专利名称：高淀粉轻质石膏墙板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制备含有预胶质化淀粉和萘磺酸盐分散剂的石膏浆液的方法，和由所述石膏浆液制得的产品。本发明还涉及ー种增加包 括墙板在内的含石膏产品的干強度的方法，其是通过在用于制造所述产品的浆液中使用与预胶质化淀粉组合的萘磺酸盐分散剂来进行。
背景技术：
石膏(ニ水合硫酸钙)的某些特性使其非常适合用于制造エ业和建筑产品，诸如石膏墙板。石膏是ー种蕴藏丰富并且通常极为廉价的原材料，通过脱水和再水合的过程，能够对其进行浇注、模制或另外使其形成有用的形状。制造石膏墙板和其它石膏产品的基本材料是通常称为“灰泥”的半水合形式的硫酸钙(CaSO4 4/240),它是通过加热转化ニ水合形式的硫酸钙(CaSO4 2H20),由去除其1-1/2个水分子得到。常规的含石膏产品(诸如石膏墙板)具有多种益处，诸如成本低和易于加工，但当切割或钻开所述产品时，会产生大量的石膏粉尘。已使用淀粉作为用于制造所述产品的浆液中的成分来实现对制造含石膏产品的方法的多种改迸。淀粉可増加包括石膏墙板在内的含石膏产品的抗弯强度和压缩强度。已知的石膏墙板含有小于约lOlbs/MSF含量的纸板淀粉(board starcJi)。还需要在含有预胶质化淀粉的石膏浆液中使用大量的水以便确保所述浆液的适当流动性。不幸的是，大部分的水最終都必须通过加热来分离去除，这ー步骤因加热过程中所用的燃料具有较高成本而显得代价太大。加热步骤还相当费时。已发现，使用萘磺酸盐分散剂能够增加浆液的流动性，从而克服需水的问题。此外，还发现，如果使用量足够高，那么萘磺酸盐分散剂能够与预胶质化淀粉交联以在干燥后结合石膏晶体，从而增加石膏复合物的干強度。过去，并未认识到三偏磷酸盐能够影响石膏浆液的需水量。然而，本发明的发明者已发现，在特定分散剂的存在下，将三偏磷酸盐的含量増加到目前尚未知的程度甚至在高淀粉含量的存在下仍可能会实现适当的浆液流动性，和出人意料地降低的水量。当然，由于增加三偏磷酸盐含量随之減少了燃料的使用以及与随后去除水的处理步骤相关的处理时间，故而变得特别合乎需要。由此，本发明的发明者还发现，通过在用于制造石膏板的浆液中使用与预胶质化淀粉组合的萘磺酸盐分散剂将能够增加所述墙板的干強度。
发明内容
本发明大体来说包含ー种包括灰泥、萘磺酸盐分散剂和预胶质化淀粉的浆液。以干灰泥的重量计，所述萘磺酸盐分散剂是以约0. I重量％-3. 0重量％的量存在。以所述调配物中干灰泥的重量计，所述预胶质化淀粉是以至少约0. 5重量％多达约10重量％的量存在。其它浆液添加剂可包括加速剂、粘合剤、纸纤维或玻璃纤维和其它已知的组分。本发明还包含用所述浆液制成的含石膏产品。本发明还包含ー种包括灰泥、三偏磷酸盐、萘磺酸盐分散剂和预胶质化淀粉的浆液。以干灰泥的重量计，所述三偏磷酸钠是以至少约0.12重量％的量存在。在优选实施例中，以干灰泥的重量计，所述三偏磷酸盐是以约0. 12-0. 4重量％的量存在。以干灰泥的重量计，所述萘磺酸盐分散剂是以约0. I重量％-3. 0重量％的量存在。以所述调配物中干灰泥的重量计，所述预胶质化淀粉是以至少约0. 5重量％多达约10重量％的量存在。其它浆液添加剂可包括加速剂、粘合剤、纸纤维或玻璃纤维和其它已知的组分。本发明还包含用所 述浆液制成的含石膏产品。优选的含石膏产品为石膏墙板。在本实施例中，本发明构造包含形成于两个大体平行的盖板之间的凝固石膏组合物的石膏墙板，所述凝固石膏组合物是使用由水、灰泥、预胶质化淀粉和萘磺酸盐分散剂构成的含石膏浆液制成。含石膏浆液可视情况含有三偏磷酸盐，例如三偏磷酸钠。根据本发明制成的这种石膏墙板具有高強度，但重量比常规板轻得多。此外，当切割、锯开、扳断或钻开根据本发明制成的墙板时，将产生少得多的粉尘。在另ー实施例中，本发明提供一种通过混合包含水、灰泥、预胶质化淀粉和萘磺酸盐分散剂的含石膏浆液来制造石膏墙板的方法，其中以灰泥的重量计，所述预胶质化淀粉是以至少约0. 5重量％多达约10重量％的量存在。将所得的含石膏浆液沉积于第一个纸盖板上，并且将第二个纸盖板放到已沉积的浆液上以形成石膏墙板。当含石膏浆液硬化到足以进行切割后，对石膏墙板进行切割，并且干燥所得到的石膏墙板。含石膏浆液可视情况含有三偏磷酸盐，例如三偏磷酸钠。还可将其它常用成分用于浆液中，包括(适当吋)加速齐U、粘合剤、纸纤维、玻璃纤维和其它已知的成分。通常还加入肥皂泡沫以减小最終的石膏墙板产品的密度。
