用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及制备促凝剂的方法，特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂，其特征在于，将石膏与至少一种聚羧酸盐一起经受干式研磨。
【专利说明】用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及制备促凝剂，特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的方法。本发明还涉及如此制备的促凝剂以及该促凝剂的用途。本发明的其他主题涉及包含该促凝剂的粘结剂组合物，以及包含经固化的粘结剂组合物的模制体。
现有技术
[0002]在加工基于硫酸钙的粘结剂时，通常使用促进凝固的添加剂或促凝剂。由此可以大大缩短粘结剂的凝固时间，这例如在石膏板的大规模生产中是决定性的优势。
[0003]对于基于硫酸钙的粘结剂特别有效的促凝剂是经精细研磨的石膏或硫酸钙二水合物(CaSO4.2H20)。石膏在此特别是起到晶种的作用，它促进存在于粘结剂中的硫酸钙半水合物和/或无水石膏的水合。
[0004]在制备这类促凝剂时，通常在制备时向石膏中加入添加剂，例如淀粉、糖或糊精。这些添加剂的作用尤其是促进石膏的研磨过程或者影响研磨之后石膏的性能。具体来说，添加剂例如使得石膏在磨机中粉碎变得更容易并且防止产生的细小粒子的附聚。与此不同，其他的添加剂则提高促进凝固的作用或者提高研磨后石膏的稳定性。
[0005]US4, 298，394在这方面例如描述了使用最多20重量％的表面活性物质作为石膏研磨过程中的添加剂。具体提到的是例如烷基化磺酸钠、月桂基硫酸钠或乙氧基化壬基酚。这些添加剂的使用特别带来了改善的储存稳定性和增强的凝固促进作用。
[0006]但是，许多已知的添加剂和用于制备以石膏为基础的促凝剂的方法不能完全使人确信:通常仅改善研磨过程或者仅改善石膏特性，特别是促进凝固的作用。因此，研磨过程范畴内的改进造成对促进凝固作用的损害，反之亦然。其他的方法和添加剂从经济角度看是不利的或者在技术实施方面费用昂贵。
[0007]因此，仍然需要不具有前述缺点的新型和可选择的解决方案。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的任务在于提供能够制备用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的方法。该方法应该特别是尽可能高效和/或经济的，并且可以实现制备尽可能有效的促凝剂。此外，应提供一种可以尽可能高效和/或经济地制备的促凝剂，并且与已知的促凝剂相比较显示出可比较或改进的效果。另外，该促凝剂特别是应该不会显著地损害基于硫酸钙的粘结剂的可加工性。
[0009]令人惊奇地发现，根据本发明的任务由于根据权利要求1的方法而得以解决。
[0010]根据本发明的方法的特征在于，为了制备促凝剂、特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂， 将石膏与聚羧酸盐一起进行干式研磨。
[0011]有关促凝剂的任务相应地通过权利要求10的特征来解决。
[0012]如在研磨试验中已经显示的，与无添加剂的空白样品相比，通过使用聚羧酸盐作为石膏干式研磨中的添加剂，导致显著较少的结块或粘附在研磨体上。由此在保持相同研磨效率的条件下，可以显著提高研磨生产能力或石膏的单位时间转化量。由此带来的结果是，可以降低清洁磨机的费用，这又减少了磨机或研磨体的磨损。此外，聚羧酸盐的使用还可以实现研磨料更高的细度。用作该方法中添加剂的聚羧酸盐此外可以在全球范围内价格低廉地提供，并且在本文中即使极少量已经是有效的。因此，总的来说，得到一种制备用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的方法，该方法是新型、高效和经济的。
[0013]如此制备的促凝剂的特征特别在于在基于硫酸钙的粘结剂中非常好的促进作用。换句话说，采用根据本发明的促凝剂可以显著缩短直至凝固开始的时间和直至凝固结束的时间。
