專利名稱：：分散劑在含泡沫墻板中的有效用途的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及一種用于在制造墻板時控制芯部特性的方法。更具體來說，本發(fā)明涉及通過產(chǎn)生具有受控尺寸的孔隙來控制芯部強度。
背景技術(shù)：
：通常將石膏基建筑產(chǎn)品用于建筑行業(yè)。由石膏制成的墻板為阻燃性的并且可用于構(gòu)筑幾乎任何形狀的墻壁。所述墻板主要是用作內(nèi)壁和天花板產(chǎn)品。石膏還具有隔音特性。當其損壞時，相對易于修補或更換。存在多種可施用于墻板的裝飾性材料，包括油漆和墻紙。即使具有所有這些優(yōu)勢，其仍然是相對廉價的建筑材料。引起合理的墻板成本的一個原因在于，其可通過快速且有效的方法來制造。用于形成芯部的漿液包括在混合器中摻合的半水合硫酸鈣和水。當漿液排出混合器時，將由肥皂和水所產(chǎn)生的泡沬加到所述漿液中，隨后使其連續(xù)沉積于移動通過混合器的紙制面板上。將第二個紙蓋板施用于其上并且使所得組件成形為面板的形狀。半水合硫酸鈣與足量的水反應以將所述半水合物轉(zhuǎn)化成二水合硫酸鈣晶體的聯(lián)鎖基質(zhì)，從而使其凝固并且變堅硬。將由此形成的連續(xù)條帶傳送于傳動帶上直到煅燒石膏凝固，并且此后對所述條帶進行切割以形成具有所需長度的板，將所述板傳送通過干燥爐以去除過量的水分。由于這些步驟中的每一個步驟只需數(shù)分鐘，故對于任一加工步驟的較小改變都會導致生產(chǎn)工藝的總效率低下。安裝工人更喜歡輕質(zhì)板以減輕繁重的勞動。泡沫將孔隙引入石膏芯部中，從而使重量減輕，然而，如果不對孔隙的尺寸加以控制，那么可能會產(chǎn)生有問題的產(chǎn)品。極大的氣泡會引起美學問題。當許多小氣泡在芯部中留下同樣多的微小孔隙時，會使強度降低。在理想狀態(tài)下，需要大氣泡和小氣泡分布以產(chǎn)生強度高而質(zhì)量輕的板。除影響成品板的強度和質(zhì)量外，將泡沫混入石膏漿液中還會降低漿液的流動性。已知將分散劑用于石膏中將有助于使水和半水合硫酸鈣的混合物流態(tài)化，從而增加漿液的流動性。眾所周知萘磺酸鹽分散劑，但其具有有限的功效。通常將聚羧酸系物(polycarboxylate)分散劑用于水泥中，并且在較低程度上，用于石膏。當加入泡沫時，加入一種或一種以上分散劑可用于增加流動性。此外，已發(fā)現(xiàn)，將分散劑加入石膏漿液中會改變泡沫氣泡和氣泡所留下的孔隙的尺寸分布。一些分散劑會使板具有可能會引起最終用戶厭惡的異常外觀。其它分散劑會產(chǎn)生能夠降低強度的極微小氣泡。分散劑還能夠延緩石膏漿液的凝固，從而進一步使得石膏產(chǎn)品(諸如墻板)的高速生產(chǎn)復雜化。如果增加分散劑劑量以改進流動性，那么凝固時間可能增加。如果在割刀進行切割時，墻板不夠凝固，那么產(chǎn)品將無法保持其形狀并且會因切割后對其進行的加工而受到損壞。可能會需要降低生產(chǎn)線的速度以使板硬化并且保持其形狀。分散劑化學性質(zhì)、泡沫氣泡尺寸與漿液流動性之間的這種復雜關系使得難以在不明顯增加凝固時間的情況下制造出具有所需氣泡尺寸分布與流動性的石膏漿液。讓渡于KaoCorporation的美國專利第6,264,739號中公開使用穩(wěn)定泡沫的聚合分散劑以用于墻板中。這篇專利文獻描述具有2到300摩爾各自具有2到3個碳原子的氧基亞垸基的聚烷二醇單酯單體和丙烯酸重復單元。所公開的關于加入分散劑的唯一方法是通過將分散劑與表面活性劑加到石膏粉末中來進行。并未提及控制氣泡尺寸或氣泡尺寸分布以控制芯部結(jié)構(gòu)，只提及穩(wěn)定泡沫。美國專利第6，527，850號中還描述一種利用包括丙烯酸/聚醚梳狀分支共聚物的分散劑調(diào)配物的石膏組合物。這篇專利文獻教示，可能存在包括泡沫、淀粉、表面活性劑和玻璃纖維的組合物的第二潮濕部分。在實例6中，揭示使用聚羧酸系物梳狀分支共聚物和萘磺酸鹽。然而，己發(fā)現(xiàn)，如果將聚羧酸系物分散劑和萘磺酸鹽分散劑混合在一起以加到漿液混合器中，那么所述組分可能會形成凝膠，以致隨后極難將其均勻混入漿液中。分散劑組合還會產(chǎn)生具有較低流動性的漿液。因此，需要一種有效利用泡沫和分散劑獲得高強度和輕質(zhì)石膏芯部的方法。此外，所述方法應能夠在保持有效制得產(chǎn)品所需的高流動性和凝固時間的同時實現(xiàn)這一目標。
