具有抗真菌特性的建筑材料的制作方法
【專利說明】具有抗真菌特性的建筑材料
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)基于且要求于2013年6月20日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/837, 532 的優(yōu)先權(quán)，通過援引將其并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 構(gòu)建墻壁和屏障的最常見方式之一包括使用無機(jī)壁板板料或片材比如石膏墻板， 常常簡單稱為〃墻板〃或〃干墻（drywall)"。墻板能夠構(gòu)造為用于內(nèi)部、外部和濕法應(yīng)用。 與常規(guī)濕硬膏劑方法相反，墻板的使用常常是希望的，原因是墻板的安裝成本通常比安裝 常規(guī)硬膏劑壁更低。
[0004] -般地，墻板常規(guī)地通過將煅燒石膏和其它材料的含水漿料核心封閉于兩大片板 覆蓋紙之間來制造。各種類型的覆蓋紙是本領(lǐng)域已知的，正如其它類型的鑲面材料。在石 膏漿料硬化（也即與含水漿料的水反應(yīng)）和干燥之后，將片材切割為標(biāo)準(zhǔn)的尺寸。
[0005] 許多建材產(chǎn)品比如墻板良好地適用于吸收水分。例如，水分能夠被鑲面材料吸收 并且還能夠被墻板的核心材料吸收。水分能夠被這些材料吸收，特別是在高濕度環(huán)境比如 在浴室和地下室中如此。由于偶然的溢出或由于管道中的泄漏或建筑外飾中的泄漏，這些 建材產(chǎn)品還能夠變潮濕。不幸地，即使是少量水分也能夠刺激許多霉菌有機(jī)體的生長。某 些霉菌有機(jī)體是形成孢子的真菌有機(jī)體，在它們成熟時(shí)噴出能夠有害影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的 變應(yīng)原物質(zhì)。因而，在霉菌侵染發(fā)生在建筑或家居當(dāng)中的情況下，其所有者一般不得不拆除 壁體并用新材料替換。
[0006] 過去已開發(fā)了各種不同抗霉菌劑，并且用于建材產(chǎn)品比如墻板當(dāng)中。例如，在過去 巰氧吡啶已用來預(yù)防墻板上或中的霉菌生長。例如，抗霉菌墻板公開于U.S.專利公開號(hào) 2006/0171976, U.S.專利公開號(hào)2007/0082170和U.S.專利號(hào)6, 893, 752中，通過援引將 其全部并入本文。
[0007] 盡管在本領(lǐng)域中巰氧吡啶的使用已給生產(chǎn)抗霉菌生長的墻板帶來很大進(jìn)展，仍然 需要進(jìn)一步改善。例如，巰氧吡啶并非在預(yù)防形成孢子的真菌有機(jī)體是完全有效的和/或 巰氧吡啶可以傾向于隨時(shí)間降低活性。因而，本公開涉及在生產(chǎn)抗霉菌建材產(chǎn)品比如墻板 中的進(jìn)一步改善。 發(fā)明概要
[0008] 本公開一般涉及用于建材產(chǎn)品的霉菌抑制性組合物，其含有巰氧吡啶和與之組合 的一種或多種增效劑。根據(jù)本公開，某些種類能夠充當(dāng)巰氧吡啶在建材產(chǎn)品比如墻板中的 增效劑，使得巰氧吡啶不僅更有效而且還能夠延長巰氧吡啶的效力。
[0009] 在一種實(shí)施方式中，本公開涉及建材產(chǎn)品。建材產(chǎn)品包括核心，其包含石膏。核心 包括第一面和第二面和相反的面。至少一個(gè)表面層（facing layer)附著至核心的第一面、 第二面或第一面和第二面。表面層可以包含紙漿纖維基底，比如紙基底。按照本公開，建材 產(chǎn)品還包括霉菌抑制組合物。霉菌抑制組合物包含于至少一個(gè)表面層中，于核心中，或于核 心和表面層兩者當(dāng)中。霉菌抑制組合物包括抗微生物劑，其包含巰氧吡啶。霉菌抑制組合 物還包含增效劑。增效劑改善抗微生物劑的有效性。