[0014]根据本发明的促凝剂在此几乎不损害或完全不损害基于硫酸钙的粘结剂的流动能力。这尤其显示在，流动能力或扩展度相对于不含促凝剂的空白样品来说只有不明显的减少，其中这种减少是增强的促凝作用的伴随现象。粘结剂的可加工性也得以保留。 [0015]本发明的其他方面是其他的独立权利要求的主题。本发明特别优选的实施方式是从属权利要求的主题。
[0016]发明的实施方式
[0017]本发明的第一方面涉及制备促凝剂、特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的方法，其中将石膏与至少一种聚羧酸盐一起经受干式研磨。
[0018]“凝固”在下文应理解为与水拌合的粘结剂的固结。固结在此包括粘结剂的硬化(从流体状态到固态的转变)以及随后的固化过程(进一步提高含粘结剂的基体的机械强度)。
[0019]术语“促凝剂”在此表示一种物质，该物质在加入粘结剂的情况下时间上缩短粘结剂直至凝固开始或硬化开始的时间。这是与没有加入促凝剂的对应的粘结剂相比较而言的。
[0020]术语“粘结剂”尤其表示无机粘结剂，它在水的存在下在水合反应中反应生成固态水合物或水合物相(Hydratphasen)。
[0021]“基于硫酸钙的粘结剂”尤其是指包含硫酸钙半水合物和/或无水石膏的粘结剂。硫酸钙半水合物或CaSO4.0.5H20在此可作为α-半水合物或β-半水合物存在。同样地，无水石膏也可作为II型无水石膏或III型无水石膏存在。硫酸钙半水合物和/或无水石膏在所有粘结剂中包含的组分中尤其是占有最大的重量比例。基于硫酸钙的粘结剂优选有至少25重量％、尤其是至少50重量％、优选至少75重量％、进一步优选至少90重量％由硫酸钙半水合物和/或无水石膏构成。特别地，基于硫酸钙的粘结剂除了不可避免的杂质之外仅是由硫酸钙半水合物和/或无水石膏构成的。基于硫酸钙的粘结剂有利的是β_半水合物与极少份额的III型无水石膏的混合物。这类粘结剂还以术语“粉饰灰泥(Stuckgips) ”为人所知。
[0022]“石膏”在此指的是硫酸钙二水合物或CaSO4.2Η20。
[0023]“聚羧酸盐”在本文范围内应理解为包含至少两个单体单元或由至少两个单体单元构成的聚合物，所述单体单元分别具有至少一个羧基基团。羧基基团可以作为纯羧基基团或作为羧酸盐存在。另外，例如每个羧基基团和/或每个羧酸盐可以与其他的独立地已经被醇和/或硫醇酯化和/或作为酰胺存在。聚羧酸盐优选包含或由至少3个、特别优选至少5个、尤其优选20至70个单体单元构成。原则上还可以使用由多种不同聚羧酸盐构成的混合物。
[0024]术语“研磨”或“研磨过程”特别应理解为一种减小固体或多种固体构成的混合物的平均颗粒尺寸的方法。通常情况下，所述固体或由多种固体构成的混合物，特别是粘结剂，在研磨时被研磨至布莱恩值至少为500cm2/g,特别是至少为1000cm2/g,优选至少为2000cm2/g,进一步还优选至少为4000cm2/g。待研磨的固体也称为“研磨料”。
[0025]“干式研磨”在此应理解为在研磨之前或研磨期间没有向研磨料或石膏添加液态添加剂，特别是含水添加剂的研磨过程。换句话说，在研磨之前或研磨期间向研磨料中尤其只添加固体，例如粉末状的固体。因此，干式研磨过程是在基本上不存在液态物质或液态添加剂的条件下进行的研磨过程。“液态”和“固态”的聚集态在此特别是指标准条件而言的，尤其温度为0°c和压力为1.01325巴。干式研磨过程中优选仅使用在25°C、特别是40°C、优选45°C和1.01325巴的条件下以固态聚集态存在的物质或材料。
[0026]干式研磨中所用物质的液体份额，特别是水的份额基于各个所用物质的量计特别是低于I重量％、优选低于0.05重量％、进一步优选低于0.001重量％。液体份额在此是指自由液体。特别地，存在于石膏中的结晶水不被认为是液体。
[0027]根据一个优选的实施方式，石膏将被研磨至比表面积(根据布莱恩)至少2500g/cm2、特别至少为5000g/cm2、优选至少为6000g/cm2或7000g/cm2。