无
具体实施例方式根据本发明的一个实施例，提供由含有灰泥、预胶质化淀粉和萘磺酸盐分散剂的含石膏浆液制成的含石膏成品。以干灰泥的重量计，所述萘磺酸盐分散剂是以约0. I重量％-3. 0重量％的量存在。以所述调配物中干灰泥的重量计，所述预胶质化淀粉是以至少约0.5重量％多达约10重量％的量存在。所述浆液中可使用的其它成分包括粘合剂、纸纤维、玻璃纤维和加速剂。通常还将肥皂泡沫加入新调配的含石膏浆液中，以降低最終的含石膏产品(例如，石膏墙板)的密度。视情况，约0. 5重量％多达约10重量％的预胶质化淀粉、约0. I重量％多达约3. 0重量％的萘磺酸盐分散剂和最小为至少约0. 12重量％多达约0. 4重量％的三偏磷酸盐(所有物质都是以石膏浆液中所使用的干灰泥的重量计)的组合将出人意料地明显增加所述石膏浆液的流动性。这将大体上減少制备具有足够的流动性待用于制造含石膏产品(诸如石膏墙板)的石膏浆液所需的水量。相信为标准调配物中含量的至少约2倍的三偏磷酸盐的含量(以三偏磷酸钠的形式)将会增强萘磺酸盐分散剂的分散剂活性。
用于本发明中的萘磺酸盐分散剂包括聚萘磺酸和其盐(聚萘磺酸盐)和衍生物，其为萘磺酸与甲醛的缩合产物。特别合乎需要的聚萘磺酸盐包括萘磺酸钠和萘磺酸钙。萘磺酸盐的平均分子量可在约3，000到27，000的范围内，但所述分子量优选为约8，000到10，000。在给定固体百分比的水溶液中，较高分子量的分散剂具有较高的粘度，并且在调配过程中产生比较低分子量分散剂高的需水量。有用的萘磺酸盐包括购自 GEOSpecialty Chemicals, Cleveland, Ohio 的 DIL0FL0 ；购自 HampshireChemical Corp. , Lexington, Massachusetts 的 DAXAD ;和购自 GEO SpecialtyChemicals, Lafayette, Indiana的LOMAR D。萘磺酸盐优选是以(例如)固含量在35-55重量％的范围内的水溶液的形式使用。最优选使用(例如)固含量在约40-45重量％的范围内的水溶液形式的萘磺酸盐。或者，适当时，萘磺酸盐可以干固体或粉末形式使用，诸如LOMAR
D。可用于本发明中的聚萘磺酸盐具有通用结构(I):
权利要求
1.一种轻质石膏板，其包含 置于两个盖板之间的凝固石膏组合物，该石膏组合物由至少以下物质制成水、灰泥、淀粉和发泡剂； 以灰泥的重量计，所述淀粉的量为约0. 5重量％-约10重量％ ； 所述发泡剂包含较多重量部分的不稳定成分和较少重量部分的稳定成分，发泡剂的量和所述不稳定成分与稳定成分的重量比对于在所述石膏组合物中形成孔隙分布是有效的； 所述淀粉和孔隙分布对于提供约341b/ft3 (约540kg/m3)或更小的板密度和至少约Illb (约5kg)的芯部硬度是有效的，所述芯部硬度根据ASTM标准C473确定。
2.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中发泡剂包含不稳定和稳定成分的掺混物。
3.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中发泡剂包含至少约65重量％的不稳定成分。
4.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为0.I重量％或更少。
5.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为约0.02重量%-约0. 03重量％。
6.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中石膏组合物由约0.7-约I. 2的水与灰泥的重量比制成。
7.根据权利要求1-6任一项所述的轻质石膏板，其中相对于没有淀粉的石膏组合物，所述淀粉对于提高石膏组合物的芯部硬度是有效的。
8.根据权利要求7所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，所述淀粉的量为约0.5重量％_约3重量％。
9.根据权利要求7所述的轻质石膏板，其中所述淀粉包含预胶质化淀粉，且以灰泥的重量计，所述淀粉的量为约0. 5重量％-约6重量％。
10.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 T (约32°C)温度条件的环境中调整约6小时，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约151b (约6. 8kg)的潮湿粘结荷载。
