專利名稱：硬水發(fā)泡劑和石膏板制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于促進(jìn)石膏板發(fā)泡的組合物和方法。更特別地，本發(fā)明涉及添加劑 以及采用添加劑用于促進(jìn)石膏板發(fā)泡的方法。更特別地，本發(fā)明涉及采用添加劑降低硬水 對(duì)石膏板發(fā)泡影響的組合物和方法。
背景技術(shù)：
石膏板(gypsum panel)，通常稱為石膏版(gypsum board)、無(wú)漿砌墻、墻板或石膏 板(plasterboard)，通常采用磨平的墻板制造，所述磨平的墻板如同在無(wú)漿砌墻中使用的 一樣。將預(yù)制的泡沫加入板漿混合物中；所述泡沫由發(fā)泡劑、空氣和水在合適的發(fā)泡儀器中 產(chǎn)生。所述發(fā)泡的石膏漿接著在一條長(zhǎng)的移動(dòng)帶所支持的移動(dòng)紙或其他基底上沉積。在漿 的頂部可以使用第二基底，以形成石膏板的第二表面。接著，所述夾心產(chǎn)品通過(guò)發(fā)泡站，所 述發(fā)泡站決定石膏板的寬度和厚度。在后續(xù)操作中，所述石膏漿在板形成后立刻凝固。之 后，切割、干燥并將板捆扎成商品化所能接受的長(zhǎng)度。形成所述發(fā)泡石膏漿的發(fā)泡所混合的水的硬度可不同。硬水通常定義為具有相對(duì) 較高礦物質(zhì)含量的水。相反，軟水含有很少或不含礦物質(zhì)。含量水平通常是指以碳酸鹽為 形式的鈣和鎂金屬離子的高含量，但也包括其他金屬以及碳酸氫鹽和硫酸鹽。水的硬度描 述大概與礦物質(zhì)濃度相對(duì)應(yīng)
硬度鈣 Mg/L軟水0-20較軟水20-40輕度硬水40-60較硬水60-80硬水80-120強(qiáng)硬水> 120在石膏漿發(fā)泡中使用硬水導(dǎo)致產(chǎn)生的泡沫量較少，以及石膏板一旦凝固后產(chǎn)生不 理想的泡沫單元聯(lián)合而導(dǎo)致的板缺陷。在一些情況下，控制聯(lián)合可以產(chǎn)生相對(duì)大的泡沫單 元，這在發(fā)泡過(guò)程中是理想的。然而，在大多數(shù)情況下，采用硬水產(chǎn)生無(wú)法預(yù)計(jì)的發(fā)泡，從而 限制生產(chǎn)速度，并產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)理想的泡沫單元空缺。這些大的發(fā)泡空缺可以產(chǎn)生回收和 /或質(zhì)量問(wèn)題，包括降低墻板的強(qiáng)度和完整性。在石膏板生產(chǎn)中，加入石膏漿中的泡沫短期穩(wěn)定性是重要的?？刂圃摲€(wěn)定性可以
3控制板的核心泡尺寸，并影響石膏板的強(qiáng)度。要控制泡沫穩(wěn)定性，可以選擇皂組成，或者可 以使用混合了皂二元混合物的泡沫體系，以增加泡尺寸和強(qiáng)度。已知相對(duì)于較小的泡尺寸， 較大的泡尺寸為最終的石膏板提供了更高的強(qiáng)度。然而，過(guò)大的泡尺寸對(duì)板的質(zhì)量是有害 的。因此，在開(kāi)發(fā)表面活性劑時(shí)，除了考慮已知的皂混合物或發(fā)泡體系外，還應(yīng)考慮其他因 素，制造穩(wěn)定和不穩(wěn)定的皂從而產(chǎn)生發(fā)泡表面活性劑。例如，生產(chǎn)用水也能影響發(fā)泡穩(wěn)定 性，在一些情況下，產(chǎn)生過(guò)大發(fā)泡空缺的板核心，這就是當(dāng)硬水存在的情況。本發(fā)明提供了 一種組合物以及方法，采用表面活性劑組合物，在各種工藝條件下為石膏漿提供更高的穩(wěn) 定性和控制力。本發(fā)明的組合物在制造中能夠提高生產(chǎn)線速度和/或降低板成本。用于本發(fā)明實(shí)施方式的組合物最大化空氣夾帶且在石膏板漿中用量最小。在一個(gè) 實(shí)施方式中，所述組合物為表面活性劑。在另一些實(shí)施例中，組合物為皂的混合物，包括穩(wěn) 定皂、不穩(wěn)定皂及其混合物。不穩(wěn)定皂是指發(fā)泡劑的表面活性劑，可以產(chǎn)生大量的泡沫，在 與石膏漿接觸時(shí)變的不穩(wěn)定。