基于石膏的建筑产品及其制造方法
【专利说明】基于石膏的建筑产品及其制造方法
[0001] 本发明涉及基于石膏的建筑产品、可用于形成这种建筑产品的制剂以及由石膏制 备这种建筑产品的方法。
[0002] 石膏是硫酸钙的天然存在形式，为稳定的二水合物（CaS042H20)形式。本文所用 的术语"石膏"表示处于所述稳定的二水合物状态的硫酸钙；并包括天然存在的矿物、通过 合成衍生的等价物（例如由燃料工业和/或再循环过程获得的石膏）和通过抹灰用石膏 (stucco)(硫酸钙半水合物）或无水石膏的水合作用而形成的二水合物材料。
[0003] 石膏的性质使得其非常适合用于工业和建筑灰泥（plaster)以及其它建筑产品 例如石膏墙板。石膏是丰富的和通常廉价的原材料，通过脱水和再水化的连续步骤，其可被 铸造、模塑或以其它方式成型为有用的形状。例如，石膏墙板（也称为灰泥板或干墙）是作 为夹在纸护板之间的凝固石膏芯而形成的。
[0004] 通常通过研磨和在例如约120°C至170 °C的温度下、通常在大气压下煅烧而制备 石膏以用作灰泥。这产生部分脱水的石膏，典型地为β晶形的半水合物的形式，其通过将 其与水混合形成水性的抹灰用石膏浆料、糊料或分散体，然后使所述浆料通过从水性介质 中再结晶而固化，可将该β型半水合物用作建筑或建造材料。
[0005] 通过这种已知的煅烧和再水合过程形成的硫酸钙颗粒的表征特性 (characterising feature)在于它们是针形的（needle-shaped)，即，针状的（acicular)。 有效地，因此这种颗粒具有高的长宽比，所述长宽比为颗粒的最长尺寸与其横向尺寸的比 率。
[0006] 石膏墙板通常由硬化的含石膏的芯组成，所述芯的表面具有纸或适合于接纳涂层 例如油漆（paint)的其它纤维材料。通常通过以下方式制造石膏墙板：在两个盖片（cover sheet)之间夹入（sandwich)主要包含煅烧石膏的水性芯衆料，并通过煅烧石膏的再水合 使水性石膏芯浆料固化或硬化，通常随后在干燥器中进行热处理以除去过量的水。石膏浆 液固化（即，与水性浆料中存在的水反应）和干燥后，将形成的片切成所需尺寸。
[0007] 然而，将石膏煅烧成部分脱水形式和干燥步骤均是能量密集工艺（energy intensive process)，因此，目标是提供一种方法，其中石膏可用于制造具有较小物化能 (embodied energy)的建筑产品。
[0008] 在本发明最通常的情况下，本发明可提供一种通过将颗粒基质与粘合剂直接混合 而形成的建筑产品（例如，提供分割（partition)的板）。粘合剂有效地将基质胶合在一 起，但不希望粘合剂和基质之间发生任何化学反应。基质可包含例如二水硫酸钙、沙、碳酸 钙或其它惰性硬颗粒。替代地，基质可包含橡胶。典型地，粘合剂是有机的。典型地，粘合 剂是粘弹性胶。
[0009] 通常，基质提供建筑产品的至少50wt%，优选至少60wt%，最优选至少65wt%。
[0010] 典型地，基质为二水硫酸钙。在该情况下，所述方法可避免煅烧和干燥的能量密集 工艺。
[0011] 由于建筑产品中存在的硫酸钙颗粒没有经历煅烧和再水合过程，它们通常不以针 状形式生长。
[0012] 因此，考虑到二水硫酸钙颗粒的形状，尤其是它们的长宽比，区分经直接混合二水 硫酸钙和粘合剂形成的建筑产品与经已知的煅烧和再水合过程形成的产品是通常可能的。 典型地，通过直接混合颗粒和粘合剂形成的产品中的二水硫酸钙颗粒，具有比在已知的煅 烧和再水合过程中形成的针状颗粒更多的块状形状。
[0013] 因此，在第一方面，本发明可提供一种建筑产品，其包含通过有机粘合剂黏合的二 水硫fef?颗粒，
[0014] 所述二水硫酸钙颗粒每个具有最长尺寸和横向尺寸，所述横向尺寸对应于颗粒关 于由最长尺寸限定的轴的最大宽度，
[0015] 所述二水硫酸钙颗粒具有低的长宽比，使得至少75%的二水硫酸钙颗粒的横向尺 寸的值为最长尺寸的值的至少20%。
[0016] 根据本发明的该方面的产品中提供的硫酸钙颗粒可以是例如板状或块状，而不是 针状。有效地，因此，硫酸钙颗粒具有低的长宽比，例如，低于10,在某些情况下低于5,在其 他情况下低于3的长宽比。
[0017] 横向尺寸交叉延伸于最长尺寸，例如垂直于最长尺寸。
[0018] 通常，至少85%的二水硫酸钙颗粒具有最长尺寸的至少20%的横向尺寸。
[0019] 典型地至少75 %的，在一些情况下至少85 %的二水硫酸钙颗粒具有最长尺寸的 至少30%的横向尺寸。在某些情况下，至少75%的二水硫酸钙颗粒具有最长尺寸的至少 40%，在一些情况下至少50%或至少60%的横向尺寸。
[0020] 典型地，二水硫酸钙颗粒的D5tl粒度（即，大于刚好50wt%颗粒的等效粒径的等效 粒径值）大于3 μ m，在某些情况下大于20 μ m或大于50 μ m。通常，D5tl粒度小于2mm，在某 些情况下小于〇. 5_，在某些情况下小于250 μ m。二水硫酸钙颗粒的D5tl尺寸可通过例如激 光粒度测量法测量。
[0021] 典型地，建筑产品为自支撑体。例如，它可以是整体件（monolithic element)例 如石膏板。术语"自支撑体"不包括涂层（例如通过施加密封（jointing)化合物产生的那 些），因为涂层不是自支撑的，而是在基底上支撑的。通常，建筑产品为刚性体。
[0022] 在某些实施方案中，建筑产品可具有近似平面的形状（即，其沿一个维度的尺寸 比沿其余两个维度低得多）。在替代实施方案中，建筑产品可具有块状的形状。典型地，建 筑产品的体积大于0. 005m3,优选大于0. 007m3,更优选大于0. 01m3。
[0023] 该建筑产品中所用的石膏颗粒优选是天然的。替代地，它们可来源于工业来源，条 件是它们是二水合物的形式。在某些情况下，石膏可以是天然的和合成的二水硫酸钙的混 合物。例如，二水硫酸钙颗粒可包含经烟道气脱硫形成的石膏。
[0024] 典型地，粘合剂可包括植物来源的有机粘合剂，例如醇酸树脂，例如，基于来自植 物或植物油（例如，亚麻子油）的多不饱和脂肪酸来源的甘油三酯的醇酸树脂。其它合 适的这种有机粘合剂包括大豆蛋白、松树树脂（例如松香、改性松香和它们的衍生物、聚萜 烯、改性萜烯、萜烯-酚树脂或松香酯树脂）、淀粉和淀