發(fā)明內(nèi)容通過本發(fā)明方法將解決這些問題和其它問題，所述方法能夠由石膏、分散劑和泡沫始終如一地制造出流動漿液，其中氣泡尺寸分布將受到控制以制造出具大氣泡和小氣泡的混合物。氣泡尺寸分布能夠在不降低漿液流動性或明顯增加凝固時間的情況下受到控制。更具體來說，在將分散劑有效用于含泡沫墻板的方法中，將灰泥與第一分散劑和第一數(shù)量的水混合以形成石膏漿液。將肥皂與第二分散劑和第二數(shù)量的水摻合以制成泡沫。隨后，將所述泡沫與所述楽液組合。不同的第一分散劑和第二分散劑和其相對量的選擇將使得能夠控制所述漿液中泡沫氣泡和石膏芯部中由此產(chǎn)生的孔隙的尺寸分布。在混合器和泡沬水中使用同一種分散劑將使所述分散劑的功效提高。對混合器中定量水與泡沫水之間不同的分散劑的選擇將使對泡沫氣泡尺寸的控制增加。氣泡尺寸分布的控制將使制造商易于制造出具有高強度和輕質(zhì)量的板，或使其能夠根據(jù)需要平衡這些特性?，F(xiàn)有技術(shù)中只教示在墻板中使用某些分散劑能夠穩(wěn)定墻板制造中所使用的泡沫。在任何已知的現(xiàn)有技術(shù)中并未教示或提出將分散劑加到泡沫水中的益處。在另一實施例中，第一和第二分散劑為同一種類型的分散劑。在這種情況下，分散劑的功效增加而不是會改變氣泡尺寸分布。將獲得與將所述總量的分散劑加到混合器中相比增加的流動性。以這種方式使用分散劑將產(chǎn)生比當將所述總量的分散劑加到混合器中所實現(xiàn)的更好的漿液流動性。甚至在將同一種分散劑加到混合器和泡沫中時，情況也是如此。改進的漿液流動性意味著，實現(xiàn)可接受的流動性所需的分散劑的量較少。保持或降低分散劑的總量還會降低明顯延緩漿液的凝固時間從而難以進行生產(chǎn)的可能性。此外，本方法的實施將使使用者具有更高的生產(chǎn)靈活性。僅僅通過改變加到泡沫水或混合器中的分散劑，能夠改變流動性或氣泡尺寸分布。工藝的改變可在泵和開關都處于適當位置后不改變現(xiàn)有設備的情況下獲得。對工藝附加額外程度的控制。圖1為用萘磺酸鹽分散劑制造的墻板中芯部氣泡分布的照片；圖2為用聚羧酸系物分散劑制造的墻板中芯部氣泡分布的照片；圖3為在泡沫水中使用萘磺酸鹽并且在混合器中的定量水中使用聚羧酸系物分散劑本發(fā)明的墻板中芯部氣泡分布的照片；和圖4繪示當使用高劑量萘磺酸鹽分散劑時形成的極大氣泡。具體實施例方式將分散劑加到混合水或定量水和泡沫水中以得到本發(fā)明的益處。分散劑的兩個部分可為同一種分散劑，然而，也優(yōu)選使用至少兩種不同的分散劑。多種分散劑可用于本發(fā)明中。聚羧酸系物分散劑是一類優(yōu)選的分散劑。更優(yōu)選聚羧酸醚分散劑。根據(jù)本發(fā)明，將一種或一種以上分散劑加到漿液中，其中將第一分散劑加到混合器中的第一部分水中，并且將第二分散劑加到泡沫水中。第一分散劑和第二分散劑視情況相同。甚至當將同一種分散劑用于定量水和泡沫水中時，仍獲得與將分散劑總量加到混合器中的定量水中相比更好的流動性。在本發(fā)明的一個實施例中，第一分散劑為產(chǎn)生較小氣泡的類型的一種分散劑，諸如2641型或PCE211型分散劑中的一種。分散劑類型將于下文中進行更詳細地定義和描述。第二分散劑為使泡沫不穩(wěn)定并且產(chǎn)生較大氣泡的分散劑，.諸如1641型分散劑或萘磺酸鹽分散劑。舉例來說，PCE211型聚合物優(yōu)選用于制造墻板的混合器中。這種聚羧酸醚具有高功效和低的凝固時間延緩，但其產(chǎn)生具有極微小孔隙的芯部。如果去除10重量％的PCE211型分散劑，并且將大約相同重量的萘磺酸鹽分散劑加入泡沫水中，那么將獲得優(yōu)選的氣泡尺寸分布。在本實施例的另一方面中，將產(chǎn)生較大氣泡的第一分散劑的第一部分(諸如萘磺酸鹽分散劑)加到混合器中的定量水中。第二分散劑為產(chǎn)生較小氣泡的聚羧酸醚分散劑，諸如2641型或PCE211型分散劑。本發(fā)明的第二個實施例將單一分散劑分成兩個部分，并且將第一部分用于定量水中且第二部分用于泡沫水中。當利用本實施例時，不存在氣泡尺寸的控制，但分散劑功效相比使用總分散劑量的功效有所增加。在混合器水和泡沫水中使用不同的分散劑可有利地使用。通過使用不同分散劑來制造漿液和泡沫可使氣泡尺寸分布最佳化。通常發(fā)現(xiàn)，當將泡沫與石膏漿液組合時，在混合器中加入一些聚羧酸系物分散劑將產(chǎn)生極小的泡沫氣泡。這些分散劑包括MELFLUX2641F、MELFLUX2651F和PCE211分散劑，其為DegussaConstructionPolymers,GmbH(TrostbergGermany)的產(chǎn)品并且是由DegussaCorp.(Kennesaw,GA)(在下文中稱為"Degussa")提供。(MELFLUX為DegussaConstructionPolymers,GmbH的注冊商標。)包括Degussa的MELFLUX1641和萘磺酸鹽分散劑在內(nèi)的其它分散劑會使泡沫不穩(wěn)定并且產(chǎn)生極大氣泡。適當萘磺酸鹽分散劑的實例包括GEOSpecialtyChemicals,Ambler,PA的DILOFLO或DowChemicalCo"Midland,MI的DAXAD。