穩(wěn)定皂是指最大化空氣夾帶且在石膏板漿中用量最小的皂。 采用穩(wěn)定和不穩(wěn)定皂的混合物組合物是已知的，如Sucech的美國(guó)專利5643510，在此引用， 其將穩(wěn)定和不穩(wěn)定皂混合以達(dá)到理想的泡沫尺寸和形狀。在一些情況下，石膏漿中的其他成分可以引起過(guò)大的空缺。例如，采用硬水作為生 產(chǎn)用水可以引起過(guò)大的核心泡沫尺寸和皂變動(dòng)(甚至達(dá)到100%的穩(wěn)定皂變動(dòng))，無(wú)法降低 核心泡沫尺寸達(dá)到最優(yōu)水平。因此，可能產(chǎn)生使用更多的穩(wěn)定發(fā)泡劑(如表面活性劑)也 不足以調(diào)整泡沫尺寸的情況。為了建立質(zhì)量和控制，往往導(dǎo)致生產(chǎn)線降低生產(chǎn)速度、重塑和 /或更高的板生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種石膏漿。石膏漿由煅燒石膏和水形成。泡沫加入 石膏漿中。泡沫包括水、分散空氣和表面活性劑，其中，表面活性劑由不同的烷基鏈長(zhǎng)分布 得到，所述烷基鏈長(zhǎng)包括了在疏水部分中的約20% -約60%的C8鏈；約20% -60%的ClO 鏈；約14% -36%的C12鏈以及約2% -20%的C14鏈，以及在親水部分具有約0. 2-3. 0的
乙氧基。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了在硬水存在下穩(wěn)定石膏漿發(fā)泡的組合物。所 述組合物包括烷基乙氧基硫酸鹽。所述烷基乙氧基硫酸鹽具有親水部分，包括約0. 2-3. 0 的乙氧基。所述烷基乙氧基硫酸鹽還具有疏水部分，包括一系列烷基鏈長(zhǎng)的分布，包括約 20 % -約60 %的C8鏈，約20 % -約60 %的ClO鏈，約14 % -約36 %的C 12鏈以及約 2% -約 20%的 C14 鏈。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式，提供了在硬水存在下形成石膏漿的方法。該方法包 括了將煅燒石膏與水混合以形成石膏漿。加入泡沫，其中泡沫在硬水中穩(wěn)定。所述泡沫包 括水、空氣和表面活性劑。理想地，煅燒石膏可以與硬水混合，或者，所述泡沫可以包括硬 水，或者，兩種情況下都包括硬水。所述表面活性劑包括親水部分，所述親水部分包括約 0. 2-3. 0的乙氧基。所述表面活性劑還包括疏水部分，所述疏水部分包括了一系列烷基鏈 長(zhǎng)的分布，包括約20 % -約60%的C8鏈，約20 % -約60%的ClO鏈，約14% -約36 %的 C12鏈以及約2% -約20%的C14鏈。根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方式，提供了在硬水存在下形成的石膏板。所述石膏板包括煅燒石膏和與煅燒石膏混合的水，以形成石膏漿。泡沫加入石膏漿。所屬泡沫在硬水存 在下穩(wěn)定，由水、空氣和表面活性劑混合形成。提供所述表面活性劑的親水部分，其包括約 0.2-3.0的乙氧基。所述表面活性劑還包括疏水部分，具有一系列烷基鏈長(zhǎng)的分布，包括 約20% -約60%的C8鏈，約20% -約60%的ClO鏈，約14% -約36%的C12鏈以及約 2%-約20%的C14鏈。石膏板還包括前表面和后表面。所述發(fā)泡的石膏漿允許在每個(gè)前 后表面間凝固。一旦凝固，石膏板可以處理完成。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在發(fā)泡測(cè)試中使用的SITA發(fā)泡測(cè)試器。圖2示出了使用如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的SITA測(cè)試器的發(fā)泡測(cè)試結(jié)果。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在去離子水中和硬水樣品中的皂混合物的 發(fā)泡測(cè)試結(jié)果。