11.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还至少从分散剂制成。
12.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还至少从萘磺酸盐分散剂制成，以灰泥的重量计，萘磺酸盐分散剂的量为约0. 2重量％-约3. 0重量％。
13.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还至少从聚磷酸盐制成，以灰泥的重量计，聚磷酸盐的量为约0. 12重量％-约0. 4重量％。
14.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中 相对于没有淀粉的石膏组合物，所述淀粉对于提高石膏组合物的芯部硬度是有效的；所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 °F (约32°C)温度条件的环境中调整约6小吋，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约151b (约6. 8kg)的潮湿粘结荷载；且 在板厚为约1/2英寸(约I. 3cm)的情况下,该板具有至少约651b (约29kg)的拔钉抗性，拔钉抗性根据ASTM标准C473确定。
15.根据权利要求14所述的轻质石膏板，其中 以灰泥的重量计，发泡剂的量为0. I重量％或更少；且 在板厚为约1/2英寸(约I. 3cm)的情况下,该板具有至少约721b (约33kg)的拔钉抗性，拔钉抗性根据ASTM标准C473确定。
16.根据权利要求I所述的轻质石膏板，其中 所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 T (约32°C)温度条件的环境中调整约6小时，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约171b (约7. 7kg)的潮湿粘结荷载；且 在板厚为约1/2英寸(约I. 3cm)的情况下,该板具有至少约771b (约35kg)的拔钉抗性，拔钉抗性根据ASTM标准C473确定。
17.根据权利要求15所述的轻质石膏板，其中在板厚为约1/2英寸(约I.3cm)的情况下，所述板具有至少约361b (约16kg)的纵向抗弯强度和/或约1071b (约48. 5kg)的横向抗弯强度，抗弯强度根据ASTM标准C473确定。
18.根据权利要求17所述的轻质石膏板，其中 所述凝固石膏组合物还从分散剂制成，以灰泥的重量计，分散剂的量为约0.2重量％-约3. 0重量％ ； 石膏组合物由约0. 7-约I. 2的水与灰泥的重量比制成；且 所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 T (约32°C)温度条件的环境中调整约6小时，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约171b (约7. 7kg)的潮湿粘结荷载。
19.根据权利要求18所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还从三偏磷酸钠制成，以灰泥的重量计，三偏磷酸钠的量为约0. 12重量％-约0. 4重量％。
20.—种轻质石膏板,其包含 置于两个盖板之间的凝固石膏组合物，该凝固石膏组合物由至少以下物质制成水、灰泥、淀粉、分散剂和聚磷酸盐； 灰泥的量至少为7001b/MSF (约3. 4kg/SQM); 以灰泥的重量计，所述淀粉的量为约0. 5重量％-约10重量％，且相对于没有淀粉的石膏组合物，所述淀粉对于提高石膏组合物的芯部硬度是有效的； 以灰泥的重量计，分散剂的量为约0. I重量％-约3. 0重量％; 以灰泥的重量计，聚磷酸盐的量为约0. 12重量％-约0. 4重量％; 所述板具有约341b/ft3 (约540kg/m3)或更小的密度；且 所述板具有至少约Illb (约5kg)的芯部硬度，芯部硬度根据ASTM标准C473确定。
21.根据权利要求20所述的轻质石膏板，其中灰泥的量为约7001b/MSF(约3. 4kg/SQM)-约 13001b/MSF (约 6. 3kg/SQM)。
