本發(fā)明涉及一種通過匯集和混合石膏、水、蠟粉以及其他可選的組分以制造石膏漿液的方法，將石膏漿液應(yīng)用于制造石膏制品的方法，通過該方法得到的石膏制品如石膏板或墻板，以及蠟粉在制備防水石膏產(chǎn)品中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

石膏板的力學(xué)性能受到石膏芯、紙板襯墊以及它們的相互作用的影響。這表明，紙板起到了加強(qiáng)張力區(qū)的作用，紙板同石膏芯一起賦予了石膏板所需的強(qiáng)度和抗彎剛度(破壞應(yīng)力，變形)。不同型號的石膏板有區(qū)別，例如，那些包括減緩水分吸收的添加劑的石膏板(被灌注的石膏板和被灌注的耐火石膏板)。

根據(jù)dinen520(23℃在水中2h，即2小時)測量石膏板的水分吸收量和干燥時間。

石膏板由石膏、石膏芯的添加劑以及高級且反復(fù)使用的紙板襯墊制得。熟石膏(約在120℃到180℃制備的低溫煅燒石膏)經(jīng)常被使用。

此外，有一種石膏建筑材料，是由石膏制成的墻板，其被稱為“石膏墻板”。其是由非承重結(jié)構(gòu)成分的熟石膏和水制成的工廠制造建筑板。石膏墻板可能含有纖維、填料和添加劑成分，以及其他添加劑，這些石膏墻板可能通過顏料染色來從外表上區(qū)分。它們有光滑的可見表面，以及在接觸和儲存表面設(shè)計有交替的榫槽(tongueandgroovefinishes)。這類防水板也是已知的。

石膏板在高度自動化的工廠進(jìn)行生產(chǎn)。熟石膏、水以及可能的添加劑在連續(xù)的定量和混合裝置中制得均勻的漿液。將這些漿液倒在置于傳送帶上的紙襯上。然后滾輪將上層的紙襯壓在石膏表面。一旦漿液凝固，石膏板被切割，然后被液壓噴送至干燥器。接著，在持續(xù)加熱的干燥器中干燥。干燥后，石膏板組合包裝或裝載到托盤上。石膏墻板的生產(chǎn)工藝在dinen12589中已有描述。

石膏纖維板被進(jìn)一步稱為石膏基石膏板。

關(guān)于制造灌注石膏產(chǎn)品的過程已有眾多專利和文獻(xiàn)介紹。灌注物被描述為在制備混合產(chǎn)品階段被加入混合容器中的有用添加劑。

石膏制品，尤其是石膏板，其含有延遲水吸收的添加劑，而被用于潮濕地區(qū)。灌注物通常在石膏產(chǎn)品制備之前被加入石膏漿液并與漿液混合均勻。而后，石膏制品通常在高溫下例如100到150℃干燥后冷卻。

如果石膏不進(jìn)行防水處理，潮濕將使紙板軟化，從而導(dǎo)致紙襯的變形和松動。由于剛度損壞和變形，在浴室、洗衣房等地方使用石膏板會有問題。比如，當(dāng)石膏板有瓷磚粘附的時候，該問題會尤其突出。

潮濕使紙板變軟，在瓷磚的重量下，其失去其內(nèi)在剛性并開裂，因而造成附著在板上的紙板層脫落。剩余的石膏紙板的破壞只不過是時間問題。

除了剛度損害和變形外，腐蝕和霉變可以加快破壞的速度。即使通常具有合成堿的膠粘層涂在整個瓷磚表面，也不能阻止其受潮濕的影響。

硅或硅氧烷乳劑/分散體用于灌注已經(jīng)為大家所知。另外，基于石蠟或褐煤蠟(montanwax)的分散體也已為人所知的。此外，不屬于蠟類的聚合物和樹脂也被使用過。其中，聚乙烯醇被稱為聚合物。

含蠟的成分在某些情況下也以粉末形式被添加到石膏混合物。在硅化合物或合成樹脂乳液已被添加到石膏的情況下，瀝青或瀝青混合料分散體與聚乙烯醇結(jié)合使用，該方案也同樣已被文獻(xiàn)披露。

然而，如果不破壞其他重要性質(zhì)，如為使最終產(chǎn)品產(chǎn)生足夠孔隙率而要求的漿液中足夠的泡沫穩(wěn)定性，實現(xiàn)防水性能改進(jìn)或使產(chǎn)品疏水性能提高往往是很難的。