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在去離子水和硬水樣品中穩(wěn)定劑泡沫衰退 曲線。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的板核心樣品，示出了皂穩(wěn)定劑在得到的泡沫 尺寸上的影響。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例2中空白樣品的橫截面圖。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像分析，顯示出空白樣品中找到的空缺。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)IC的橫截面圖。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像分析，顯示實(shí)驗(yàn)IC中的找到的空缺。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)2C橫截面圖。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的成像分析，顯示實(shí)驗(yàn)2C中的找到的空缺。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的實(shí)施例2中實(shí)驗(yàn)3C的橫截面圖。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成像分析，顯示實(shí)驗(yàn)3C中找到的空缺。圖14示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的曲線圖，顯示實(shí)施例2中四個(gè)樣品的空氣空 缺分布，顯示出與空氣空缺直徑(單位毫米)成函數(shù)的體積百分比。發(fā)明詳述本發(fā)明的實(shí)施方式設(shè)計(jì)為，將添加劑混合入具有過(guò)大空缺的泡沫中，所述添加劑 如發(fā)泡劑或表面活性劑，通過(guò)降低空缺的尺寸和數(shù)量達(dá)到理想值從而為泡沫提供穩(wěn)定性。 進(jìn)一步地，存在硬水下的泡沫穩(wěn)定性對(duì)于任何應(yīng)用的都是可行的，所述應(yīng)用包括許多不同 用處的石膏板，石膏面板，無(wú)漿砌墻，墻板或塑料板，所述用處包括無(wú)漿砌墻和天花板瓷磚。 進(jìn)一步地，硬水可以存在于石膏漿或泡沫中，或存在于二者之內(nèi)。本發(fā)明的其他應(yīng)用包括了 本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的。當(dāng)氣體和液體混合時(shí)，液體泡沫形成。形成液體泡沫需要三種元素，包括液體通常 為軟水，可以采用氣體/泡沫發(fā)生器加入的分散空氣或氣體，以及表面活性劑如皂。表面活 性劑分子吸附在液體/氣體表面形成穩(wěn)定的泡沫。分子的堆積狀態(tài)決定了泡沫的穩(wěn)定性。 實(shí)際上，有許多因素引起泡沫的不穩(wěn)定，包括但不限于排水、粗化以及膜的破裂。排水通常 在Plateau邊界通道發(fā)生，直到達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)氣體通過(guò)氣泡擴(kuò)散且一些氣泡長(zhǎng)大而其他氣泡傾向于縮小和消失時(shí)，發(fā)生粗化。該過(guò)程的最終結(jié)果是隨著時(shí)間平均氣泡尺寸變大。 另外，當(dāng)泡沫膜(結(jié)構(gòu))變得太薄太弱時(shí)，發(fā)生膜的破裂。泡沫因而變得容易崩潰，繼而通 過(guò)清洗而消失。當(dāng)表面分子在該水/氣界面聚集時(shí)，水的表面張力通常降低。純水的表面張力通 常約72mN/m。表面活性劑作為發(fā)泡劑的能力部分依賴于其降低溶液表面張力的有效性。較 低的表面張力通常產(chǎn)生較小和較均勻的氣泡。混合兩種皂的表面張力測(cè)試通常得到的結(jié)果 是，皂混合物通常比單個(gè)皂溶液的表面張力小。