定量上料筒206均受到控制组件的控制。固液混合仓201内设置有能够对溶剂水与氢氧化钾进行搅拌的搅拌桨207，固液混合仓201的底部连接有自动下料管204，固液混合仓201能够通过自动下料管204与初级水解仓202连接，自动下料管204与控制组件通讯连接。

初级水解仓202上连接有用于向仓体内自动通入定量甲基含氢硅油的上料管205，上料管205受到控制组件的控制。初级水解仓202内设置有能够对甲基含氢硅油与氢氧化钾溶液进行搅拌的搅拌桨207，初级水解仓202的底部连接有自动下料管204，初级水解仓202能够通过自动下料管204与次级水解仓203连接，自动下料管204与控制组件通讯连接。

次级水解仓203上连接有用于向仓体内自动通入定量搅拌水的上料管205，上料管205受到控制组件的控制。次级水解仓203内设置有能够对硅油碱溶液A与搅拌水进行搅拌的搅拌桨207，次级水解仓203的底部连接有自动下料管204，次级水解仓203与辊涂设备3连接。

具体的，混合装置2的具体工作布置如下：

1、固液混合仓201上的上料管、定量上料筒206、次级水解仓203上的上料管205、初级水解仓202上的上料管205同时打开，进行上料，上料完成后均关闭；

2、固液混合仓201中的质量分数为20％的氢氧化钾溶液混合完成后，设置在固液混合仓201底部的自动下料管204打开，氢氧化钾溶液进入至初级水解仓202与甲基含氢硅油混合；

3、混合5min后，得到硅油碱溶液A，设置在初级水解仓202底部的自动下料管204打开，硅油碱溶液A进入至次级水解仓203中，与搅拌水混合；

4、混合10min后，得到硅油碱溶液B，辊涂设备3将硅油碱溶液B辊涂至湿板的上护面纸上。

在本发明中，虽然没有对各个仓体的上料管与自动下料管进行单独的命名，但很明显各个仓体中的上料管是一同工作但其中抽取的介质与介质的量不同，而自动下料管的功能相同但开关的时间不同，抽取介质的量与各自的开关时间受到控制组件的控制，控制组件可以随着湿板的运输速度等进行更改，这些参数可以根据工厂的需要自由设置。

为了控制生产成本，次级水解仓203内设置有液位感应器5，液位感应器5与控制组件通讯连接，在次级水解仓203内的溶液高度低于液位感应器5时，液位感应器5向控制组件发出上料讯号，控制组件控制定量上料筒206、上料管205进行单次上料，从上至下的自动下料管204依次打开实现对次级水解仓203的单次补料，在补料完成后次级水解仓203内的溶液高度高于液位感应器5。

在补料过程中，次级水解仓203还可以持续下料，辊涂过程连续。

进一步地，为了便于进行辊涂，辊涂设备3包括安装在输送装置1上的支架301，支架301横跨在输送装置1上且能够悬空设置在湿板上方，支架301内通过轴承302转动安装有拉毛滚筒303，拉毛滚筒303的上方连接有出液口304，拉毛滚筒303的底部能够与湿板贴合设置，在湿板移动时，拉毛滚筒303能够在摩擦力的作用下同时移动。

出液口304通过下料通道305与次级水解仓203连通，下料通道305内设置有阀门306，阀门306与控制组件通讯连接，控制组件能够控制阀门306的开合，在工作过程中，阀门306持续处于打开的状态。

出液口304处设置有滚轴307，滚轴307的外壁与拉毛滚筒303贴合设置，在拉毛滚筒303滚筒时能够带动滚轴307在下料通道305内滚动并带动硅油碱溶液B从出液口304流出，硅油碱溶液B被拉毛滚筒303吸收并辊涂至湿板上，实现对湿板的连续辊涂。

通过本实施例的纸面石膏板表面疏水膜的连续生产方法及系统，可以实现在湿板输送的过程中实现对湿板的下护面纸的连续辊涂，无需提前对护面纸进行处理，同时辊涂在石膏板上的表面疏水膜能够在不影响蒸气的流通且消耗蒸汽，减少蒸气的堆积，提高下护面纸与石膏板板芯的连接效果。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。