[0010] 增效劑可以包含任何適宜的化合物，其能夠增加巰氧吡啶的效力。增效劑例如可 以包含金屬螯合劑、長鏈脂族胺、胺氧化物表面活性劑，或其混合物。在一種實(shí)施方式中，增 效劑包含環(huán)庚三烯酚酮或環(huán)庚三烯酚酮復(fù)合物，比如鋅環(huán)庚三烯酚酮復(fù)合物。在備擇實(shí)施 方式中，增效劑可以包含銅鹽比如銅胺鹽。銅鹽例如可以包含乙醇胺銅。
[0011] 在又一實(shí)施方式中，增效劑可以包含油胺或十二烷基胺。在又一實(shí)施方式中，增效 劑可以包含脫氫乙酸（dehydroacetic acid)的金屬鹽螯合物。例如，增效劑可以包含脫氫 乙酸的鋅鹽。
[0012] 建材產(chǎn)品中存在的巰氧吡啶可以包含金屬巰氧吡啶比如吡硫翁鋅、吡巰翁鈉或其 混合物。
[0013] 巰氧吡啶可以呈顆粒、特別是小顆粒形式。例如，100%的顆?？梢跃哂行∮?微 米的顆粒尺寸，而至少50%比如至少70%的顆粒具有小于1微米的顆粒尺寸。
[0014] 在備擇實(shí)施方式中，可以使用液體巰氧吡啶。
[0015] 疏氧吡啶可以以約50ppm至約10, OOOppm，比如約IOOppm至約5, OOOppm，比如約 500ppm至約3, 500ppm的濃度存在于建材產(chǎn)品的一種組分中。增效劑與疏氧吡啶的摩爾比 可以是約0. 5:1至約10:1，比如約1:1至約5:1，比如約2:1至約3:1。
[0016] 按照本公開處理的建材產(chǎn)品比如墻板能夠具有優(yōu)異的抗霉菌特性。例如，在根據(jù) ASTM試驗(yàn)D3273測(cè)試，按照本公開處理的墻板能夠具有大于7、比如大于8、比如大于9的等 級(jí)評(píng)定，并且能夠甚至具有10的等級(jí)評(píng)定。
[0017] 下文更詳細(xì)地討論本公開的其它特征和方面。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的是，本文討論的僅是示范性實(shí)施方式的描述，而并不 期望限制本公開的更寬方面。
[0020] 目前，建筑材料比如墻板用巰氧吡啶復(fù)合物處理。巰氧吡啶復(fù)合物可以包含于核 心中以及由紙制成的表面層中。盡管巰氧吡啶具有優(yōu)異的抗霉菌特性，但是在某些實(shí)施方 式中，單獨(dú)的巰氧吡啶并不能夠符合目前用于評(píng)價(jià)抗真菌劑墻板的ASTM指南、特別是ASTM 試驗(yàn)D3273。在這方面，本公開涉及用于建材產(chǎn)品的霉菌抑制性組合物，其比許多過去的配 制劑更有效。按照本公開，霉菌抑制組合物包含巰氧吡啶和與之組合的至少一種增效劑，由 此使得巰氧吡啶更有效和/或具有延長的效力。增效劑可以包含胺，金屬螯合劑比如鐵螯 合劑或銅螯合劑，銅鹽，表面活性劑，天然提取物等。
[0021] 巰氧吡啶比如巰氧吡啶復(fù)合物是良好的抗微生物劑。然而，微生物能夠隨時(shí)間對(duì) 巰氧吡啶解毒。本公開涉及在巰氧吡啶中包括增效劑以便使得解毒最小化。例如，金屬比 如鐵能夠是許多微生物比如霉菌的必需營養(yǎng)素。在一種實(shí)施方式中，增效劑包含能夠在環(huán) 境中存在的任意微生物周圍和內(nèi)部螯合鐵的化合物。采用金屬螯合劑比如鐵螯合劑能夠使 得有機(jī)體比如霉菌更虛弱從而更容易被巰氧吡啶攻擊。
[0022] 在備擇實(shí)施方式中，膜滲透劑可以與巰氧吡啶組合用于減弱微生物，以增強(qiáng)抗微 生物劑的活性。一種實(shí)施方式，膜滲透劑例如是長鏈胺比如長鏈脂族胺。
[0023] 按照本公開制備的霉菌抑制性組合物可以摻入任何適宜建筑產(chǎn)品比如墻板。在施 用至石膏或覆蓋石膏的表面層的情況下，抗微生物劑和增效劑的組合能夠以延長的時(shí)間段 抑制霉菌有機(jī)體生長。特別有優(yōu)勢(shì)的是，在根據(jù)ASTM試驗(yàn)D3270測(cè)試時(shí)，本公開的霉菌抑 制組合物能夠展示獲得得分大于7、比如大于8、比如大于9、比如甚至得分為10的效力，其 中未觀察到可視的霉菌生長，即使墻板產(chǎn)品置于潮濕環(huán)境也是如此。
