Сухая штукатурка (гипсокартон): история, материалы и современное производство

Основы

Сухая штукатурка — тонкие панели из гипсового листа — заменила старый метод штукатурки на лате, предоставляя более быстрое, более экономичное строительное решение по всему миру. Лист состоит из гипсового ядра, помещенного между двумя слоями специально спроектированной бумаги.

Помимо легкости установки, сухая штукатурка обеспечивает надежный огнестойкий барьер. Гипс удерживает воду в кристаллической форме — более 2 кварт (2 л) влаги на 10 кв. футов (1 м²) листа. При воздействии тепла связанная вода испаряется при 212 °F (100 °C), удерживая температуру панели стабильной до освобождения воды. Даже после ухода всей влаги гипсовое ядро остается негорючим, продолжая защищать нижележащую деревянную раму.

Гипсовая штукатурка использовалась тысячелетиями; настенные покрытия внутри Великих пирамид Египта все еще показывают отличное сохранение. Современные панели гипсокартона теперь доминируют в жилом, коммерческом и институциональном строительстве по всему миру.

Сырье

Основной ингредиент — минерал гипс (дигидросульфат кальция), легкая порода, встречающаяся в обильных залежях по всему миру. Каждая молекула содержит две молекулы воды (H₂O) и одну единицу сульфата кальция (CaSO₄) — 21 % по весу и почти 50 % по объему.

Поскольку вода заперта в кристаллической решетке, гипсу сухой при комнатной температуре. Он становится жидким только при 212 °F (100 °C), когда кристаллическая решетка разрушается, и вода превращается в пар.

Гипс, называемый гипсос древними греками, ценен за универсальность. В чистом виде он белый, но природные примеси могут давать серые, коричневые, розовые или черные оттенки. Древние ассирийцы называли его алебастром и лепили из него скульптуры. Сегодня измельченный гипс — ключевой ингредиент в зубной пасте, краске, косметике, фармацевтике, абразивных ложах для автостекла, почвенных улучшителях и даже киногенераторах «снега».

Когда гипс дробят и нагревают для удаления 75 % воды, он становится штукатурным гипсом (гипс باريس). Добавление воды дает тонкий белый порошок, который можно лепить в любую форму; после сушки он восстанавливает каменную прочность. Помимо гипсокартона, штукатурный гипс используется для скульптур, керамики, посуды, сантехники, медицинских гипсовых повязок.

Миллионы тонн гипса добывают ежегодно в Северной Америке, где гипсокартон — основное конечное применение. До 20 % используемого гипса может поступать из переработки заводских или строительных отходов. Гипс, захваченный как побочный продукт десульфурации дымовой газа на ТЭЦ, предлагает экономичный, экологически чистый сырой материал для высококачественного листа.

Два типа бумаги формируют лицевую и обратную стороны большинства гипсокартона. Оба из переработанной газеты. Слоновая лицевая бумага, при правильном грунтовании, принимает большинство красок и отделок. Серая обратная бумага может быть ламинирована с алюминиевой фольгой для создания паропроницаемого гипсокартона для ванных комнат. Специализированные сорта используют влагостойкую бумагу или высоковпитываемую бумагу для применений штукатурной штукатурки.

Процесс производства

Фабрикация гипсокартона включает сэндвич из гипсового ядра между двумя слоями бумаги, сушку продукта и резку до стандартных размеров панелей.

Смешивание добавок

• В зависимости от типа листа, небольшие количества (≤ 0,5 %) добавок смешивают с штукатурным гипсом. Крахмал улучшает адгезию бумаги; бумажная целлюлоза повышает напряженную прочность. Огнестойкие листы могут включать нераскрывшийся вермикулит или глину.
• Штукатурную смесь смешивают с водой до однородной суспензии. Асфальтовые или восковые эмульсии регулируют влагостойкость. Пенообразователь вводит воздух, получая панели > 50 % воздуха — снижая вес и облегчая установку. Стекловолокно добавляют для огнестойких листов.

Формирование сэндвича

• Суспензию лиют на разматывающийся слой бумаги, затем покрывают вторым слоем бумаги. Валы сжимают ядро до целевой толщины: 0,37 дюйма (9,5 мм), 0,5 дюйма (12,7 мм) или 0,62 дюйма (15,7 мм).

Финиш краев

• Автоматизированные линии простираются на 300–800 футов (93–247 м). По мере движения листа по конвейеру края формируют в прямые, шпоночные, скошенные, фасонированные или округленные профили в зависимости от применения.
• Лицевая бумага плотно оборачивается вокруг каждого края и запечатывается к обратной бумаге.

Резка панелей

• После застывания ядра точный нож режет непрерывную полосу на стандартные размеры панелей — обычно 48 дюймов (1219 мм) или 54 дюйма (1572 мм) в ширину, резаные на длины 8 футов (2400 мм) или 12 футов (3600 мм).

Процесс сушки

• Панели проходят через длинную сушильную печь — например, 470-футовую (143 м) газовую печь — при 500 °F (260 °C). Температура постепенно снижается за 35–40 мин, в то время как влажность и тепло жестко контролируются.

Готовый продукт

• После сушки панели проходят визуальную инспекцию, затем связывают в «пакеты» по 30–40 листов. Каждый лист маркируется UPC штрих-кодом для инвентаризации, биллинга и розничного сканирования.

Эволюция продукта

С ранне XX-векового введения гипсового листа производители постоянно уточняли продукт. В конце 1950-х стандартный лист весил 2 фунта/кв. фут (9,8 кг/м²); сегодня в среднем 1,6 фунта/кв. фут (8 кг/м²), облегчая обращение, установку и перевозку.

Огнестойкие и влагостойкие варианты появились в конце 1950-х и начале 1960-х. В 1988 году ввели потолковый лист контролируемой плотности (CD): плотный внешний слой на стандартном ядре, дающий 0,5-дюймовый (12,7 мм) лист, который лучше сопротивляется провисанию, чем 0,62-дюймовый (15,7 мм) обычный лист.

Исследования теперь фокусируются на ценности гипсокартонных отходов. В 1990 году американские свалки приняли ~1,7 млн тонн (1,5 млрд кг) обломков гипсокартона. Исследования показывают, что измельчение этих отходов для почвенных улучшений дает выгоды, сравнимые с коммерческими гипсовыми удобрениями.