专利名称：减少石膏粉饰基构件中的蠕变的方法、石膏粉饰基组合物以及制造具有减少的蠕变的石 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减少石膏基构件垂陷的方法、一种用于该构件的石膏基组合物以及一种用于制造具有减少的垂陷的石膏基构件的方法。其尤其用于制造具有减少的垂陷的石膏板。
美国专利No.3,190,787描述了一种含有精确量的硼酸的低密度石膏板，其目的尤其在于消除这些板的垂陷。
以WO99/08978公开的国际申请涉及一种制造固化的含石膏产品的方法，其中，将三偏磷酸盐离子加入到石膏基组合物中以提高固化石膏的机械强度、刚性和尺寸稳定性。
美国专利No.4,645,548涉及一种制造石膏板的方法，其中使用酒石酸或酒石酸的一种盐作为水凝缓凝剂。
美国专利No.6,352,585涉及一种在牙科领域使用的石膏基浇注组合物。该组合物由两部分组成，第一石膏基部分和第二水基部分，这些部分的一种和/或另一种含有选自草酸、硼酸、磷酸、柠檬酸、酒石酸、硫酸、乙酸、甲酸、马来酸、抗坏血酸、天冬氨酸或它们的混合物的至少两种酸。这两部分保持隔离状态，随即在浇注时混合；随后将混合物留待固化。
在该美国专利的实施例22、38、49和50中对组合物进行了说明，其中第一部分由100克石膏组成，第二部分含有30克水，根据不同的实施例，其中溶解了1或2克硼酸和0.5克或1克酒石酸。
在建筑领域，垂陷是由于石膏板受到的机械应力，最为常见的是在其自身重量的作用下。如果环境湿度很高，这些应力的效果将被放大，并在整个时间过程中产生向下垂陷的板材变形。这种现象随着产品的变轻而变得严重，且尤为恼人；这是例如当安装石膏板作为天花板时的情况。随后在板材的安装点之间出现波浪形剖面。
在探索减少石膏板的垂陷的同时，申请人发现在制备过程中，以相对于半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比大于0.001％的酒石酸或酒石酸的一种盐加入到石膏板中时，极大地减少了垂陷。
由于科学文献指出“除甲酸外，添加剂[尤其是酒石酸和硼酸]在相对湿度为97％时对于材料的垂陷行为具有不利影响”，这样的结果对本领域的技术人员来说令人惊讶。此处可参见University ofAix-Marseille III，Department of Process Engineering and Physico-Chemistry的是为“Etude de l’adsorption de l’eau sur les cristaux de gypseet de son influence sur les propriétés mécaniques du pltre pris pur etadditivé”的博士论文的第105页，Elisabeth Badens在1998年1月12日公开出版。
此外，申请人已经发现，在反垂陷作用方面，当酒石酸或一种或多种酒石酸盐与硼酸或一种或多种硼酸盐(水溶的)一起用于石膏构件中时产生了协同效应。
因此，本发明的一个主题是一种降低石膏基构件中垂陷的方法。其尤其用于石膏板中。
本发明的方法包括，在随后的凝固和硬化以制造石膏基构件之前，以相对于石膏基组合物中所含半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比大于0.001％、优选大于0.01％的酒石酸或酒石酸盐加入到石膏基组合物中。
本发明的另一个主题是一种石膏基组合物，其可以制得一种具有减少的垂陷的石膏基构件。该组合物尤其可以是一种用于石膏板的组合物。
以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，本发明的组合物含有重量百分比为0.003％到0.45％之间的酒石酸或酒石酸盐和0.05％到0.95％之间的硼酸或硼酸盐。
本发明还涉及一种具有减少的垂陷的石膏基构件，例如石膏板，且其可通过将本发明的石膏基组合物水中凝结和固化制得。
另一个主题涉及使用酒石酸或其一种或多种盐以降低石膏基构件、尤其是石膏板的垂陷。
最后，本发明的一个主题还是一种制造具有减少的垂陷的石膏基构件的方法，其中，在随后的凝结与固化以制造石膏基构件之前，将酒石酸或其一种或多种盐与硼酸或其一种或多种盐加入到石膏基组合物中。
现在将在随后的公开中详细说明本发明的其它特征和优点。
发明详述本发明所述的减少垂陷的方法因此，为了减少石膏基构件的垂陷，如本发明所述，在随后的凝结与固化之前将酒石酸或其一种盐加入到石膏基组合物中。