[0024] 如上文描述，墻板常規(guī)地通過將煅燒石膏和其它組分的含水漿料核心封閉在一個(gè) 或多個(gè)表面層之間來制備。表面層可以包含不同的物質(zhì)。在一種實(shí)施方式中，表面層含有 紙漿纖維。在這方面，表面層可以包含紙比如紙板。在備擇實(shí)施方式中，表面層可以包含淀 粉或淀粉層。在又一實(shí)施方式中，淀粉可以用來將含紙漿的表面層附著至核心物質(zhì)。
[0025] 用來制備墻板核心的漿料包含單獨(dú)或與各種其它物質(zhì)組合的煅燒石膏。在一種實(shí) 施方式中，例如，核心可以還包括填料物質(zhì)，粘合劑等。
[0026] 石膏一般天然地得自石膏巖。將石膏巖磨碎至希望的細(xì)度，然后進(jìn)行煅燒。通過 加熱石膏巖進(jìn)行煅燒以便除去水分和產(chǎn)生硫酸鈣半水合物。硫酸鈣半水合物，在與水混合 的情況下，將硬化并形成核心物質(zhì)。
[0027] 在生產(chǎn)墻板的情況下，煅燒石膏和其它組分的含水漿料能夠連續(xù)沉積在兩個(gè)表面 層之間。漿料能夠含有任何煅燒石膏，包括硫酸鈣半水合物，硫酸鈣硬石膏（anhydrite)或 兩者。硫酸鈣半水合物能夠產(chǎn)生至少兩種晶型，α和β形式?？梢允褂忙禄颚亮蛩徕} 半水合物。
[0028] 在某些實(shí)施方式中，添加劑被包括在石膏漿料中，以修飾最終產(chǎn)品的一種或多種 特性。所述添加劑能夠包括淀粉，消泡劑，表面活性劑，分散劑等。所述添加劑能夠包括萘 磺酸鹽/酯和蠟乳液。還可以存在硬化促進(jìn)劑，其包括將硫酸鈣二水合物與糖共同研磨并 加熱至250° F(121°C )使糖焦糖化。
[0029] 在某些實(shí)施方式中，三偏磷酸鹽化合物能夠加至石膏漿料以增強(qiáng)產(chǎn)品的強(qiáng)度并減 少硬化石膏的疲軟。優(yōu)選，三偏磷酸鹽化合物的濃度是約〇. 1%至約2. 0%，按煅燒石膏的 重量計(jì)。示范性三偏磷酸鹽包括三偏磷酸鹽的鈉、鉀或鋰鹽。
[0030] 此外，石膏組合物任選地能夠包括淀粉比如預(yù)膠化淀粉或酸改性的淀粉。預(yù)膠化 淀粉的包含增加硬化且干燥的石膏鑄件的強(qiáng)度和在增加水分（例如是指升高的水：煅燒石 膏比率）的條件下最小化或避免紙脫層的風(fēng)險(xiǎn)。預(yù)膠化淀粉能夠加至混合物用來形成硬化 石膏組合物，從而其以硬化石膏組合物的約〇. 5 %至約10 %重量百分比的量存在。
[0031] 石膏板料的厚度一般為大于1/8英寸。石膏板料的厚度能夠是約3/8英寸（9. 5mm) 至約2英寸（51mm)，約3/4英寸（19mm)至約11/4英寸（32mm)或約1/2英寸（13mm)至約 1 英寸（25mm)。
[0032] 按照本公開，霉菌抑制性組合物可以施用至含水漿料以產(chǎn)生墻板核心，其可以施 用至表面層之一、可以施用至兩個(gè)表面層或可以施用至表面層和核心兩者。按照本公開，霉 菌抑制組合物一般地包含巰氧吡啶和與之組合的一種或多種增效劑。如本文所用，巰氧吡 啶包括疏氧啦啶鹽，和特別是疏氧啦啶的多價(jià)金屬鹽。例如，疏氧啦啶鹽能夠形成自多價(jià)金 屬比如鎂，鋇，鉍，鍶，銅，鋅，鎘，鋯及其混合物。
[0033] 巰氧吡啶已知為數(shù)種名稱，包括2巰基吡啶-N-氧化物；2-吡啶硫醇-1-氧化物 (CAS登錄號(hào)1121-31-9) ;1_羥基吡啶-2-硫酮和1羥基-2(1H)-吡啶硫酮（CAS登錄號(hào) 1121-30-8)。鈉衍生物（C5H 4NOSNa)稱為吡巰翁鈉（CAS登錄號(hào)3811-73-2)。巰氧吡啶鹽 可商購自 Arch Chemicals，Inc.，比如鈉 OMADINE 或鋅 OMADINE。
[0034] 巰氧吡啶可以以不同形式加至建材產(chǎn)品。在一種實(shí)施方式中，例如巰氧吡啶可以 包含含水分散液，比如含有吡硫翁鋅的含水分散液。巰氧吡啶可以作為顆粒和特別小的顆 粒包含于含水分散液中。例如，顆粒能夠具有這樣的顆粒尺寸，其中100%的顆粒具有小于 約5微米的顆粒尺寸和至少約50%的顆粒比如至少