當(dāng)本發(fā)明的組合物包含穩(wěn)定和不穩(wěn)定皂混 合物時(shí)，穩(wěn)定皂相對(duì)于不穩(wěn)定皂的比例包括了 9 1、4 1、3 1、和2. 3 1，用于本發(fā)明 的實(shí)施方式中。然而，在一些情況下，例如含有St印an Company出品的十二烷基硫酸銨Steol CA-330)時(shí)，在一個(gè)點(diǎn)值上表面張力并不明顯改變。此處所用的十二烷基硫酸銨在疏水部 分含有C12和C14烷基鏈長(zhǎng)，在親水部分含有3個(gè)乙氧基。十二烷基硫酸銨中的比例為約 80%的C12鏈長(zhǎng)和約20%的C14鏈長(zhǎng)。此處所用的CA-330皂濃度為約28%。由于表面張 力并不明顯改變，每增加單元質(zhì)量中的量時(shí)，十二烷基硫酸銨作為表面活性劑或發(fā)泡劑的 能力也下降。在十二烷基硫酸銨的例子中，增加約40%的量，表面張力的改變非常小。在一個(gè)實(shí)施例中，理想的是使用包含了穩(wěn)定和不穩(wěn)定皂的混合物的組合物。雖然 在此記載為皂混合物，應(yīng)理解為，也可以使用具備如皂混合物相似的烷基鏈長(zhǎng)的單個(gè)皂。此 外，或者，也可以使用超過(guò)兩種皂混合物以達(dá)到理想的烷基鏈長(zhǎng)分布。這里用于制備石膏 板的穩(wěn)定皂通常為一種皂組合物，其具備約C8-C10或C10-C12的較窄的烷基鏈長(zhǎng)，以及約 0. 2-3. 5的乙氧基鏈長(zhǎng)。例子包括了 Geo Specialty Chemicals 生產(chǎn)的 Hyonic PFM> StepanChemicals 生 產(chǎn)的FA403或者Thatcher Chemical Company生產(chǎn)的ThatcherTF。在決定理想氣泡尺寸的 過(guò)程中，這些皂優(yōu)選的與無(wú)乙氧基(在石膏漿中的不穩(wěn)定皂)C10-C12烷基硫酸鹽混合。該 混合操作通常產(chǎn)生皂，得到的泡沫在石膏漿中變得不穩(wěn)定，泡沫聯(lián)合在石膏板核心中形成 相對(duì)大的氣泡，從而增強(qiáng)板的強(qiáng)度。當(dāng)石膏漿在硬的工業(yè)用水存在下制成時(shí)，泡沫通常產(chǎn)生過(guò)大的氣泡。進(jìn)一步，加入 組分使泡沫更穩(wěn)定時(shí)，如在發(fā)泡劑中加入穩(wěn)定表面活性劑時(shí)，泡沫會(huì)抵抗縮小氣泡的尺寸。 因此，理想的是降低用硬的工業(yè)用水產(chǎn)生的泡沫氣泡尺寸，同時(shí)采用皂混合物以改變氣泡 尺寸。對(duì)于得到的石膏板產(chǎn)品的物理性質(zhì)而言，大的氣泡尺寸和小的氣泡尺寸的平衡是理
術(shù)目的
> LH、U J ο根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在硬水存在下，找到了加入一種具有平均乙氧基鏈長(zhǎng) 為3的C12-C14烷基-醚硫酸鹽從而使泡沫穩(wěn)定化的方法。僅為了該應(yīng)用，術(shù)語(yǔ)“使泡沫穩(wěn) 定”是指在石膏漿中降低因漿混合物中的硬水而導(dǎo)致的過(guò)大的空缺。此外，硬水僅用于泡 沫水。進(jìn)一步，或者，硬水可以存在于漿混合物和泡沫水中，以本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的組 合形式存在。加入C12-C14烷基-醚硫酸鹽添加劑可以平衡過(guò)大的空缺。基于發(fā)泡劑的總 重，所述添加劑的量為約40%或更高。根據(jù)本發(fā)明，在硬水存在下穩(wěn)定泡沫的組合物包括了疏水部分和親水部分。這 些組合物影響泡沫的生成和衰退。親水部分包括約0. 2-3. 5的乙氧基，更優(yōu)選地，含有 2. 5-3.0的乙氧基。組合物的親水部分為組合物提供優(yōu)良的可溶性。根據(jù)本發(fā)明的組合物