[0028]为了评估研磨产品，除了比表面积之外,还使用50质量％通过量(Durchgang)下的粒径，即所谓的中值d5°。例如可以借助于光散射来确定粉末样品颗粒的d5°_值。对应的测量方法是专业技术人员公知的，并例如详细记载在标准IS013320:2009中。
[0029]有利的是，在 干式研磨过程中将石膏研磨至非常精细，特别是使得d5°_值在(100 μ m的范围内、特别是小于≤70 μ m、优选小于≤40 μ m。
[0030]聚羧酸盐的使用份额优选为0.05重量％至10重量％，特别是0.05重量％至2重量％，尤其0.2重量％至I重量％。由此一方面最佳地达到根据本发明的效果，另一方面这样的加料剂量从经济角度来说是有利的。
[0031]聚羧酸盐特别是固态聚集态的聚羧酸盐。这例如可以以板、片、薄片、碎屑、丸的形式存在，作为颗粒和/或作为粉末存在。聚羧酸盐优选是粉末状的。由此在干式研磨期间实现与研磨料或石膏的特别有效的混合。聚羧酸盐中的液体份额，特别是水的份额优选< 5重量％、特别是< I重量％、优选< 0.1重量％。
[0032]聚羧酸盐特别是具有聚羧酸盐骨架和聚醚侧链的梳形聚合物。聚醚侧链在此特别是经由酯基团、硫酯基团、醚基团和/或酰胺基团结合在聚羧酸盐骨架上的。
[0033]特别优选包含下列子结构单元或由下列子结构单元构成的聚羧酸盐或梳形聚合物:
[0034]a)a摩尔比例的式⑴的子结构单元SI
[0035]
【权利要求】
1.制备促凝剂、特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂的方法，其特征在于，将石膏与至少一种聚羧酸盐一起经受干式研磨。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，将石膏研磨至颗粒尺寸的d5°-值在≤100μ m、特别是≤70 μ m、优选≤40 μ m的范围内。
3.根据权利要求1至2中至少一项的方法，其特征在于，使用的聚羧酸盐的比例为0.05重量％至10重量％、特别是0.05重量％至2重量％、尤其0.2重量％至1重量％。
4.根据权利要求1至3中至少一项的方法，其特征在于，使用固态聚集态的聚羧酸盐，特别是粉末状的聚羧酸盐。
5.根据权利要求1至4中至少一项的方法，其特征在于，所述聚羧酸盐是梳形聚合物，其具有聚羧酸盐骨架和聚醚侧链，其中聚醚侧链通过酯基、醚基和/或酰胺基结合在聚羧酸盐骨架上。
6.根据权利要求1至5中至少一项的方法，其特征在于，所述聚羧酸盐或梳形聚合物包含下列子结构单元或由其构成: a)a摩尔比例的式(I)的子结构单元SI
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在所述聚羧酸盐中: a)基团R1^PRv代表氢，
b)m= O,
c)p= 1， d)R1和R2分别互相独立地代表-[AO]n-R4，其中η= 20-70，和/或 e)R4代表甲基。
8.根据权利要求1至7中至少一项的方法，其特征在于，使用至少一种额外的助磨剂，其中所述额外的助磨剂特别包括糖、淀粉、石英砂和/或白云石。
9.根据权利要求1至8中至少一项的方法，其特征在于，所述干式研磨在研磨体磨机，特别是球磨机中进行。
10.促凝剂，特别是用于基于硫酸钙的粘结剂的促凝剂，其可通过根据权利要求1至9中至少一项的方法获得。
11.根据权利要求10的促凝剂的用途，用于促进基于硫酸钙的粘结剂，特别是粉饰灰泥的凝固。
12.根据权利要求11的用途，用于制造石膏板中。
13.粘结剂组合物，包含基于硫酸钙的粘结剂以及根据权利要求10的促凝剂。
14.根据权利要求13的粘结剂组合物，其特征在于，所述促凝剂以基于粘结剂计为0.0005重量％至5重量％、特别是0.01重量％至I重量％的比例存在。
15.模制体，特别是石膏板，其包含经固化的根据权利要求13至14中至少一项的粘结剂组合物。
【文档编号】C04B28/16GK103958436SQ201280058150
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年12月12日 优先权日:2011年12月19日
【发明者】M·穆勒, T·穆勒 申请人:Sika技术股份公司