22.根据权利要求20所述的轻质石膏板，以干灰泥的重量计，还包含约0.20%-1. 30%的量的纸纤维和/或玻璃纤维。
23.根据权利要求20所述的轻质石膏板，以干灰泥的重量计，还包含约0.2%-约0. 9%的量的加速剂。
24.根据权利要求20所述的轻质石膏板，其中所述石膏组合物由约0.7-约I. 2的水与灰泥的重量比制成。
25.根据权利要求20所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还至少从发泡剂和加速剂制成； 灰泥的量为约 7001b/MSF (约 3. 4kg/SQM)-约 13001b/MSF (约 6. 3kg/SQM); 以灰泥的重量计，所述淀粉的量为约0. 5重量％-约6重量％ ； 以灰泥的重量计，分散剂的量为约0. 2重量％-约3. 0重量％; 所述发泡剂包含较多重量部分的不稳定成分和较少重量部分的稳定成分，发泡剂的量和所述不稳定成分与稳定成分的重量比对于在所述石膏组合物中形成孔隙分布是有效的，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为0. I重量％或更少； 所述淀粉和孔隙分布对于提供约241b/ft3 (约380kg/m3)-约341b/ft3 (约540kg/m3)的板密度是有效的，且在板厚为约1/2英寸(约1.3cm)的情况下，所述芯部硬度为至少约Illb (约5kg),拔钉抗性为至少约651b (约29kg),纵向抗弯强度为至少约361b (约16kg)和/或横向抗弯强度为至少约1071b(约48. 5kg)，拔钉抗性和抗弯强度根据ASTM标准C473确定；且 所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 T (约320C )温度条件的环境中调整约6小时，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约151b (约6. 8kg)的潮湿粘结荷载。
26.根据权利要求25所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为约0.02重量％_约0. 03重量％。
27.根据权利要求25所述的轻质石膏板，其中 所述凝固石膏组合物还至少从纸纤維和/或玻璃纤维制成； 所述石膏组合物由约0. 7-约I. 2的水与灰泥的重量比制成； 所述淀粉包含预胶质化淀粉；、 所述分散剂包含萘磺酸盐； 所述磷酸盐包含三偏磷酸钠； 以灰泥重量计，所述纸纤維和/或玻璃纤维以约0. 02重量％-1. 30重量％的量存在； 所述加速剂包含耐热加速剂，以灰泥重量计，所述加速剂以约0. 2重量％-0. 9重量％的量存在；且 所述板在(a)于足以产生90%相対湿度和90 T (约320C )温度条件的环境中调整约6小时，和(b)干燥至恒定重量后，具有至少约171b (约7. 7kg)的潮湿粘结荷载。
28.根据权利要求20-27任一项所述的轻质石膏板，其中所述凝固石膏组合物还至少从发泡剂制成，所述发泡剂包含较多重量部分的不稳定成分和较少重量部分的稳定成分，发泡剂的量和所述不稳定成分与稳定成分的重量比在所述石膏组合物中形成孔隙分布。
29.根据权利要求28所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为约0.I重量％或更少。
30.根据权利要求28所述的轻质石膏板，其中以灰泥的重量计，发泡剂的量为约0.02重量％_约0. 03重量％。
全文摘要
本发明大体来说提供含石膏浆液和用所述浆液制得的含石膏产品，具体地，本发明提供高淀粉轻质石膏墙板，并提供制造该石膏墙板的方法。所述浆液包括灰泥、萘磺酸盐分散剂和预胶质化淀粉。以干灰泥的重量计，所述萘磺酸盐分散剂是以约0.1重量%-3.0重量%的量存在。以所述调配物中干灰泥的重量计，所述预胶质化淀粉是以至少约0.5重量%至多达约10重量%预胶质化淀粉的量存在。其它浆液添加剂可包括三偏磷酸盐、加速剂、粘合剂、纸纤维、玻璃纤维和其它已知的成分。
文档编号E04C2/04GK102776978SQ20121025605
公开日2012年11月14日 申请日期2006年6月8日 优先权日2005年6月9日
发明者余强, 威欣·D·宋, 迈克尔·R·林恩 申请人:美国石膏公司