漿液中所使用的稱為"PCE211型"的一類優(yōu)選的聚羧酸醚分散劑包括兩個重復單元。PCE211型分散劑的其它細節(jié)將公開于2005年6月14日申請的標題為"GypsumProductsUsingaTwo-RepeatingUnitDispersantandMethodforMakingThem"的美國專禾ll申請案第11/152,418號;同時申請的且標題為"GypsumProductsUsingaTwo-RepeatingUnitDispersantandMethodforMakingThem"的美國專利申請案第11/xxx，xxx號(代理人參考案號2033.75332);2005年6月14日申請的且標題為"Polyether-ContainingCopolymer"的美,專利申請案第11/152，678號；和同時申請的標題為"Polyether-ContainingCopolymer"的美國專利申請案第11/xxx，xxx號(代理人參考案號DCP3)中，所有專利都于先前以引用的方式并入本文中。第一個重復單元為烯系不飽和單羧酸重復單元、其酯或鹽，或烯系不飽和硫酸重復單元或其鹽。優(yōu)選的重復單元包括丙烯酸或甲基丙烯酸。單價鹽或二價鹽都適于取代酸基中的氫。所述氫還可經(jīng)烴基置換以形成酯。第二個重復單元滿足式I，——H2C——CR2—,OR且RM打生自式II的不飽和(聚)烷二醇醚基團<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>參看式I，烯基重復單元視情況在聚合物主鏈與醚鍵之間包括d到C3烷基。p的值為0到3的整數(shù)，包括邊界在內(nèi)。優(yōu)選p為0或l。Fe為氫原子或脂肪族d到C5烴基，其可為直鏈、支鏈、飽和或不飽和烴基。優(yōu)選的重復單元的實例包括丙烯酸和甲基丙烯酸。式II的聚醚基團含有多個由氧原子連接的C2-C4烷基，包括至少兩個不同的垸基。m和n為2到4的整數(shù)，包括邊界在內(nèi)，且優(yōu)選m和n中至少一個為2。x和y為55到350的整數(shù)，包括邊界在內(nèi)。z的值為0到200，包括邊界在內(nèi)。尺3為未經(jīng)取代或經(jīng)取代的芳基且優(yōu)選苯基，并且R"為氫或脂肪族C!到C2Q烴基、環(huán)脂族C5到C8烴基、經(jīng)取代C6到d4芳基或符合式m(a)、III(b)和III(c)中至少一個的基團<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>在以上式中，W和W彼此獨立地表示院基、芳基、芳烷基或垸基芳基。W為二價烷基、芳基、芳烷基或垸基芳基。此類聚合物是由Degussa以PCE211分散劑系列銷售。這一系列中已知可用于墻板的其它聚合物包括PCElll。有關PCE211型分散劑的其它教示公開于2005年6月14日申請的標題為"Polyether-ContainingCopolymer"的美國專利申請案第11/152,678號中。所述分散劑的分子量優(yōu)選為約20,000到約60,000道爾頓(Dalton)。意外地是，已發(fā)現(xiàn)較低分子量的分散劑引起比分子量高于60,000道爾頓的分散劑短的凝固時間延緩。一般說來，導致總分子量增加的較長側(cè)鏈長度會提供較好的可分散性。然而，用石膏進行的試驗表明，當分子量高于60,000道爾頓時，分散劑的功效將降低。已知有用的其它分散劑("2641型")公開于以引用方式并入本文的美國專利第6,777,517號中。所述分散劑優(yōu)選包括式IV(a)、IV(b)和IV(c)中所示的至少三個重復單元<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>在這種情況下，存在丙烯酸和順丁烯二酸重復單元，得到較高的酸基與乙烯基醚基團比率。Ri表示氫原子或具有1到20個碳原子的脂肪族烴基。X表示OM，其中M為氫原子、單價金屬陽離子、銨離子或有機胺基。W可為氫、具有1到20個碳原子的脂肪族烴基、具有6到14個碳原子的環(huán)脂族烴基，所述基團可經(jīng)取代。W為氫或具有l(wèi)到5個碳原子的脂肪族烴基，所述烴基視情況為直鏈或支鏈、飽和或不飽和烴基。R4為氫或甲基，這取決于結(jié)構(gòu)單元為丙烯酸還是甲基丙烯酸。p可為0到3。m為2到4的整數(shù)，包括邊界在內(nèi)，且n為0到200的整數(shù)，包括邊界在內(nèi)。這一家族的分散劑是由Degussa以MELFLUX2641F、MELFLUX2651F和MELFLUX2500L分散劑銷售。