由于添加劑的水性分散體具有很好的可處理和可回收性，因而被經(jīng)常使用。此外，水分散體可以在常溫下處理，并有低粘度的特點，從而簡化了混合過程。另一方面，因為分散體的運輸成本增加，使得用水性載體(連續(xù)相)成為其一個固有的缺點。不僅如此，水分散體的儲存穩(wěn)定性和耐熱性是有限的。一些分散體也被歸類為危險品或?qū)λ泻?，這更增加了物流的人力和難度。最后，相比于100％活性添加劑，分散體由于額外增加的水具有較高的質(zhì)量和體積，需要更多的空間和額外的儲罐。

固體的粉狀添加劑沒有這些缺點，因而可以直接加至石膏的組合物中。

dd205423a1教導(dǎo)了，在攪拌容器中，蠟或蠟狀產(chǎn)品形式的可熔性固體材料，能用于硫酸鈣結(jié)合材料的灌注過程。在80-100℃攪拌30min(分鐘)，加入比如含50％石蠟和50％褐煤蠟的3％粒狀硬蠟，其所制造的石膏產(chǎn)品在2小時后能少吸收40％的水。

de19628749b4公開了包含了溶劑萃取而來的40-50％褐煤蠟、40-50％的石蠟以及高達(dá)10％的脂肪酸的固體狀的疏水劑，其用于礦物材料如石膏的疏水處理。在該過程中，疏水劑同礦物材料一起在低磨削速度下干燥，以及細(xì)分散在礦物顆粒表面。由此產(chǎn)生的顆粒尺寸<0.5毫米。磨削過程中，磨削溫度必須是20℃，低于疏水劑的褐煤蠟成分的熔點。疏水劑的凝固點為50-65℃，粘度為10-25mpas和酸值為2-40mgkoh/g。問題在于，疏水劑在操作過程中需要在20℃，以低于褐煤蠟成分的熔點，從而防止銑削裝置的干擾或堵塞。這使得冷卻過程或者使用低磨削速度是必須的。該專利因此建議通過提前磨削疏水劑和礦物材料，從而獲得穩(wěn)定粉末預(yù)混產(chǎn)品。

ep1556313b1公開了含有植物甘油三脂蠟的固體作為粉末添加劑用以改善石膏板的防水性能。ep1556313b1提到的蠟為氫化植物蠟，其熔點為49-85℃(梅特勒滴點)。文中也提到了添加其它物質(zhì)，比如石蠟、費托蠟(fischer-tropschwax)、微晶蠟、瀝青和聚乙烯醇。ep1556313b1指出了蠟以粉末方式應(yīng)用，“用于制備防水石膏板是值得期待的，因為如今大部分在石膏制造中使用的成分，在被注入到造紙原料前，會事先被制成干燥粉末”。

此外，目前用于制造防水石膏的蠟熔點相對較低且較柔軟。如果用常規(guī)的粉碎裝置比如錘式粉碎機(jī)，低熔點以及寬的分子量分布將使蠟熔化。通過機(jī)械方式或低溫方式在磨的時候進(jìn)行冷卻，可以阻止蠟熔化，但會顯著增加操作成本，使該技術(shù)不切實際。

一種可替代方法是通過高壓噴嘴的噴霧霧化使低熔點石蠟成為粉末形式。熔點低于約71.2℃(160°f)的石蠟，在正常的儲存溫度條件下，傾向于成塊或互相粘附，因此不能被噴霧霧化?？赡苓m用于霧化的高熔點石蠟和其他更高熔點的蠟，對于制造石膏來說過于昂貴。ep1556313b1建議使用相對窄分子量分布的植物衍生蠟以克服上述問題。另外，和低熔點石蠟相比，該蠟較硬，其通常用于制造石膏乳液。

本申請人(sasolwaxgmbh)所申請的us20130323508a1公開了用多元醇作為助磨劑的磨蠟過程，該蠟優(yōu)選為石蠟，該過程在噴射磨機(jī)進(jìn)行，如流化床式氣流磨。用這種方法，蠟粉的平均粒徑d50(數(shù)均)小于10μm，優(yōu)選低于7μm，或平均粒徑d90(數(shù)均)小于15μm，優(yōu)選小于10μm(每一種情況均依據(jù)iso13320:2009)。用這種方法，可以研磨非硬蠟(植物的、天然的或合成的/部分合成的)而無需冷卻操作，從而以一種經(jīng)濟(jì)的方式獲得非常細(xì)的顆粒。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)蠟顆粒形式的疏水劑，該疏水劑適用于石膏漿、石膏制品如石膏板、石膏紙板和石膏墻板的制造，從而克服前述如研磨混合蠟以及石膏漿蠟相分離的缺陷。

