專利名稱：高淀粉輕質(zhì)石膏墻板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備含有預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑的石膏漿液的方法，和由所述石膏漿液制得的產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種增加包括墻板在內(nèi)的含石膏產(chǎn)品的干強(qiáng)度的方法，其是通過在用于制造所述產(chǎn)品的漿液中使用與預(yù)膠質(zhì)化淀粉組合的萘磺酸鹽分散劑來進(jìn)行。
背景技術(shù)：
石膏(二水合硫酸鈣)的某些特性使其非常適合用于制造工業(yè)和建筑產(chǎn)品，諸如石膏墻板。石膏是一種蘊(yùn)藏豐富并且通常極為廉價(jià)的原材料，通過脫水和再水合的過程，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行澆注、模制或另外使其形成有用的形狀。制造石膏墻板和其它石膏產(chǎn)品的基本材料是通常稱為“灰泥”的半水合形式的硫酸鈣(CaSO4 ·1/2Η20)，它是通過加熱轉(zhuǎn)化二水合形式的硫酸鈣(CaSO4 · 2Η20)，由去除其1-1/2個(gè)水分子得到。常規(guī)的含石膏產(chǎn)品(諸如石膏墻板)具有多種益處，諸如成本低和易于加工，但當(dāng)切割或鉆開所述產(chǎn)品時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的石膏粉塵。已使用淀粉作為用于制造所述產(chǎn)品的漿液中的成分來實(shí)現(xiàn)對(duì)制造含石膏產(chǎn)品的方法的多種改進(jìn)。淀粉可增加包括石膏墻板在內(nèi)的含石膏產(chǎn)品的抗彎強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。已知的石膏墻板含有小于約lOlbs/MSF含量的紙板淀粉(board starch)。還需要在含有預(yù)膠質(zhì)化淀粉的石膏漿液中使用大量的水以便確保所述漿液的適當(dāng)流動(dòng)性。不幸的是，大部分的水最終都必須通過加熱來分離去除，這一步驟因加熱過程中所用的燃料具有較高成本而顯得代價(jià)太大。加熱步驟還相當(dāng)費(fèi)時(shí)。已發(fā)現(xiàn)，使用萘磺酸鹽分散劑能夠增加漿液的流動(dòng)性，從而克服需水的問題。此外，還發(fā)現(xiàn)，如果使用量足夠高，那么萘磺酸鹽分散劑能夠與預(yù)膠質(zhì)化淀粉交聯(lián)以在干燥后結(jié)合石膏晶體，從而增加石膏復(fù)合物的干強(qiáng)度。過去，并未認(rèn)識(shí)到三偏磷酸鹽能夠影響石膏漿液的需水量。然而，本發(fā)明的發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，在特定分散劑的存在下，將三偏磷酸鹽的含量增加到目前尚未知的程度甚至在高淀粉含量的存在下仍可能會(huì)實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臐{液流動(dòng)性，和出人意料地降低的水量。當(dāng)然，由于增加三偏磷酸鹽含量隨之減少了燃料的使用以及與隨后去除水的處理步驟相關(guān)的處理時(shí)間，故而變得特別合乎需要。由此，本發(fā)明的發(fā)明者還發(fā)現(xiàn)，通過在用于制造石膏板的漿液中使用與預(yù)膠質(zhì)化淀粉組合的萘磺酸鹽分散劑將能夠增加所述墻板的干強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明大體來說包含一種包括灰泥、萘磺酸鹽分散劑和預(yù)膠質(zhì)化淀粉的漿液。以干灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑是以約O. I重量％ -3. O重量％的量存在。以所述調(diào)配物中干灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉是以至少約O. 5重量％多達(dá)約10重量％的量存在。其它漿液添加劑可包括加速劑、粘合劑、紙纖維或玻璃纖維和其它已知的組分。本發(fā)明還包含用所述漿液制成的含石膏產(chǎn)品。本發(fā)明還包含一種包括灰泥、三偏磷酸鹽、萘磺酸鹽分散劑和預(yù)膠質(zhì)化淀粉的漿液。以干灰泥的重量計(jì)，所述三偏磷酸鈉是以至少約O. 12重量％的量存在。在優(yōu)選實(shí)施例中，以干灰泥的重量計(jì)，所述三偏磷酸鹽是以約O. 12-0. 4重量％的量存在。以干灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑是以約O. I重量％ -3. O重量％的量存在。以所述調(diào)配物中干灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉是以至少約O. 5重量％多達(dá)約10重量％的量存在。其它漿液添加劑可包括加速劑、粘合劑、紙纖維或玻璃纖維和其它已知的組分。本發(fā)明還包含用所述漿液制成的含石膏產(chǎn)品。優(yōu)選的含石膏產(chǎn)品為石膏墻板。在本實(shí)施例中，本發(fā)明構(gòu)造包含形成于兩個(gè)大體平行的蓋板之間的凝固石膏組合物的石膏墻板，所述凝固石膏組合物是使用由水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑構(gòu)成的含石膏漿液制成。含石膏漿液可視情況含有三偏磷酸鹽，例如三偏磷酸鈉。根據(jù)本發(fā)明制成的這種石膏墻板具有高強(qiáng)度，但重量比常規(guī)板輕得多。此外，當(dāng)切割、鋸開、扳斷或鉆開根據(jù)本發(fā)明制成的墻板時(shí)，將產(chǎn)生少得多的粉塵。在另一實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種通過混合包含水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑的含石膏漿液來制造石膏墻板的方法，其中以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉是以至少約O. 5重量％多達(dá)約10重量％的量存在。將所得的含石膏漿液沉積于第一個(gè)紙蓋板上，并且將第二個(gè)紙蓋板放到已沉積的漿液上以形成石膏墻板。當(dāng)含石膏漿液硬化到足以進(jìn)行切割后，對(duì)石膏墻板進(jìn)行切割，并且干燥所得到的石膏墻板。含石膏漿液可視情況含有三偏磷酸鹽，例如三偏磷酸鈉。還可將其它常用成分用于漿液中，包括(適當(dāng)時(shí))加速齊U、粘合劑、紙纖維、玻璃纖維和其它已知的成分。通常還加入肥皂泡沫以減小最終的石膏墻板產(chǎn)品的密度。