“石膏基组合物”在这里被理解为一种标准的石膏组合物，也就是说，基本上由石膏组成。
“石膏”在这里被理解为β或α型半水合硫酸钙。
该石膏还可含有无水石膏形式的硫酸钙。
“酒石酸”在这里被理解为如“The Merck Index-eleventh edition”中所述的左型、右型、外消旋或内消旋酒石酸。当然，可以使用这些异构体的两种或多种混合物。因此，可以按照在5/95到95/5之间、优选在30/70到70/30之间的重量比使用左型和右型酒石酸的混合物。同样可以按照在10-25/10-50/25-80之间、优选在10-25/10-40/50-80之间的重量比使用左型、右型和内消旋酒石酸的混合物。
可以以盐的形式使用酒石酸，其可以为金属盐或季铵盐。
金属的盐类可以是与例如钠的碱金属生成的盐或与例如钙的碱土金属生成的盐。
以相对于石膏板所用组合物中所含半水合硫酸钙的重量计，加入到石膏组合物中的酒石酸或酒石酸的一种或多种盐的重量百分比通常大于0.001％。
优选地，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比为0.003％到0.45％之间的、优选在0.005％到0.05％之间的酒石酸或酒石酸盐加入到石膏基组合物中。
按照本发明的一个具体实施方式
，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，还要将重量百分比为0.05％到0.95％之间、优选0.2％到0.8％之间的硼酸或硼酸盐加入到石膏基组合物中。由于这两种酸结合使用在引起的抗垂陷效应方面产生了协同效应，因此该具体实施方式
是特别有利的。
可以通过将其预先溶解在混合的水中，或通过将它们与石膏粉混合，或通过将凝结的石膏构件浸泡在含有该添加剂的水溶液中的浸渍法，将添加剂加入到石膏基组合物中。
按照本发明的一个具体实施方式
，还要通过加入泡沫的方法将空气加入到该石膏基组合物中。可以使用任何适宜的起泡剂以产生泡沫，例如，如上述国际申请WO99/08978，第14页第20行至第15页第16行中所定义的结构式为ROSO3M的起泡剂。
优选使用含有碱金属或碱土金属的烷基硫酸盐的起泡剂。碱金属可以是钾、锂，优选为钠。碱土金属可以是钙和镁。
尤其优选的起泡剂含有结构式为H(CH2)nOSO3-M+的烷基硫酸盐，其中n在6到16之间，该烷基硫酸盐组合物中的碳原子的平均数nm在10和11之间，M为一价阳离子。
按照本发明的一个具体实施方式
，为了进一步提高抗垂陷效果，将一种或多种碱金属或碱土金属的磷酸盐加入到该石膏基组合物中。
以半水合硫酸钙的质量计，碱金属或碱土金属磷酸盐的重量百分比最高为0.5％、优选低于0.2％。
磷酸盐的碱金属可以是钠、钾和锂。
磷酸盐的碱土金属可以是钙和镁。
该金属优选为钠。
优选使用三偏磷酸盐作为磷酸盐。
因此，特别优选的金属磷酸盐为三偏磷酸钠。
本发明的石膏基组合物本发明的具有减少垂陷的石膏基组合物，以相对于组合物中的半水合硫酸钙的重量计，含有重量百分数高于0.001％、尤其是0.003％到0.45％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.05％到0.95％之间的硼酸或硼酸盐。
按照本发明的优选具体实施方式
，石膏基组合物含有0.005％到0.05％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.2％到0.8％之间的硼酸或硼酸盐。
进一步更优选的是，该组合物含有0.02％到0.03％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.4％到0.7％之间的硼酸或硼酸盐。
按照本发明的方法所述，本发明的石膏基组合物优选含有碱金属或碱土金属磷酸盐。
本发明的石膏基组合物进一步含有石膏基组合物一般组成中所使用的、并为本领域技术人员已知的添加剂。在这方面，可以是促凝剂、缓凝剂、胶结剂、粘合剂、增塑剂、保水剂、加气剂、增稠剂、杀菌剂、杀真菌剂、pH调节剂、加强料、阻燃剂、防水剂和/或填料。
在用于制造石膏板的情况下，本发明的组合物具有不会改变构成板材的纸板与石膏之间的粘合性的优点。
本发明的石膏板为在水中凝结和固化后制造具有减少的垂陷的石膏板，可以有利地将本发明的石膏基组合物制成板。
本发明的制造具有减少垂陷的石膏基构件的方法按照本发明，具有减少的垂陷的如石膏板之类的石膏基构件的制造除常规步骤外还包括，在随后的水中凝结和固化之前，将酒石酸或其一种或多种盐、和硼酸或其一种或多种盐加入到该石膏基组合物中。