由于其疏水性、低密度和低水溶性，粉末狀蠟可與石膏漿分離，因此優(yōu)選使用能與石膏漿均勻混合的小顆粒。如果它不是均勻分布在整個石膏制品中，產(chǎn)品的防水性能會不均勻。

本發(fā)明提出了一種制備石膏漿液的方法，該方法包括：

-收集和混合至少以下成分：石膏、水、蠟粉，其中，

-石膏漿液中含有相對于干燥石膏質(zhì)量0.1到10重量百分比(wt.％)的蠟粉；

-蠟粉具有以下特點：

--粒徑小于500μm,

--平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下；及

-蠟粉由以下蠟組合物組成或包括以下蠟組合物：

i.70至95重量百分比的烴蠟，

ii.5至30重量百分比的極性蠟(polarwax)，

iii.0至10重量百分比的烴類樹脂，和

iv.0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合；和

其中，

-蠟組合物在100℃的動粘度(dynamicviscosity)低于12cp，和，

-蠟組合物的酸值低于10mgkoh/g。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提出了一種石膏產(chǎn)品以及蠟粉的應(yīng)用，該蠟粉具有以下特點：

-粒徑小于500μm,

-平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下；及

-蠟粉由以下蠟組合物組成或包括以下蠟組合物：

i.70至95重量百分比的烴蠟，

ii.5至30重量百分比的極性蠟，

iii.0至10重量百分比的烴類樹脂，和

iv.0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合；和

其中，

-蠟組合物在100℃的動粘度低于12cp，和，

-蠟組合物的酸值低于10mgkoh/g。

上述蠟粉用于制備防水石膏產(chǎn)品，其中，根據(jù)dinen520，石膏產(chǎn)品在23℃、2小時后，水分吸收量低于10重量百分比(wt.％)。

更多詳細(xì)信息在每一個改進(jìn)發(fā)明中描述。

根據(jù)本發(fā)明的另一目的，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種制備石膏漿液的方法，該方法包括：

-制備100℃動粘度低于12cp、酸值低于10mgkoh/g的蠟組合物，

-該蠟組合物由以下成分組成或包括以下成分：

i.70至95重量百分比的烴蠟，

ii.5至30重量百分比的極性蠟，

iii.0至10重量百分比的烴類樹脂，和

iv.0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合；

-將上述蠟組合物轉(zhuǎn)化成蠟粉，所有蠟粉的粒徑小于500μm，平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下；

-混合石膏、水和蠟粉，形成石膏漿液，石膏漿液中含有相對于干燥石膏質(zhì)量0.1到10重量百分比的蠟粉。

本發(fā)明另一方面提供了一種蠟粉在提高石膏產(chǎn)品的防水性能上的應(yīng)用，其中，

-所有蠟粉的粒徑小于500μm，平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下；

-該蠟粉由以下成分組成或包括以下成分：

i.70至95重量百分比的烴蠟，

ii.5至30重量百分比的極性蠟，

iii.0至10重量百分比的烴類樹脂，和

iv.0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合；

根據(jù)dinen520，石膏產(chǎn)品在23℃、2小時后，水分吸收量低于10重量百分比(wt.％)。

本發(fā)明目的通過上述實施例和發(fā)明得以實現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)點進(jìn)一步體現(xiàn)在改進(jìn)的本發(fā)明或隨后的說明中。

具體實施方式

本發(fā)明人令人吃驚地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石膏漿液中的蠟粉的濃度為相對于干燥石膏質(zhì)量的0.1到10重量百分比時，以下蠟粉非常適合作為疏水劑用于石膏漿液或石膏相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)。該蠟粉包含以下蠟組合物：

i.70至95重量百分比的烴蠟，

ii.5至30重量百分比的極性蠟，

iii.0至10重量百分比的烴類樹脂，和

iv.0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合。

優(yōu)選地，上述蠟粉以噴霧或散布的方式加入到石膏漿液中混合。

本發(fā)明蠟組合物優(yōu)選的實施方式是，蠟組合物最初包括了70至85重量百分比(wt.％)礦物的、合成的/部分合成的烴蠟。

進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式是，蠟組合物包括15至25重量百分比(wt.％)的極性蠟。

更進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式是，蠟組合物包括0至2重量百分比(wt.％)的烴類樹脂。

一種或多種多元醇、一種或多種淀粉、一種或多種糖、一種或多種聚乙烯醇和/或其衍生物，優(yōu)選地一種或多種淀粉、一種或多種糖、一種或多種聚乙烯醇和/或其衍生物，被用作蠟組合物的添加劑，如：為了增加石膏板的紙粘性。