無
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供由含有灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑的含石膏漿液制成的含石膏成品。以干灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑是以約O. I重量％ -3. O重量％的量存在。以所述調(diào)配物中干灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉是以至少約O. 5重量％多達(dá)約10重量％的量存在。所述漿液中可使用的其它成分包括粘合劑、紙纖維、玻璃纖維和加速劑。通常還將肥皂泡沫加入新調(diào)配的含石膏漿液中，以降低最終的含石膏產(chǎn)品(例如，石膏墻板)的密度。
視情況，約O. 5重量％多達(dá)約10重量％的預(yù)膠質(zhì)化淀粉、約O. I重量％多達(dá)約3. O重量％的萘磺酸鹽分散劑和最小為至少約O. 12重量％多達(dá)約O. 4重量％的三偏磷酸鹽(所有物質(zhì)都是以石膏漿液中所使用的干灰泥的重量計(jì))的組合將出人意料地明顯增加所述石膏漿液的流動(dòng)性。這將大體上減少制備具有足夠的流動(dòng)性待用于制造含石膏產(chǎn)品(諸如石膏墻板)的石膏漿液所需的水量。相信為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)配物中含量的至少約2倍的三偏磷酸鹽的含量(以三偏磷酸鈉的形式)將會(huì)增強(qiáng)萘磺酸鹽分散劑的分散劑活性。
用于本發(fā)明中的萘磺酸鹽分散劑包括聚萘磺酸和其鹽(聚萘磺酸鹽)和衍生物，其為萘磺酸與甲醛的縮合產(chǎn)物。特別合乎需要的聚萘磺酸鹽包括萘磺酸鈉和萘磺酸鈣。萘磺酸鹽的平均分子量可在約3，000到27，000的范圍內(nèi)，但所述分子量?jī)?yōu)選為約8，000到10，000。在給定固體百分比的水溶液中，較高分子量的分散劑具有較高的粘度，并且在調(diào)配過程中產(chǎn)生比較低分子量分散劑高的需水量。有用的萘磺酸鹽包括購自GEOSpecialtyChemicals, Cleveland, Ohio 的 DILOFLO ;購自 Hampshire Chemical Corp. , Lexington,Massachusetts 的 DAXAD ;和購自 GEO Specialty Chemicals, Lafayette, Indiana 的 LOMARD。萘磺酸鹽優(yōu)選是以(例如)固含量在35-55重量％的范圍內(nèi)的水溶液的形式使用。最優(yōu)選使用(例如)固含量在約40-45重量％的范圍內(nèi)的水溶液形式的萘磺酸鹽?；蛘?，適當(dāng)時(shí)，萘磺酸鹽可以干固體或粉末形式使用，諸如LOMAR D0可用于本發(fā)明中的聚萘磺酸鹽具有通用結(jié)構(gòu)(I)
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)石膏板，其包含 置于兩個(gè)蓋板之間的凝固石膏組合物，該凝固石膏組合物由至少以下物質(zhì)制成水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑； 以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量為約0. 5重量％到約10重量％ ;且， (i)以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約0.25重量％到約2. 0重量％ ； (ii)所述萘磺酸鹽分散劑為含有約40重量％到約45重量％的萘磺酸鹽的水溶液的形式，且以灰泥的重量計(jì)，所述水溶液的量為約0. 5重量％到約2. 5重量％ ； (iii)在板厚為約1/2英寸(約I.3cm)的情況下，所述板具有約10001b/MSF(約5kg/SQM)到約 14001b/MSF (約 6. 8kg/SQM)的干重；或 (iv)(i)-(iii)的任意組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)石膏板，其中以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約0. 3重量％到約0. 7重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述萘磺酸鹽分散劑為含有約40重量％到約45重量％的萘磺酸鹽的水溶液的形式，且以灰泥的重量計(jì)，所述水溶液的量為約0. 7重量％到約I. 5重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述凝固石膏組合物還從以灰泥的重量計(jì)約0. 12重量％到約0. 4重量％的量的三偏磷酸鈉制成。
5.—種輕質(zhì)石膏板,其包含 置于兩個(gè)蓋板之間的凝固石膏組合物，該凝固石膏組合物由至少以下物質(zhì)制成水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑； 以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量為約0. 5重量％到約10重量％ ;且以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約0. 2重量％到約3. 0重量％ ； 所述板具有約341b/ft3 (約540kg/m3)或更小的密度；且， 在板厚為約1/2英寸(約I. 3cm)的情況下，該板具有至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，至少約361b (約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和/或約1071b(約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，拔釘抗性、芯部硬度和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)石膏板，其中以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約0. 