6還優(yōu)選的含有疏水部分，通常包括烷基鏈長(zhǎng)的分布。所述組合物的疏水部分提供良好的穩(wěn) 定性。如上所述，皂中含有不同的烷基鏈長(zhǎng)，皂混合物提供了烷基鏈長(zhǎng)的分布。烷基鏈長(zhǎng)的 分布可以不通過(guò)混合皂而得到。其他石膏漿添加物，如淀粉、聚羧酸鹽醚分散劑或萘磺酸鹽也會(huì)影響石膏板的發(fā) 泡，并產(chǎn)生更大的泡沫核心氣泡。在一些情況下，發(fā)泡的核心氣泡尺寸過(guò)大，為了優(yōu)化的石 膏板處理和質(zhì)量，皂組合物必須調(diào)整以降低氣泡尺寸。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，加入具有平均乙氧基鏈長(zhǎng)為3的C12-C14烷基-醚硫酸鹽 (如St印an Chemicals生產(chǎn)的Steol CA 460皂和CA330皂，其中燒基鏈約為80% C12)， 有效地穩(wěn)定硬水中的發(fā)泡。此處采用的CA460皂的疏水部分含有C12和C14烷基鏈長(zhǎng)，親 水部分含有3個(gè)乙氧基。CA 460皂中的比例為約80% C12鏈長(zhǎng)，約20% C14鏈長(zhǎng)。此處采 用的原料CA 460皂濃度約為60%。穩(wěn)定性通常根據(jù)加入量而提高，直到加入水平達(dá)到約 35%的C12-C14烷基-醚硫酸鹽。C12-C14烷基-醚硫酸鹽的加入量超過(guò)40%時(shí)，發(fā)現(xiàn)硬 水存在下的穩(wěn)定性降低。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了在硬水存在下形成石膏漿的方法。所述方法包 括了將煅燒石膏與水混合形成石膏漿。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用于與煅燒石膏混合的 水可以為硬水。一旦形成石膏漿，在石膏漿中便加入泡沫。加入的泡沫優(yōu)選為在硬水中穩(wěn)定的。泡 沫本身通過(guò)將水、空氣和表面活性劑混合而形成。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，用于形成泡沫 的水可以為硬水。泡沫的形成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方法。然而，所采用的表面活性劑 根據(jù)本發(fā)明而不同。根據(jù)本發(fā)明所用的表面活性劑，或者稱為烷基乙氧基硫酸鹽，優(yōu)選包括了 親水部分和疏水部分。所述親水部分提供優(yōu)良的溶解性，所述疏水部分提供優(yōu)良的穩(wěn)定性。因此，優(yōu)選采用具備優(yōu)良溶解性的親水部分。例如，采用約0. 2-3. 5的乙氧基以及 更優(yōu)選的采用2. 5-3. 0的乙氧基，顯示出能提供理想的溶解性。此外，在表面活性劑的疏 水部分采用烷基鏈長(zhǎng)的分布顯示出能提供優(yōu)良的穩(wěn)定性。例如，已經(jīng)確定含有烷基鏈長(zhǎng)分 布為C8、CIO、C12和C14的表面活性劑是優(yōu)選的。更特別的，為約10% -約80%的C8鏈； 約10% -約80%的ClO鏈；約10% -約40%的C12鏈以及約2% -約15%的C14鏈。優(yōu) 選地，根據(jù)本發(fā)明的表面活性劑的烷基分布包括了約20% -約60%的C8鏈；約20% -約 60%的ClO鏈；約14% -約36%的C12鏈以及約2% -約20%的C14鏈。根據(jù)本發(fā)明的表面活性劑可以是預(yù)混合的，并且可以是混合兩者或更多的已存在 的皂。根據(jù)本發(fā)明的表面活性劑可以不通過(guò)混合已知皂而得到，而是通過(guò)所需的特殊皂制 造。這可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員知道的所需的表面活性劑的應(yīng)用決定。當(dāng)形成上述石膏漿時(shí)，可以混合添加劑。根據(jù)本發(fā)明的添加劑優(yōu)選輔助形成更大 的泡沫核心氣泡。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道可以使用任何添加劑。優(yōu)選的添加劑包括淀 粉、聚羧酸鹽醚分散劑、萘磺酸鹽及其混合物。一旦氣泡在石膏漿中穩(wěn)定，石膏板可以通過(guò)放置前表面飾面紙和后表面飾面紙形 成，然后完成，這都是本領(lǐng)域技術(shù)人所知的。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