2641型分散劑在石膏漿液中的用途描述于2005年6月14日申請的標題為"FastDryingWallboard"的美國專利申請案第11/152,661號中，所述專利已于先前以引用的方式并入。另一優(yōu)選分散劑是由Degussa以MELFLUX1641("1641型")銷售。如式V所示，這是另一主要由兩種組分構(gòu)成的分散劑。這種分散劑主要是由兩個重復單元構(gòu)成，其中一個為乙烯基醚且另一個為乙烯基酯。在式V中，m和n為各組分重復單元的摩爾比，所述重復單元可沿聚合物鏈隨機定位。單體聚合是由所屬領域技術(shù)人員已知的任何方法進行。制備聚合物的一種優(yōu)選方法教示于以引用方式并入本文的美國專利第6,777,517號中。這些分散劑特別適用于石膏。不希望受理論束縛，但相信酸重復單元與石膏晶體結(jié)合，而第二個重復單元的聚醚長鏈執(zhí)行分散功能。由于其具有比其它分散劑低的延緩性，故其對于石膏產(chǎn)品(諸如墻板)的制造過程具有較少破壞性。這種分散劑是以任何有效的量使用。在很大程度上，所選擇的分散劑的量視漿液的所需流動性而定。當水量減少時，需要較多的分散劑來維持恒定的漿液流動性。優(yōu)選以灰泥的干重計，所使用的分散劑的總量為約0.01%到約0.5%。更優(yōu)選以灰泥的干重計，分散劑是以約0.05%到約0.2%的量使用。在測量液體分散劑時，在計算分散劑劑量時只考慮聚合物固體，但當計算水/灰泥比時，需考慮分散劑中的水。在使用發(fā)泡劑以在含凝固石膏產(chǎn)品中產(chǎn)生孔隙從而提供較輕的重量的本發(fā)明的實施例中，可使用已知可用于制備泡沫凝固石膏產(chǎn)品的任何常規(guī)發(fā)泡劑。許多這類發(fā)泡劑已眾所周知并且易于購得，例如GEOSpecialtyChemicals,Ambler，PA的HYONIC系列肥皂。用于制備泡沫石膏產(chǎn)品的泡沫和優(yōu)選方法公開于美國專利第5,683,635號中，所述專利是以引用的方式并入本文中。如果將泡沫加到產(chǎn)品中，那么視情況使聚羧酸系物分散劑在工業(yè)用水與泡沬水之間分配，隨后其加入半水合硫酸鈣中。石膏漿液還視情況包括一種或一種以上增強聚羧酸系物分散劑作用的改性劑。本文所使用的具兩個重復單元的分散劑特別易于受改性劑的影響。優(yōu)選的改性劑包括水泥、石灰、生石灰或氧化鈣、消石灰(也稱為氫氧化鈣)、蘇打粉(也稱為碳酸鈉)、碳酸鉀(也稱為苛性鉀)和其它碳酸鹽、硅酸鹽、膦酸鹽和磷酸鹽。當使用改性劑時，將提高分散劑的功效從而達成新的流動性水平，或可降低聚羧酸系物分散劑的量以降低聚羧酸系物的費用。有關改性劑和其用途的其它信息可見于2005年6月14日申請并且先前以引用的方式并入的標題為"ModifiersForPolycarboxylateDisperants"的美國專利申請案CIOTCIC-OIH」cHoIIp12213HHHCICIOTC—C-OTCH-GIG—b一一Io+-EN第11/152,317號中。改性劑是以任何適當?shù)牧坑糜谑酀{液中。優(yōu)選以干灰泥計，改性劑是以約0.01重量％到約2重量％的量使用。更優(yōu)選地，改性劑是以約0.03%到約0.5%且甚至更優(yōu)選約0.05%到約0.5%的量使用。向漿液中加入任何量的制得可流動的漿液的水。將要使用的水量將根據(jù)需使用水的應用、所使用的確切分散劑、灰泥的特性和所使用的添加劑而顯著變化。墻板中水與灰泥的比率("WSR")以灰泥的干重計優(yōu)選為約0.1到約0.8。通常優(yōu)選約0.2到約0.6的WSR。地板組合物優(yōu)選使用約0.17到約0.45、優(yōu)選約0.17到約0.34的WSR。可模制或可澆注產(chǎn)品優(yōu)選使用WSR為約0.1到約0.3、優(yōu)選約0.16到約0.25的水。在實驗室試驗中，基于PCE211型分散劑的適度加入，WSR可降低到O.l或更低。用于制造漿液的水應盡可能純以最佳控制漿液與凝固石膏的特性的。眾所周知，鹽和有機化合物會改變漿液的凝固時間，由加速劑到凝固抑制劑變化很大。當形成二水合物晶體的聯(lián)鎖基質(zhì)時，一些雜質(zhì)會導致結(jié)構(gòu)的不規(guī)則，從而降低凝固產(chǎn)品的強度。因此，通過使用盡可能無污染的水來增強產(chǎn)品的強度和一致性。己發(fā)現(xiàn)，如果在將改性劑暴露于分散劑之前，將灰泥暴露于分散劑，那么將使所述改性劑具有較小功效。優(yōu)選將改性劑和分散劑預先溶解于定量水中，形成溶液。改性劑和分散劑是以任何次序依次或基本同時加入。形成溶液后，將灰泥與所述溶液混合，從而使灰泥同時暴露于分散劑與改性劑。當改性劑與分散劑都為干燥形式時，可將其混合在一起并且與干灰泥一起加入。