更進(jìn)一步優(yōu)選的實施方式是，蠟組合物包括0.3至2重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合。

石膏漿液中蠟粉的濃度為0.1至5重量百分比，優(yōu)選1至3重量百分比，更優(yōu)選2至2.8重量百分比。

所有蠟粉的粒徑均小于500μm，優(yōu)選小于300μm，更優(yōu)選小于200μm，最優(yōu)選小于100μm。本發(fā)明蠟組合物的平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下，優(yōu)選小于200μm，更優(yōu)選小于100μm，最優(yōu)選小于50μm。上述粒徑條件下能夠獲得蠟均勻分布的石膏漿液。

可以用不同的方法測量粒徑，如激光衍射或篩分。這兩種方法均可以在粉末潮濕或干燥的狀態(tài)下進(jìn)行檢測。在潮濕狀態(tài)下，粉末分散在含水介質(zhì)中并高度稀釋以防止顆粒團(tuán)聚。激光衍射法下，不同儀器都是合適的(例如馬爾文激光粒度儀2000或貝克曼庫爾特ls13320或新帕泰克helos)。濕篩法是根據(jù)astmd185完成的，干篩根據(jù)diniso3310-1:2001-09完成或利用alpine200ls噴氣篩。

蠟組合物在100℃的動粘度低于12cp，優(yōu)選低于10cp，最優(yōu)選低于8cp。在該粘度下，在凝固和干燥石膏漿液時，可以獲得石膏中優(yōu)異的微孔密封。蠟組合物的動粘度由其運動粘度(kinematicviscosity)和其在100℃時的密度計算而得；運動粘度通過烏氏粘度計在100℃根據(jù)din51562-2:1988-12測得。

蠟組合物酸值低于10mgkoh/g，優(yōu)選低于8mgkoh/g，更優(yōu)選低于6mgkoh/g。在該酸度范圍可以獲得較好的防水效果。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法dgfc-v2(來自于“deutscheeinheitsmethodenzuruntersuchungvonfetten,fettprodukten,tensidenundverwandtenstoffen”)測量酸值。

蠟組合物的凝固點(diniso2207:1983)的范圍在50到90℃，優(yōu)選60到80℃，更優(yōu)選62到75℃。

本發(fā)明的烴蠟選自一種或多種由費托蠟、聚乙烯蠟、合成蠟組成的組合中的成分。

本發(fā)明的極性蠟選自一種或多種組合中的成分，該組合包括氧化石蠟，部分或全部氫化的均可以；氧化費托蠟(oxidizedfischer-tropschwax)，部分或全部氫化的均可以；氧化微晶蠟，氧化α烯烴蠟，氧化聚乙烯蠟，氧化聚乙烯共聚物蠟(oxidizedpolyethylenecopolymerwax)，氨基甲酸乙酯蠟(urethanewax)；乙烯-醋酸乙烯酯(ethylvinylacetate)、丙烯酸酯聚合物以及天然酯蠟，比如褐煤蠟及其衍生物、蜂蠟或棕櫚蠟(carnaubawax)。

蠟粉優(yōu)選以噴射磨制得，更優(yōu)選地使用逆向噴射磨或流化床式逆向氣流磨，溫度控制在10-40℃，更優(yōu)選地20到30℃。進(jìn)一步地，本發(fā)明的蠟粉，可以在蠟粉的生產(chǎn)中通過直接噴射霧化制得。

0.2至2重量百分比濃度的烴類樹脂可用于蠟組合物中，該樹脂選自一種或多種組合中的成分，該組合包括脂肪樹脂、芳香樹脂和天然樹脂，合適的改性樹脂比如松樹脂或脂肪族多環(huán)酯。

在研磨過程中，可以添加固體或液體形式的多元醇作為助磨劑，該多元醇優(yōu)選為每分子2至12個碳原子和0到4個醚基，以及每分子至少2個羥基，優(yōu)選地每分子多于4個羥基。可在蠟組合物中加入0.1至5重量百分比的至少一種多元醇，優(yōu)選地0.1至3重量百分比，更優(yōu)選0.2至2.5重量百分比。

本發(fā)明還包括制備石膏產(chǎn)品的方法，該方法包括：

-提供上述的石膏漿液，

-將石膏漿液成型，從而使?jié){液成立體型(three-dimensionalform)，

-向所述立體型施加熱量，使所述立體型干燥。

石膏產(chǎn)品，可選地進(jìn)一步限定為，根據(jù)dinen520，其在23℃、2小時后，水分吸收量低于10重量百分比。

石膏產(chǎn)品可以是墻板或石膏板，成型過程包括：

-提供第一層紙板，

-將石膏漿液分布在第一層紙板上，和

-將第二層紙板置于石膏漿液上，與第一層平行并處于反面。

石膏板是工業(yè)制造建筑板材，該板材主要由石膏、表面構(gòu)成，也可能包括縱向邊緣，其被牢固的粘合紙板所包圍。紙板所包圍的石膏芯可能包含孔隙和添加劑以實現(xiàn)特定的性能。