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采用去離子水和由“硬”水源得到的水進(jìn)行泡沫穩(wěn)定性測(cè)試。此處的硬水源為從 石膏井中抽取并用鈣和硫酸鹽飽和的水。水的分析如表1所示表 1 采用SITA泡沫測(cè)試儀測(cè)試，其中，皂和皂混合物在去離子水或硬水樣品中混合。 如圖1所示，在SITA泡沫測(cè)試儀中，增加攪動(dòng)以產(chǎn)生的泡沫量可以測(cè)量。一旦完全攪動(dòng)，繼 續(xù)泡沫量和泡沫衰退測(cè)試。采用泡沫生成和衰退測(cè)試，可以確定皂和皂混合物的性能。如圖1所示，SITA測(cè)試儀100采用樣品液體儲(chǔ)存器102中的樣品液體。樣品液體 進(jìn)入雙壁樣品導(dǎo)管104，其包括一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置。一旦進(jìn)入樣品導(dǎo)管104，轉(zhuǎn)子106轉(zhuǎn)動(dòng) 以開(kāi)始產(chǎn)生泡沫。生成的泡沫量用傳感器單元108測(cè)量，其優(yōu)選包括檢針儀。隨著泡沫的 生成，采用同一傳感器單元108測(cè)試泡沫衰退。噴射環(huán)110采用從清洗溶液/水導(dǎo)管112 中的清洗溶液/水自動(dòng)清洗樣品導(dǎo)管104。一旦清洗完畢，清洗溶液/水在泡沫測(cè)試儀底部 的收集器114中收集。在去離子水和硬水樣品中的皂及其混合物的表面張力也采用型號(hào)為K12 Mk6的 Kruss張力計(jì)測(cè)量。也可采用本領(lǐng)域常用的測(cè)量表面張力的其他方法。表面張力的降低與 發(fā)泡的改進(jìn)有關(guān)。比較并分析在硬水中添加劑穩(wěn)定泡沫的能力。使用的皂和添加劑包括Geo Specialty Chemicals Inc 的 Hyonic PFM-33 皂(乙氧基化硫酸鹽、銨鹽、醇)；St印an Company的Steol CA_460皂，60%固體(十二烷基硫酸銨、3乙氧基)；Stepan Company的 Steol CA-330皂，28%的固體(十二烷基硫酸銨、3乙氧基)；Akzo Nobel的AromoxC/12-W 皂(二(羥乙基)椰油基胺氧化物)。PFM-33皂為本發(fā)明中穩(wěn)定的皂。PFM-33皂包括C6-C12的烷基鏈長(zhǎng)。此處采用的 PFM-33皂溶液在濃度約為33%的溶液中。該實(shí)施例中的皂混合物通過(guò)加入皂穩(wěn)定劑制得 (Steol CA-460皂；Steol CA-330皂和Aromox C/12-ff皂)，以得到穩(wěn)定劑濃度約為10%, 20%和30%的皂。用于該實(shí)施例中的皂溶液通過(guò)混合物0. 4g的皂和800g的水(去離子水 或硬水樣品)制備，然后加入SITA測(cè)試儀。采用SITA測(cè)試儀，泡沫生成和泡沫衰退都可測(cè)試。泡沫生成測(cè)試的結(jié)果如圖2所 示。與PFM-33皂或其他皂混合物相比，CA-330皂和CA-460皂顯示出在硬水樣品中明顯的 泡沫生成量的增加。CA-330皂和CA-460皂相似，主要為固體含量(濃度)百分比的不同。 基于更高的泡沫生成，進(jìn)一步的測(cè)試集中于CA-330皂和CA-460皂的皂混合物。如圖2所 示的泡沫衰退測(cè)試采用了下列組合表 2