用于將改性劑、分散劑和灰泥組合的優(yōu)選方法進一步描述于先前以引用的方式并入的標題為"MethodofMakingaGypsumSlurrywithModifiersandDispersants"的美國專利申請案第11/152,323號(代理人參考案號2033.73064)中。在另一實施例中，將改性劑與一部分定量水混合以形成改性劑漿液。隨后，將改性劑漿液同時或依次與其余定量水和分散劑混合，以形成這三種組分的溶液。在任一情況中，都是在引入干組分之前，將改性劑與分散劑摻合于定量水中。灰泥(也稱為半水合硫酸鈣或煅燒石膏)是以至少50%干材料的量存在。優(yōu)選灰泥的量為至少80%。在許多墻板調(diào)配物中，干組分材料為超過90%或甚至95%的半水合硫酸鈣。煅燒方法并不重要，并且a或卩煅燒灰泥都極為適合。還涵蓋使用硫酸鈣無水石膏，但優(yōu)選其以小于20%的較少量使用。不同來源的灰泥包括不同量和不同類型的鹽和雜質(zhì)。當灰泥中具有較高濃度的天然存在的鹽時，本發(fā)明的漿液具有較小功效。低鹽灰泥定義為具有小于300ppm(partspermillion)的可溶性鹽的灰泥。包括具有至少600ppm可溶性鹽的灰泥在內(nèi)的高鹽含量灰泥極有可能會干擾改性劑的作用。Southard,OK、LittleNarrows,NovaScotia、FortDodge，IA、Sweetwater,TX、PlasterCity,CA和許多其它地方的石膏礦床滿足這一優(yōu)先選擇。在本發(fā)明的一些實施例中，石膏漿液中包括添加劑以改變成品的一種或一種以上特性。添加劑是以所屬領域已知的方式和量使用。通常，這些添加劑和其它添加劑為固體、粉末或顆粒的形式，并且在混合漿液之前將其加到干組分中。濃度是以每1000平方英尺("MSF")成品板的量記錄。淀粉是以約3到約20lb/MSF(14.6到97.6g/m2)的量使用以增加紙粘結(jié)并強化產(chǎn)品。視情況向漿液中加入多達11Ib/MSF(54g/m2)的量的玻璃纖維。還將多達15lb/MSF(73.2g/m2)的紙纖維加到漿液中。向石膏漿液中加入多達90lb/MSF(0.439kg/m2)的量的蠟乳液以改進成品石膏板的耐水性。在一些實施例中，將三偏磷酸鹽化合物加到石膏漿液中以增強產(chǎn)品的強度并且提高凝固石膏的抗下垂性(sagresistance)。優(yōu)選三偏磷酸鹽化合物的濃度以煅燒石膏的重量計為約0.07%到約2.0%。包括三偏磷酸鹽化合物在內(nèi)的石膏組合物公開于美國專利第6,342,284號和第6,632,550號中，兩個專利都是以引用的方式并入本文中。示范性三偏磷酸鹽包括三偏磷酸鈉鹽、鉀鹽或鋰鹽，諸如購自Astaris,LLC,St.Louis，MO的鹽。當三偏磷酸鹽和石灰或增加漿液pH值的其它改性劑一起時，必須小心操作。在高于約9.5的pH值下，三偏磷酸鹽增強產(chǎn)品的能力喪失，并且使?jié){液嚴重延緩。在石膏漿液的特定應用中通常還將其它添加劑加到所述漿液中。加入緩凝劑(多達約2lb/MSF(9.8g/m2))或干燥加速劑(多達約35lb/MSF(170g/m2))以改變水合反應發(fā)生的速率。"CSA"是一種凝固加速劑，其包含與5%糖共研磨并且加熱到250下(121°C)以使糖焦糖化的95餳的二水合硫酸鈣。CSA購自USGCorporation,Southard,OKplant并且根據(jù)以引用的方式并入本文中的美國專利第3,573,947號制造。硫酸鉀為另一種優(yōu)選的加速劑。HRA為與糖以每100磅二水合硫酸鈣約5到25磅糖的比率新鮮研磨的二水合硫酸鈣。其在美國專利第2,078,199號中得以進一步描述，所述專利是以引用的方式并入本文中。這兩種物質(zhì)都為優(yōu)選的加速劑。稱為濕石膏加速劑或WGA的另一種加速劑也為優(yōu)選的加速劑。關于濕石膏加速劑的用途和其制造方法的描述公開于美國專利第6,409,825號中，其是以引用的方式并入本文中。這種加速劑包括至少一種選自由有機膦化合物、含磷酸鹽化合物或其混合物組成的群組的添加劑。這種特別的加速劑展現(xiàn)出相當長的壽命并且隨時間變化仍保持其有效性，因此能夠制造所述濕石膏加速劑，在使用前可將其存儲并且甚至將其運輸一段較長的距離。濕石膏加速劑是以在每1000平方英尺板產(chǎn)品約5到約80磅(24.3到390g/m2)范圍內(nèi)的量使用。在本發(fā)明的一些實施例中，石膏衆(zhòng)液中包括添加劑以改變成品的一種或一種以上特性。添加劑是以所屬領域已知的方式和量使用。濃度是以每1000平方英尺成品板("MSF")的量記錄。淀粉是以約3到約201b/MSF(14.6到97.6g/m2)的量使用以增加紙粘結(jié)并強化產(chǎn)品。視情況向漿液中加入至少11lb/MSF(54g/m2)的量的玻璃纖維。還將多達151b/MSF(73.2g/m勺的紙纖維加到漿液中。