实施例在不限制本发明范围的情况下，下列实施例阐述本发明。
实施例1用Carpentras石膏制备密度为0.78、厚度为6.5毫米的0.316×0.316米2的小型板，Carpentras石膏是一种通过闪烧石膏含量最低为80％的天然石膏的方法制得的石膏。
按下列方法制备板材在调节至电压为55伏特的Hamilton Beach型泡沫发生器中搅拌一分钟，由此制造泡沫-2.5毫升的50克/升如国际申请WO99/08978的第14页第20行到第15页第16行定义的结构式为ROSO3M的起泡剂溶液。
-80毫升22℃的水。
随后将泡沫加入到400克温度为50℃的水与600克温度为22℃的石膏的混合物中。将石膏糊沉积在两层纸板之间。除去装填后溢出部分。随后，在温度6分钟内从100℃稳定升高至170℃、随即在16分钟内从170℃稳定降低到90℃的干燥器中干燥小型板，直到制得被称为板T的对照板。
实施例2按照实施例1的操作程序，通过预先将下表中所示的酸按照下列相对于石膏重量的百分数加入到400克50℃的水中的方法，制备板1到16表I
实施例3
按照如下改进的标准ASTM C 473-95，在实施例1和2中制备的板T和1到16上进行垂陷测量将每块板-316毫米宽(而不是305毫米)在等于板干燥重量的1.5倍(760克)的应力下悬挂在中心距离为300毫米(而不是584毫米)的两块叶片之间。在24、48和65小时后测量垂陷。因实际原因，实施例中记录的垂陷值对应于65小时后所达到的垂陷。测量垂陷值至精确度为3％。
结果记录在下表II中表II
所得结果证明-酒石酸对垂陷的效果(相对于板T的板1到6)；-硼酸对垂陷的效果(相对于板T的板7到13)；-与酒石酸与硼酸结合使用相联的协同效应(与板14相对的板1、4、7、8，或与板15相对的板3、5、10、11)。
同样地，板2、6、12、13的结果与板16的结果的比较显示了协同效应，其通过放置在毫米标记下的石膏板的垂陷表现出来。
对于相同的全部剂量添加剂来说，还可以通过比较酒石酸/硼酸结合使用与单独使用酒石酸溶液或单独使用硼酸溶液对降低垂陷的改善表现这种协同效应。
下表III以％显示此类改进表III
实施例4在此实施例中，为了研究加入三偏磷酸钠(NaTMP)的效果，按照实施例2中所示操作方法制备板17到22，其特征见下表IV表IV
实施例5按照如前面实施例3中所述修改的标准ASTM C 473-95进行垂陷测量。
结果记录在下表V中表V
通过对板17到22的结果的比较，可以注意到，由于其导致事实上的零垂陷，酒石酸和硼酸与NaTMP相结合是有利的。
实施例6按照实施例1中描述的操作方法，制备厚度为6.5毫米、密度为0.78的0.316×0.316米2小型板，但以Cilegon石膏开始，Cilegon石膏是一种通过闪烧石膏含量最低为90％的天然石膏的方法获得的石膏。
其对照板称为板T’。
实施例7按照实施例6的操作程序，通过预先将下表VI中所示的添加剂按照下列相对于石膏重量的百分数加入到400克50℃的水中的方法，制备板23到30表VI
实施例8根据如实施例3所述改进的标准ASTM C 473-95，在实施例11和12中制备的板T’和23到30上进行垂陷测量。
实施例中记录的垂陷值对应于65小时后所到达的垂陷。
测量垂陷值至精确度为3％。
结果记录在下表VII中表VII
对板24、27和29结果的比较显示了酒石酸与三偏磷酸钠结合使用相连的协同效应。
同样地，板25、28和30的结果的比较显示，酒石酸与三偏磷酸钠的结合使用产生了协同效应，其可以通过放置在毫米标记下的石膏板的垂陷表现出来。
对于相同的全部剂量添加剂来说，还可以通过比较酒石酸/三偏磷酸钠结合使用与单独使用酒石酸溶液或单独使用三偏磷酸钠溶液对降低垂陷的改善表现这种协同效应。
下表VIII以％显示此类改进表VIII
实施例9在此实施例中，为了对左型、右型、外消旋或内消旋酒石酸的有效性进行比较，单独使用这些酸，按照实施例6中所示操作程序制备板31到41，其特征如下表IX
实施例10
按照如前面实施例3中所述改进的标准ASTM C 473-95进行垂陷测量。
结果记录在下表X中表X
可以发现，左型、右型、外消旋和内消旋酒石酸均可导致令人满意的垂陷减少。
实施例11在此实施例中，为了对左型酒石酸与右型酒石酸的效力进行比较，将这些酸与硼酸结合使用，按照实施例2中所示的操作方法制备板42和43，其特征列示在下表XI中表XI
实施例12按照如前面实施例3中所述改进的标准ASTM C 473-95进行垂陷测量。