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在硬水樣品中具有穩(wěn)定添加劑的泡沫生成量高于不具有穩(wěn)定添加劑的樣品。泡沫 衰退結(jié)果如圖4所示，特別是在測(cè)試的第一分鐘內(nèi)泡沫的破裂。表面張力測(cè)試如圖3所示。CA-460皂和CA-330皂以約10%、20%、30%濃度混合 在離子水和硬水樣品中的泡沫生成結(jié)果如圖3所示。如圖，在含有約20%穩(wěn)定劑的PFM-33 皂中，表面張力最小。最大的皂穩(wěn)定性相對(duì)于最小的表面張力?；谠摻Y(jié)果，含有約20%穩(wěn) 定添加劑的皂在硬水條件下表現(xiàn)最好。表 3 實(shí)施例2設(shè)立第二個(gè)測(cè)試，采用CA-330皂與現(xiàn)有的穩(wěn)定皂(FA-403皂)在硬水樣品中測(cè) 試。FA-403皂包括組合物疏水部分的C8和ClO烷基鏈長(zhǎng)，具有約40%的C8鏈長(zhǎng)和約60% 的ClO鏈長(zhǎng)。采用CA-330皂是由于其含有與通常用于工廠中的其他皂相類似的固體百分 比。CA-460皂與通常用于工廠中的皂的混合物一旦混合形成膠體，除非加入醇以防止膠體 產(chǎn)生。應(yīng)理解的是，雖然本發(fā)明的實(shí)施例記載為皂混合物，具有類似烷基鏈長(zhǎng)分布的單個(gè)皂 也可以使用。即使在一些情況下，加入了足夠量的醇，仍存在形成膠體的可能性，處理過(guò)程 中一旦與具備特殊氣泡尺寸的其他皂接觸時(shí)可能會(huì)形成。在測(cè)試前一天制備用于測(cè)試的皂。例如，三份20磅的皂與CA-330皂以約為10%、 20%和30%的濃度混合。測(cè)試在1/2”SHEETR0CK 品牌的建筑板上進(jìn)行。起初，設(shè)備以50%皂混合物 (50% FA-403 皂和 50% Polystep B25 皂)運(yùn)行。Polyst印 B25 皂組合物含有 ClO 和 C12 烷基鏈長(zhǎng)。更特別的，Polystep B25皂組合物包括約90%的ClO鏈長(zhǎng)和約10%的C12鏈 長(zhǎng)。此處采用的Polyst印B25皂組合物濃度約為38%。在此測(cè)試中，對(duì)操作條件或配方無(wú) 改變。混合物中的FA-430皂用測(cè)試皂代替。測(cè)試皂包括表 4 針對(duì)每個(gè)條件改變?cè)聿⑽磳?duì)操作產(chǎn)生可觀察到的效果。測(cè)試中監(jiān)視核心氣泡尺寸 以觀測(cè)衰退。萘磺酸鹽(分散劑)、石膏(gypset)淀粉和特殊氣泡尺寸的皂混合物都可用于配 方中以增加核心氣泡尺寸(即使是在水不成問(wèn)題的工廠中)。由于測(cè)試的目標(biāo)是降低或消 除硬水對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響，理想的，希望隨著泡沫穩(wěn)定添加劑的加入，氣泡尺寸得到最大 的降低。當(dāng)穩(wěn)定性皂的百分比增加，核心氣泡尺寸降低。在板樣品中的氣泡尺寸如圖5所 示。為了測(cè)量平均氣泡尺寸和尺寸分布，采用Clemex Vision圖像分析儀，測(cè)試結(jié)果如表5 所示
空白樣品的橫截面圖分析如圖6所示。圖7示出了對(duì)于空白樣品的成像分析例程， 顯示出找到了空缺。圖8示出了實(shí)驗(yàn)IC的橫截面圖，成像分析例程如圖9所示。實(shí)驗(yàn)2C 的橫截面圖如圖10所示，成像分析例程顯示找到了空缺，如圖11所示。實(shí)驗(yàn)3C的橫截面 圖如圖12所示，成像分析例程顯示找到了空缺，如圖13所示。圖14示出了空氣空缺量％ 相對(duì)于空氣空缺直徑(單位毫米)的函數(shù)。雖然本發(fā)明給出了用于硬水穩(wěn)定泡沫的組合物和方法的具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)理解，對(duì)其的改變和修飾并不偏離本發(fā)明由權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求
一種在至少含有約40mg/L的鈣的硬水存在下，在石膏漿中穩(wěn)定泡沫的組合物，包含烷基乙氧基硫酸鹽，所述硫酸鹽包括含有約0.2 約3.0的乙氧基的親水部分，以及含有烷基鏈長(zhǎng)分布的疏水部分，所述烷基鏈長(zhǎng)分布包括約20％ 約60％的C8鏈；約20％ 約60％的C10鏈；約14％ 約36％的C12鏈和約2％ 約20％的C14鏈。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述烷基乙氧基硫酸鹽為預(yù)混合皂。