向石膏漿液中加入多達90lb/MSF(0.4kg/m2)的量的蠟乳液以改進成品石膏板的耐水性。在使用發(fā)泡劑以在含凝固石膏產(chǎn)品中產(chǎn)生孔隙從而提供較輕質(zhì)量的本發(fā)明的實施例中，可使用已知可用于制備泡沫凝固石膏產(chǎn)品的任何常規(guī)發(fā)泡劑。許多這類發(fā)泡劑已眾所周知并且易于購得，例如GEOSpecialtyChemicals,Ambler，PA的HYONIC系列肥皂產(chǎn)品。用于制備泡沫石膏產(chǎn)品的泡沫和優(yōu)選方法公開于美國專利第5,683,635號中，所述專利是以引用的方式并入本文中。墻板的其它可能添加劑為殺蟲劑以減少霉、霉菌或真菌的生長。視所選擇的殺蟲劑和墻板的預期用途而定，可將殺蟲劑加到覆蓋層、石膏芯部或二者中。殺蟲劑的實例包括硼酸、羥基吡啶硫酮鹽和銅鹽?？蓪⑾x劑加到覆蓋層或石膏芯部中。當使用時，殺蟲劑是以小于500ppm的量用于覆蓋層中。此外，石膏組合物視情況可包括淀粉，諸如預膠質(zhì)化淀粉或經(jīng)酸改性的淀粉。包括預膠質(zhì)化淀粉將會增加凝固且干燥的石膏模的強度，并且在水分增加(例如，對于高的水與煅燒石膏比率來說)的條件下使紙分層的風險最小化或能夠使該風險得以避免。所屬領域技術(shù)人員將了解在至少約185下(85°C)的溫度下的水中預膠質(zhì)化生淀粉(例如，烹飪用生淀粉)的方法或其它方法。預膠質(zhì)化淀粉的適當實例包括(但不限于)購自LauhoffGrainCompany的PCF1000淀粉，和都購自ArcherDanielsMidlandCompany的AMERIKOR818和HQMPREGEL淀粉。如果包括預膠質(zhì)化淀粉，那么所述預膠質(zhì)化淀粉是以任何適當?shù)牧看嬖凇Ｅe例來說，如果包括預膠質(zhì)化淀粉，那么可將其加到用于形成凝固石膏組合物的混合物中，因此所述預膠質(zhì)化淀粉以凝固石膏組合物的重量計是以約0.5%到約10%的量存在。對于芯部強度來說，還視情況加入淀粉，諸如USG95(UnitedStatesGypsumCompany,Chicago,IL)。需要時，可使用其它已知的添加劑以改變產(chǎn)品的特定特性。使用糖(諸如右旋糖)來改進板末端處紙的粘結(jié)。對于耐水性來說，可使用蠟乳液或聚硅氧烷。如果需要剛度，那么通常加入硼酸。通過加入蛭石可改進阻燃性能。這些添加劑和其它己知的添加劑都可用于本發(fā)明的漿液和墻板調(diào)配物中。在操作過程中，使灰泥向著混合器移動。在進入混合器之前，將干添加劑(諸如淀粉或凝固加速劑)加到粉末狀石膏中。通過單獨管線將一些添加劑直接加到混合器中。在下文所述的實例中使用本方法加入三偏磷酸鹽。還可將其它添加劑加到水中。這對于添加劑為液體形式的情況特別便利。對于大部分添加劑來說，對于將添加劑放到漿液中并無任何特殊要求，并且可使用任何便利設備或方法來加入所述添加劑。然而，當使用本發(fā)明的分散劑時，在加入灰泥之前將分散劑的第一部分加到水中就顯得極為重要。當考慮其它來源的水時，以滿足目標水與灰泥比率所需的速率將定量水或補充水加到混合器中。如果使用一種或一種以上改性劑，還在加入灰泥之前將改性劑加入水中。在將分散劑的第一部分和改性劑組合之后，將灰泥加到所得溶液中。同時，通過將肥皂、分散劑的第二部分和第二水部分組合來產(chǎn)生泡沫。隨后在通過軟管或斜槽將泡沫從混合器中引出后，將其注入移動的石膏漿液中。泡沫環(huán)(foamring)是一種具有沿垂直于軟管軸之環(huán)排列的多個孔口從而在泡沫經(jīng)過泡沫環(huán)時在壓力下迫使泡沫進入石膏漿液中的裝置。在將泡沫與漿液混合在一起后，使所得漿液向傳送帶移動并且將其倒在所述傳送帶上，傳送帶與一種飾面材料排成一行。將一片飾面材料放在漿液上，從而形成在兩片飾面材料之間具有漿液的夾層結(jié)構(gòu)。將所述夾層結(jié)構(gòu)饋入成形板中，所述成形板的高度將確定板厚。接下來，用切割刀將連續(xù)夾層結(jié)構(gòu)切成適當?shù)拈L度，通常為8英尺到12英尺。隨后將所述板移到干燥爐中干燥。干燥爐中的溫度通常在450T到最高500下的范圍內(nèi)。優(yōu)選干燥爐中具有3個到3個以上溫度區(qū)。在接觸潮濕板的第一區(qū)中，溫度增加到最高溫度，而在后兩個區(qū)中，溫度緩慢降低。第一區(qū)中的送風機定位于所述區(qū)的出口處，在與板行進方向相反的方向上吹入空氣。在第二區(qū)和第三區(qū)中，送風機位于所述區(qū)的進口處，在與板行進平行的方向上導入熱空氣。在最后一區(qū)中較不劇烈的加熱將防止煅燒所述板的干區(qū)，產(chǎn)生弱的紙粘結(jié)。