本發(fā)明的另一個實施例涉及蠟粉在制備防水石膏產(chǎn)品中的應(yīng)用，其中，根據(jù)dinen520，石膏產(chǎn)品在23℃、2小時后，其水分吸收量低于10重量百分比。

本發(fā)明的蠟粉具有以下特點：

-粒徑小于500μm，優(yōu)選小于300μm，更優(yōu)選小于200μm，最優(yōu)選小于100μm；

-平均粒徑d50(數(shù)均)在300μm以下，優(yōu)選小于200μm，更優(yōu)選小于100μm，最優(yōu)選小于50μm；及

本發(fā)明的蠟粉包括以下蠟組合物：

-70至95重量百分比的烴蠟，

-5至30重量百分比的極性蠟，

-0.1至5重量百分比的一種或多種組分，該組分選自一種或多種多元醇、淀粉、糖、聚乙烯醇及其衍生物形成的組合；和

-0至10重量百分比的烴類樹脂，和

其中，

-蠟組合物在100℃的動粘度低于12cp，和

-蠟組合物的酸值低于10mgkoh/g。

以下例子用于說明本發(fā)明，但并不是對其進(jìn)行限制。

實施例

以常規(guī)的方法將本發(fā)明的蠟組合物a-g(表1)用于石膏板生產(chǎn)后，其顯示出，和未處理的產(chǎn)品(31wt.％的水分吸收量)相比，其具有良好的粘附性，水分吸收量也下降了(在23℃根據(jù)dinen520測量)。乳劑1是一種可通過商業(yè)方式獲得的水基蠟分散體。

采用標(biāo)準(zhǔn)石蠟(sasolwax6403，其凝固點為64℃，在100℃的粘度為6cp)和極性蠟組分(sasolwaxa28或sasolwaxc80ox，即氧化的費托蠟或褐煤蠟生產(chǎn)本發(fā)明的蠟組合物a-e。這些預(yù)混蠟混合物通過磨制(a-c，g)或噴霧(d-f)的方式獲得粉末狀產(chǎn)品。

實施例b和c利用噴射磨機(jī)磨制，加入tmp(三羥甲基丙烷)作為助磨劑(如us20130323508a1所描述)。

所有產(chǎn)品均與淀粉混合，根據(jù)操作規(guī)程，蠟組合物的粒徑通過alpinee200ls噴氣篩以篩分法測量引述的d50值(a-c，g)，或利用刷子、通過哈佛&博克(haver&boecker)的銅篩(直徑200mm、網(wǎng)格尺寸400μm)篩選蠟混合物(根據(jù)diniso3310-1:2001-09，實施例d-f)來測量。

在alpine噴氣篩的情況下，儀器中引入一個特定網(wǎng)格尺寸的篩子，并將50克的粉末樣品放在其中。然后，蓋上儀器，粉末在250mmws篩2min。然后，稱量篩出和未篩出的粉末，計算粒徑比。

其結(jié)果，顯示了粒徑和水?dāng)z取量存在明確的相關(guān)性。蠟組合物粒徑越小(a-c和f+g)，水?dāng)z取量越低。

相對于已知的蠟分散體，本發(fā)明的蠟粉克服了前述缺陷。此外，本發(fā)明中，蠟的加入不會對石膏漿液的流速和凝結(jié)時間產(chǎn)生負(fù)面影響，并且在生產(chǎn)過程中對泡沫形成的影響很小。此外，本發(fā)明石膏產(chǎn)品防水同時還充分保障了蒸汽滲透性能。

前述優(yōu)質(zhì)蠟粉(基于石蠟)在生產(chǎn)中遇到的問題，比如磨機(jī)或噴嘴中的干擾和堵塞，能夠被本發(fā)明蠟粉的特殊制備方法所克服。生產(chǎn)的蠟顆粒非常細(xì)小，尤其適合用于石膏制品中，并且經(jīng)濟(jì)實用。

添加適當(dāng)量的極性蠟而得到的蠟混合物的酸值和低粘度的特性，使得蠟混合物具有優(yōu)良工藝性能，也使得用本發(fā)明蠟組合物制備的石膏制品具有更好的防水性能。