3.如權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述烷基乙氧基硫酸鹽為超過(guò)一種皂的混合物。
4.在硬水存在下形成石膏漿的方法，所述方法包括將煅燒石膏與水混合形成石膏漿；以及加入在硬水中具有穩(wěn)定性的泡沫，其中，所述泡沫包括水、空氣和表面活性劑，所述表 面活性劑包括含有約0. 2-約3. 0的乙氧基的親水部分，以及含有烷基鏈長(zhǎng)分布的疏水部 分，所述烷基鏈長(zhǎng)分布包括約20 % -約60 %的C8鏈；約20 % -約60 %的ClO鏈；約14% -約 36%的C12鏈和約2% -約20%的C14鏈。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述表面活性劑為預(yù)混合的皂。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，形成所述石膏漿進(jìn)一步包括了加入添加劑；其中， 所述添加劑輔助形成較大的泡沫核心氣泡。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述添加劑包括淀粉、聚羧酸酯醚分散劑、萘磺酸 鹽或其混合物。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述加入到煅燒石膏中以形成石膏漿的水為硬水。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述與空氣和表面活性劑混合形成泡沫的水為硬水。
10.在硬水存在下形成的石膏板，所述石膏板包括煅燒石膏；與所述煅燒石膏混合以形成石膏漿的水；加入石膏漿的泡沫，其中，所述泡沫通過(guò)混合水、空氣和表面活性劑形成，其中，所述表 面活性劑包括含有約0. 2-約3. 0的乙氧基的親水部分，以及含有烷基鏈長(zhǎng)分布的疏水部 分，所述烷基鏈長(zhǎng)分布包括約20% -約60 %的C8鏈；約20 % -約60 %的ClO鏈；約14% -約 36%的C12鏈以及約2% -約20%的C14鏈；其中，所述泡沫在硬水存在下穩(wěn)定；以及前表面和后表面，其中，所述發(fā)泡的石膏漿允許在每個(gè)前表面和后表面間凝固，并且進(jìn) 一步，其中，一旦凝固，所述石膏板處理并完成。
11.如權(quán)利要求10所述的石膏板，其中，所述加入煅燒石膏以形成石膏漿的水為硬水。
12.如權(quán)利要求10所述的石膏板，其中，所述與空氣和表面活性劑混合以形成泡沫的 水為硬水。
13.如權(quán)利要求10所述的石膏板，其中，所述表面活性劑為預(yù)混合的皂。
14.如權(quán)利要求10所述的石膏板，其中，所述石膏漿進(jìn)一步包括添加劑；其中，所述添 加劑輔助形成更大的泡沫核心氣泡。
15.如權(quán)利要求14所述的石膏板，其中，所述添加劑包括淀粉、聚羧酸鹽醚分散劑、萘 磺酸鹽或其混合物。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于降低硬水對(duì)石膏板發(fā)泡影響的組合物和方法。所述組合物包括向水中和煅燒漿中加入泡沫。所述泡沫包括水、分散空氣和表面活性劑。采用的表面活性劑包括具有烷基鏈長(zhǎng)分布的疏水部分，所述烷基鏈長(zhǎng)分布為約20％-約60％的C8鏈，約20％-約60％的C10鏈，約14％-約36％的C12鏈以及約2％-約20％的C14鏈。所述表面活性劑還含有具有約0.2-3.0的乙氧基的親水部分。
文檔編號(hào)C08L53/02GK101918490SQ200880123245
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月28日
發(fā)明者史蒂文·W·舒凱奇, 王許明 申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司