干燥爐中典型的停留時間為約40分鐘，但所述時間將視生產(chǎn)線能力、板的濕度和其它因素而變化。在下文的實例中，使用坍落度試驗來測量樣本的流動性，同時使用變硬時間和Vicat凝固時間來比較各種組合物的凝固時間。對所有干組分進行稱重并且將其干拌摻合在一起。為準確起見，通過失重補償進料器將干組分傳遞到混合器中。對精確調(diào)配物中的液體組分進行稱重并且通過蠕動泵將其計量到連續(xù)混合器中。將漿液樣本倒入放在塑料板上的2"x4"(5cmx10cm)的圓筒中，略微溢出圓筒。從頂部刮平過多的材料，隨后將圓筒平穩(wěn)地提起，使?jié){液流出底部，形成餅。在成90°的兩個方向上測量(±1/8")所述餅，并且將平均值記錄為餅的直徑。在垂直方向上將300g的Vicat針拉過漿液餅。持續(xù)這一程序直到漿液無法閉合當所述針穿過塊狀物時所述針所留下的溝槽時為止。記錄從首先自混合器排放物中收集漿液的時間開始的變硬時間。所提及的凝固時間是指根據(jù)ASTMC-472(以引用的方式并入本文中)的Vicat凝固時間。Vicat時間是從首先自混合器排放物中收集漿液的時間開始。實例1使液體聚羧酸系物分散劑在泡沫水與定量水之間分配。如表1所示，加入總共14克液體分散劑。所述分散劑為40%的固體和60%水。以干灰泥計以0.20%的比例將干CSA加速劑加到灰泥中。泡沫是加到水中的1%的PFM肥皂和由表1所示量的液體分散劑制成?？紤]到分散劑中所存在的水，使用總共148克水來制造泡沫。根據(jù)表l，將液體分散劑加到定量水中以得到總共852克水。向所述液體中加入灰泥并且摻合以制得均勻漿液。將泡沫加到所述漿液中。對所得漿液進行試驗，將試驗結(jié)果展示于表I中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>*沒有得到數(shù)據(jù)。如通過所述樣本中餅尺寸增加所證實，當將15%的分散劑加到泡沫水中時，流動性顯著增加。盡管不如15%分散劑顯著，但當將26%和35%分散劑加到泡沫水中時，也觀察到餅尺寸的增加。實例2在工業(yè)試驗中，將兩種不同的分散劑加到混合器和/或泡沫水中。工廠是以每MSF板1795磅(7989kg)運行。濕石膏加速劑和HRA都是以表IIA和IIB中所示的量加入以保持切割刀切割時50%凝固。表IIA和IIB還展示所加入的分散劑的類型和量，以及對落度和有關氣泡分布的觀察結(jié)果。表II中所記錄的分散劑的量是以灰泥的干重計。凝固加速劑是以lbs/MSF(g/m2)記錄。表IIA樣本MN0混合器中的2110.1250.150.150.20混合器中的NS0.00.00.00.0泡沫中的NS0.00.00.0230.035WGA42(185)42(185)42(185)42.4(186)股A4(17.6)6(26.4)6(26.4)10(44)總水量1051lb(478kg)10121b(460kg)1012lb(460kg)■lb(409kg)坍落度7"(17.8cm)6.5"(16.5cm)6.5"(16.5cm)6.75"(17.1cm)氣泡小，均勻小，均勻尺寸分布尺寸分布表IIB樣本PQ混合器中的2110.00.0混合器中的NS0.140.12泡沫中的NS0.00.0WGA38(167)37.8(闊HRA04(17.6)總水量1181lb(537kg)1173lb(587kg)坍落度7.375"(18.7cm)8.25"(21.0cm)氣泡尺寸分布尺寸分布在此工業(yè)試驗中，將兩種不同的分散劑類型用于混合器和泡沫水中，并且將所制造的板切開以檢查芯部中氣泡的尺寸。樣本L和M只在混合器中使用聚羧酸系物分散劑。如圖2所示，所形成的氣泡小且尺寸接近均勻。在樣本N和O中，將萘磺酸鹽分散劑加到泡沫水中，出現(xiàn)如圖3所示的氣泡尺寸分布的改變。當在樣本P和Q中將萘磺酸鹽只加到混合器中時，氣泡尺寸分布再次改變，與圖l所示的分布類似。圖4中的墻板芯部是使用與樣本P和Q相同的組分和相同的方法制成，但萘磺酸鹽是以0.21%的劑量加入。實例3分散劑在混合器與泡沫水之間分割的影響將在工廠試驗中進行進一步研究。如表m中所述，將液體聚羧酸系物分散劑MELFLUX2500L("2500L")加到混合器或泡沫水中。分散劑的量是基于固體記錄，同時在計算漿液中所存在的總水量時，需考慮液體分散劑中所包括的水量?；夷嗍且?235磅/MSF的速率利用。分散劑的量和放置以及所加入的水、所使用的加速劑的總量和產(chǎn)品坊塌度都展示于表III中。表ni<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>比較這些試運行可確定當使相同分散劑在混合器與泡沫水之間分割時、甚至當分散劑的總量實質(zhì)相同時流動性的增加。甚至當定量水減少361bs/MSF時，坍落度試驗中仍存在餅尺寸的增加。