25重量％到約3. 0重量％。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)石膏板，其中以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量為約0. 5重量％到約6重量?jī)?yōu)選約0. 5重量％到約3重量％。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述凝固石膏組合物還從以灰泥的重量計(jì)約0. 12重量％到約0. 4重量％的量的聚磷酸鹽制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)石膏板，其中在板厚為約1/2英寸(約I.3cm)的情況下，所述板具有約10001b/MSF(約5kg/SQM)到約14001b/MSF(約6. 8kg/SQM)的干重。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述板具有約241b/ft3(約380kg/m3)到約 341b/ft3(約 540kg/m3)的密度。
11.根據(jù)權(quán)利要求5，6，7，8，9或10所述的輕質(zhì)石膏墻板，其中在板厚為約1/2英寸(約I.3cm)的情況下,所述板具有至少約721b (約33kg),優(yōu)選至少約771b (約35kg)的拔釘抗性，根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定。
12.—種輕質(zhì)石膏板,其包含 置于兩個(gè)蓋板之間的凝固石膏組合物，該凝固石膏組合物由至少以下物質(zhì)制成水、灰泥、淀粉和泡沫； 以灰泥的重量計(jì)，所述淀粉的量為約O. 5重量％到約10重量％，且相對(duì)于不含有淀粉的石膏組合物有效地提高石膏組合物的芯部硬度；且， 所述板具有約241b/ft3 (約380kg/m3)到約341b/ft3 (約540kg/m3)的密度，在板厚為約1/2英寸(約I. 3cm)的情況下，該板具有至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，且具有下述至少之一至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約361b (約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和至少約1071b (約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，芯部硬度、拔釘抗性和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述凝固石膏組合物還從以灰泥的重量計(jì)約O. I重量％到約3. O重量％的量的萘磺酸鹽分散劑制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輕質(zhì)石膏板，其中淀粉是預(yù)膠質(zhì)化淀粉，以灰泥的重量計(jì)，該淀粉的量為約O. 5重量％到約6重量?jī)?yōu)選約O. 5重量％到約3重量％。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述凝固石膏組合物還從以灰泥的重量計(jì)至少約O. 12重量％的量的聚磷酸鹽制成。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輕質(zhì)石膏板，其中所述凝固石膏組合物由包含水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑的漿液制成，當(dāng)將從其中排除任何泡沫的漿液澆注成2英寸(5cm)的立方體時(shí)，該漿液具有至少約320psi (約2200kPa)的濕壓縮強(qiáng)度。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的輕質(zhì)石膏板，其中在板厚為約1/2英寸(約I.3cm)的情況下，所述板具有約10001b/MSF(約5kg/SQM)到約14001b/MSF(約6. 8kg/SQM)的干重。
18.根據(jù)權(quán)利要求12，13，14，15，16或17所述的輕質(zhì)石膏墻板，其中在板厚為約1/2英寸(約I. 3cm)的情況下,該板具有至少約721b (約33kg)的拔釘抗性,至少約361b (約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和至少約1071b(約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，拔釘抗性和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定。
19.一種漿液，其包含 水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑； 以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量為約O. 5重量％到約10重量％ ;且， (i)以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約O. 25重量％到約2. O重量％ ； ( )所述萘磺酸鹽分散劑為含有約40重量％到約45重量％的萘磺酸鹽的水溶液的形式，且以灰泥的重量計(jì)，所述水溶液的量為約O. 5重量％到約2. 5重量％ ； (iii)當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約I.3cm)的板時(shí)，該板具有約10001b/MSF(約5kg/SQM)到約 14001b/MSF (約 6. 8kg/SQM)的干重； (iv)以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約0.2重量％到約3. O重量％，且當(dāng)該漿液澆注為板時(shí)，該板具有約341b/ft3(約540kg/m3)或更小的密度，當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約1.3cm)的板時(shí),該板具有至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，至少約361b (約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和/或約1071b (約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，拔釘抗性、芯部硬度和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定；或 (V) (i)-(iv)的任意組合。