结果记录在下表XII中表XII
由此看出，右型酒石酸与左型酒石酸同样有效，当其与硼酸结合使用时，都可以在抗垂陷效应方面产生明显的改善。
实施例13按照实施例6的操作方法，通过预先将下表XIII中所示的添加剂按照下列相对于石膏重量的百分数加入到400克50℃的水中的方法，制备板44到53
实施例14
按照如前面实施例3中所述改进的标准ASTM C 473-95进行垂陷测量。
结果记录在下表XIV中表XIV
通过由此获得的结果可以推断-单独添加时，左型、右型和内消旋酒石酸均能导致显而易见的垂陷减少(与板T’相比时的板44到46)；-左型、右型和内消旋酒石酸混合物是有效的，尤其当右型和内消旋酒石酸的量大于左型酒石酸的量时。
实施例15按照实施例1中描述的操作方法，制备厚度为6.5毫米、密度为0.78的0.316×0.316米2小型板，但以第二Cilegon石膏开始，其为一种通过闪烧石膏含量最低为90％的天然石膏的方法获得的石膏。
该对照板称为板T”。
实施例16在此实施例中，为了比较左型、右型、内消旋酒石酸-单独或混合-的效力，将这些酸与硼酸结合使用，按照实施例2中所示的操作方法制备板54到61，其特征列示在下表XV中表XV
实施例17按照如前面实施例3中所述改进的标准ASTM C 473-95进行垂陷测量。
结果记录在下表XVI中表XVI
由此获得的结果，当考虑到与硼酸结合使用时，表明
-酒石酸与硼酸混合产生协同效应；-左型、右型和内消旋酒石酸混合物是有效的，尤其是右型量较大时。
实施例18用来自Ottmarsheim的石膏制备密度为0.80、厚度为12.5毫米的0.316×0.316米2小型板，该石膏是一种通过在回转炉中间接煅烧合成石膏的方法制得的石膏，该合成石膏是通过热电厂废气脱硫的方法制得的，其石膏含量最小为98％。
按下列方法制备板材在调节至电压为55伏特的Hamilton Beach型泡沫发生器中搅拌一分钟，由此制造泡沫-2.5毫升的50克/升如国际申请WO99/08978的第14页第20行到第15页第16行定义的结构式为ROSO3M的起泡剂溶液。
-80毫升22℃的水。
随后将泡沫加入到400克温度为50℃的水与600克温度为22℃的石膏的混合物中。将石膏糊沉积在两层纸板之间。除去装填后溢出部分。随后，在温度6分钟内从100℃稳定升高至170℃、随即在16分钟内从170℃稳定降低到90℃的干燥器中干燥该小型板。将干燥的板浸泡在5000毫升去离子水中，直到其重量恒定，随即在45℃下将该板干燥，制得被称为板T”的对照板。
实施例19按照实施例18的操作方法，通过预先将28克的左型酒石酸加入到5000克水中的方法，制备板62。
实施例20按照如下改进的标准ASTM C 473-95，在实施例18和19中制备的板T和62上进行垂陷测量将每块板-316毫米宽(而不是305毫米)-在等于板干燥重量的1.5倍(760克)的应力下悬挂在中心距离为300毫米(而不是584毫米)的两块叶片之间。在24、48和65小时后测量垂陷。因实际原因，实施例中记录的垂陷值对应于65小时后所达到的垂陷。测量垂陷值至精确度为3％。
结果记录在下表XII中表XVII
结果显示通过在酒石酸水溶液中浸泡的方法浸渍凝结的石膏构件时，用酒石酸在垂陷方面获得的益处。
权利要求
1.用于减少石膏基构件垂陷的方法，包括在随后的凝结和固化之前，以相对于石膏基组合物中所含半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比大于0.001％的酒石酸或酒石酸盐加入到石膏基组合物中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比为0.003％到0.45％之间、优选0.005％到0.05％之间的酒石酸或酒石酸盐加入到石膏基组合物中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比最高为0.95％、优选在0.2％到0.8％之间的硼酸或硼酸盐加入到石膏基组合物中。
4.根据权利要求1到3任一所述的方法，其特征在于酒石酸含有左型和右型的混合物。
5.根据权利要求1到3任一所述的方法，其特征在于酒石酸含有左型、右型和内消旋型的混合物。
6.根据权利要求1到5任一所述的方法，其特征在于还将至少一种起泡剂加入到石膏基组合物中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于起泡剂含有碱金属或碱土金属烷基硫酸盐、优选为结构式H(CH2)nOSO3-M+的烷基硫酸盐，其中n在6到16之间，该烷基硫酸盐组合物中的碳原子的平均数nm在10和11之间，M为一价阳离子。