盡管已展示和描述控制石膏漿液中泡沫氣泡尺寸分布的方法的特定實施例，但所屬領域技術(shù)人員應了解，在不偏離本發(fā)明的較廣泛方面和如以下權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的情況下，可對本發(fā)明進行修改和變更。權(quán)利要求1.一種將泡沫和分散劑用于石膏漿液中的方法，其包含將灰泥、第一分散劑和第一數(shù)量的水混合以形成石膏漿液；將肥皂、第二分散劑和第二數(shù)量的水摻合以制成泡沫；和將所述泡沫與所述漿液組合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一分散劑和所述第二分散劑為同一種分散劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一分散劑為聚羧酸醚分散劑且所述第二分散劑為萘磺酸鹽分散劑。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一分散劑為萘磺酸鹽分散劑且所述第二分散劑為聚羧酸醚分散劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二分散劑為聚羧酸醚分散劑，其包含乙烯基醚重復單元和包含由順丁烯二酸、順丁烯二酸酐、其酯和鹽組成的群組的至少一種的重復單元。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二分散劑使所述泡沫不穩(wěn)定從而產(chǎn)生較大氣泡。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二分散劑的量占所述第一分散劑和所述第二分散劑總重量的約10重量％到約15重量％。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述組合步驟包含通過泡沫環(huán)將泡沫引入所述漿液中。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述混合步驟包含將所述灰泥加到所述溶液前，將所述第一分散劑和改性劑加到所述第一數(shù)量的水中以形成溶液。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述改性劑是選自由水泥、石灰、硅酸鹽、碳酸鹽和磷酸鹽組成的群組中的至少一種改性劑。11.一種在石膏墻板芯部中有效利用分散劑的方法，其包含-將灰泥、第一分散劑和第一數(shù)量的水混合以形成石膏漿液；將肥皂、第二分散劑和第二數(shù)量的水摻合以制成泡沫；將所述泡沫與所述漿液組合；將所述漿液倒于飾面材料上；使所述漿液成形為面板；和使所述石膏漿液凝固，從而形成所述墻板芯部。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一分散劑和所述第二分散劑為同一種分散劑。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一分散劑為聚羧酸醚分散劑且所述第二分散劑為萘磺酸鹽分散劑。14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一分散劑為萘磺酸鹽分散劑且所述第二分散劑為聚羧酸醚分散劑。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述混合步驟另外包含將所述第一分散劑、所述第一數(shù)量的水和改性劑混合。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述改性劑是選自由水泥、石灰、硅酸鹽、碳酸鹽和磷酸鹽組成的群組中的至少一種改性劑。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第二分散劑的量占所述第一分散劑和所述第二分散劑總重量的約10重量％到約15重量％。全文摘要分散劑在含泡沫墻板中的有效用途是由以下方法所實現(xiàn)其中將灰泥與第一分散劑和第一數(shù)量的水混合以形成石膏漿液。將肥皂與第二分散劑和第二數(shù)量的水摻合以制成泡沫。隨后，將所述泡沫與所述漿液組合。選擇不同的第一分散劑和第二分散劑和其相對量使得能夠控制所述漿液中所述泡沫氣泡和所述石膏芯部中由此產(chǎn)生的孔隙的尺寸分布。在混合器和泡沫水中使用同一種分散劑使所述分散劑的功效增強。文檔編號C04B16/08GK101528627SQ200680020274公開日2009年9月9日申請日期2006年6月13日優(yōu)先權(quán)日2005年6月14日發(fā)明者劉清霞,戴維·R·布萊克本,斯圖爾特·欣肖,邁克爾·P·謝克申請人:美國石膏公司