20.一種漿液，其包含 水、灰泥、淀粉和泡沫； 以灰泥的重量計(jì)，所述淀粉的量為約0.5重量％到約10重量％，且當(dāng)漿液凝固時(shí)，相對(duì)于不含有淀粉的漿液凝固時(shí)有效地提高漿液的芯部硬度；且， 當(dāng)該漿液澆注為板時(shí)，該板具有約241b/ft3(約380kg/m3)到341b/ft3(約540kg/m3)的密度，當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約I. 3cm)的板時(shí)，該板具有至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，且具有下述至少之一至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約361b(約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和至少約1071b(約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，芯部硬度、拔釘抗性和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定。
21.一種制造輕質(zhì)石膏板的方法，其包含以下步驟 (a)混合至少水、灰泥、預(yù)膠質(zhì)化淀粉和萘磺酸鹽分散劑以形成漿液，其中以灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量為約O. 5重量％到約10重量％，且， (i)以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約O. 25重量％到約2. O重量％ ； ( )所述萘磺酸鹽分散劑為含有約40重量％到約45重量％的萘磺酸鹽的水溶液的形式，且以灰泥的重量計(jì)，所述水溶液的量為約O. 5重量％到約2. 5重量％ ； (iii)當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約I.3cm)的板時(shí)，該板具有約10001b/MSF(約5kg/SQM)到約 14001b/MSF (約 6. 8kg/SQM)的干重； (iv)以灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑的量為約O.2重量％到約3. O重量％，且當(dāng)該漿液澆注為板時(shí)，該板具有約341b/ft3(約540kg/m3)或更小的密度，當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約1.3cm)的板時(shí),該板具有至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，至少約361b (約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和/或約1071b (約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，拔釘抗性、芯部硬度和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定；或 (V) (i)-(iv)的任意組合 (b)將所述漿液置于第一蓋板和第二蓋板之間以形成板； (c)將該板切割為預(yù)定尺寸的板；和 (d)將切割為預(yù)定尺寸的板干燥。
22.一種制造輕質(zhì)石膏板的方法，其包含以下步驟 (a)混合至少水、灰泥、淀粉和泡沫， 以灰泥的重量計(jì)，所述淀粉的量為約0.5重量％到約10重量％，且當(dāng)漿液凝固時(shí)，相對(duì)于不含有淀粉的漿液凝固時(shí)有效地提高漿液的芯部硬度；且， 當(dāng)該漿液澆注為板時(shí)，該板具有約241b/ft3(約380kg/m3)到341b/ft3(約540kg/m3)的密度，當(dāng)該漿液澆注為厚度約1/2英寸(約I. 3cm)的板時(shí)，該板具有至少約Illb (約5kg)的平均芯部硬度，且具有下述至少之一至少約651b (約29kg)的拔釘抗性,至少約361b(約16kg)的縱向的平均抗彎強(qiáng)度，和至少約1071b(約48. 5kg)的橫向的平均抗彎強(qiáng)度，芯部硬度、拔釘抗性和抗彎強(qiáng)度根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)C473確定； (b)將所述漿液置于第一蓋板和第二蓋板之間以形成板；(C)將該板切割為預(yù)定尺寸的板；和(d)將切割為預(yù)定尺寸的板干燥。
全文摘要
本發(fā)明大體來說提供含石膏漿液和用所述漿液制得的含石膏產(chǎn)品，例如高淀粉輕質(zhì)石膏墻板，和制造該石膏墻板的方法。所述漿液包括灰泥、萘磺酸鹽分散劑和預(yù)膠質(zhì)化淀粉。以干灰泥的重量計(jì)，所述萘磺酸鹽分散劑是以約0.1重量％-3.0重量％的量存在。以所述調(diào)配物中干灰泥的重量計(jì)，所述預(yù)膠質(zhì)化淀粉是以至少約0.5重量％至多達(dá)約10重量％預(yù)膠質(zhì)化淀粉的量存在。其它漿液添加劑可包括三偏磷酸鹽、加速劑、粘合劑、紙纖維、玻璃纖維和其它已知的成分。
文檔編號(hào)C04B38/08GK102617183SQ20121008313
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者余強(qiáng), 威欣·D·宋, 邁克爾·R·林恩 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司