8.根据权利要求1到7任一所述的方法，其特征在于还将至少一种碱金属或碱土金属磷酸盐加入到石膏基组合物中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，以半水合硫酸钙的重量计，加入重量百分比最高为0.5％、优选小于0.2％的所述碱金属或碱土金属磷酸盐。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于碱金属或碱土金属磷酸盐为三偏磷酸钠。
11.根据权利要求1到10任一所述的方法，其特征在于石膏基构件为石膏板。
12.石膏基组合物，其含有，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，重量百分数为0.003％到0.45％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.05％到0.95％之间的硼酸或硼酸盐。
13.根据权利要求12所述的石膏基组合物，其含有，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，重量百分数为0.005％到0.05％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.2％到0.8％之间的硼酸或硼酸盐。
14.根据权利要求12或13所述的石膏基组合物，其含有，以相对于组合物中半水合硫酸钙的重量计，重量百分数为0.02％到0.03％之间的酒石酸或酒石酸盐，以及0.4％到0.7％之间的硼酸或硼酸盐。
15.根据权利要求12到14任一所述的石膏基组合物，其特征在于酒石酸含有左型和右型的混合物。
16.根据权利要求12到14任一所述的石膏基组合物，其特征在于酒石酸含有左型、右型和内消旋型的混合物。
17.根据权利要求12到16任一所述的石膏基组合物，其还含有一种起泡剂。
18.根据权利要求17所述的石膏基组合物，其特征在于起泡剂是一种碱金属或碱土金属的烷基硫酸盐，优选结构式为H(CH2)nOSO3-M+的烷基硫酸盐，其中n在6到16之间，该烷基硫酸盐组合物中的碳原子的平均数nm在10和11之间，M为一价阳离子。
19.根据权利要求12到18任一所述的石膏基组合物，其还含有一种碱金属或碱土金属的磷酸盐。
20.根据权利要求19所述的石膏基组合物，其特征在于其含有，以相对于半水合硫酸钙的重量计，重量百分比最高为0.5％、优选少于0.2％的所述碱金属或碱土金属磷酸盐。
21.根据权利要求19或20所述的石膏基组合物，其特征在于所述碱金属或碱土金属磷酸盐为三偏磷酸钠。
22.具有减少的垂陷的石膏基构件，其是通过水中凝结并固化根据权利要求12到21任一所述的组合物制得的。
23.根据权利要求22所述的构件，其特征在于其为石膏板。
24.使用酒石酸或酒石酸盐以减少石膏基构件的垂陷的用途。
25.制造具有减少的垂陷的石膏基构件的方法，其中，在随后的水中凝结和固化之前，将酒石酸、或其一种或多种盐，和硼酸、或其一种或多种盐加入到石膏基组合物中。
26.制造具有减少的垂陷的石膏基构件的方法，其中，在随后的水中固化之前，通过浸泡的方法，将酒石酸、或其一种或多种盐，和硼酸、或其一种或多种盐加入到石膏基组合物中。
27.根据权利要求25或26所述的方法，其特征在于石膏基构件是石膏板。
全文摘要
本发明涉及一种减少如石膏粉饰板之类的石膏粉饰基构件中的蠕变的方法。所述方法包括在石膏粉饰基组合物凝结和固化之前，以相对于石膏粉饰基组合物半水合硫酸钙的重量计，将重量百分比超过0.001％的酒石酸或酒石酸的一种盐加入到石膏粉饰基组合物中。本发明还涉及用于该构件的石膏粉饰基组合物。所述组合物含有，以相对于组合物中半水合硫酸钙含量计重量百分数为0.003％到0.45％的酒石酸或一种酒石酸的盐，以及0.05％到0.95％的硼酸或一种硼酸盐。最后，本发明进一步涉及一种通过将本发明的组合物水中凝结和固化制得的具有减少的蠕变的石膏粉饰基构件，酒石酸或一种酒石酸的盐用于减少石膏粉饰基构件中的蠕变的用途，以及一种用于制造具有减少的蠕变的石膏粉饰基构件的方法。
文档编号C04B41/46GK1777564SQ200380105251
公开日2006年5月24日 申请日期2003年12月2日 优先权日2002年12月6日
发明者R·阿雷塞, D·马丁, M·里戈东 申请人:拉法基石膏公司