基于硫酸鈣的產(chǎn)品的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于硫酸鈣的產(chǎn)品
[0001] 本發(fā)明涉及改善的耐高溫性的基于硫酸鈣的產(chǎn)品，具體地，涉及在高溫下具有減 少的收縮量的基于硫酸鈣的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品廣泛用于構(gòu)建建筑物，例如，形成室內(nèi)隔斷（使用墻板，也稱(chēng)為 清水墻、石膏板或灰泥板）和天花板或包裹建筑物中的管道（例如通風(fēng)管道）。
[0003] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品如墻板通常通過(guò)干燥在兩個(gè)襯紙板或玻璃纖維墊之間的硫酸 鈣的半水合物（CaSO 4 · 1/2H20)，也稱(chēng)為煅燒的石膏或灰泥的水性漿料而形成。隨著漿料 干燥和煅燒的石膏被水化，形成夾在內(nèi)襯板/襯墊之間的硬的、剛性石膏（硫酸鈣二水合 物-(CaSO 4 · 2H20))的芯部。
[0004] 當(dāng)墻板或天花板瓦塊（tile)暴露于高溫，比如在建筑火災(zāi)中經(jīng)歷的高溫或用于 包裹攜帶高溫流體的管道的墻板經(jīng)受的高溫時(shí)，石膏中包含的結(jié)晶水被驅(qū)出，產(chǎn)生硫酸鈣 的硬石膏。起初，這具有如下優(yōu)勢(shì)，即橫跨墻板/天花板瓦塊的傳熱降低，因此有助于包含 從管道系統(tǒng)散發(fā)的熱或建筑火災(zāi)期間所產(chǎn)生的熱。但是，在約400-450°C的溫度下，起初形 成的AIII相硬石膏（也稱(chēng)為Y-CaSO 4或"可溶性"硬石膏）轉(zhuǎn)化成AII相（或"不溶的" 硬石膏），該相變導(dǎo)致墻板/瓦塊的收縮，即尺寸穩(wěn)定性的損失。該收縮（其可能是墻板/ 瓦塊的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊募s2%，或墻板體積的約6% )通常使得墻板遠(yuǎn)離它們的支撐結(jié)構(gòu)。這 顯然是不希望的。其可使得管道暴露于高溫。此外，在墻板用于室內(nèi)隔斷并爆發(fā)火災(zāi)的情 況下，收縮可留下空隙，使得與火源鄰近的房間暴露于熱/火的影響?？障兑彩沟醚踹M(jìn)入火 源，因此使得火燃燒并且使任何防火門(mén)失效。
[0005] 在更高的溫度（超過(guò)600°C )下，不溶解的硬石膏燒結(jié)，導(dǎo)致墻板體積大大縮小。 這導(dǎo)致極大的收縮量，其最終造成內(nèi)墻/天花板/管道套管的坍塌，因?yàn)樗鼈儾辉俦凰鼈兊?支撐結(jié)構(gòu)保持。
[0006] 已經(jīng)努力改善基于硫酸鈣的產(chǎn)品如墻板的抗熱性以試圖減少收縮。
[0007] 例如，由EP0258064已知，使用微細(xì)二氧化硅作為墻板石膏芯的添加劑以減少收 縮。
[0008] 但是，這些添加劑僅在大于600°C的溫度下有效，即它們?cè)诟偷臏囟炔坏挚故湛s 并且當(dāng)溫度為約1000 °C時(shí)仍可見(jiàn)大于10 %的線性收縮。
[0009] 由W099/08979和W000/06518已知，添加三偏磷酸鈉（STMP)、六偏磷酸鈉（SHMP) 或多磷酸銨（APP)至硫酸鈣墻板芯材中以在干燥期間改善強(qiáng)度、抗下垂性和收縮。記錄了 在暴露于高溫期間這些添加劑對(duì)于收縮無(wú)效。發(fā)現(xiàn)三偏磷酸離子和APP加速煅燒的石膏水 合的速度，因此減少了墻板芯的固化時(shí)間。W02012/069826公開(kāi)了鋁磷酸鹽和銨磷酸鹽添加 劑用于增強(qiáng)基于硫酸鈣的產(chǎn)品的耐火性的用途。發(fā)現(xiàn)多磷酸銨（APP)減少煅燒的石膏的水 合時(shí)間和加速固化時(shí)間。
[0010] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品也用于鑄造金屬物體。在硫酸鈣模具被填充熔融的金屬之前， 將其加熱至700-900°C。重要的是，控制這樣的基于硫酸鈣的模具的高溫收縮，以確保模具 不滲漏且確保鑄造的金屬產(chǎn)品不彎曲。
[0011] 本發(fā)明優(yōu)選的目標(biāo)是提供改進(jìn)了耐熱性的基于硫酸鈣的產(chǎn)品，其在熱暴露之后， 例如當(dāng)接觸管道時(shí)、在建筑火災(zāi)期間或在金屬產(chǎn)品的鑄造期間具有減少的收縮。這樣的改 進(jìn)的耐熱產(chǎn)品可以具有特定的用途，用作形成建筑物中室內(nèi)隔斷墻板或面板、天花板瓦塊、 用于包裹通風(fēng)設(shè)備/抽風(fēng)管道的墻板或面板、用于結(jié)合墻板/面板/瓦塊的接縫填料材料 或用于金屬產(chǎn)品鑄造的模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，在第一方面，本發(fā)明提供了基于硫酸鈣的產(chǎn)品，其包含石膏和抗收縮添加 劑，其中所述抗收縮添加劑是三聚氰胺聚磷酸或三聚氰胺焦磷酸。
[0013] 三聚氰胺聚磷酸是C3H6N6-(H 3PO4)n,其中η大于2。三聚氰胺焦磷酸是 C3H6N6* (H3FO4)n,其中 η 是 2。
[0014] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在基于硫酸鈣的產(chǎn)品中，例如墻板的石膏芯中包括三聚氰胺聚 磷酸（MPP)或三聚氰胺焦磷酸，當(dāng)所述板暴露于高溫時(shí)減少墻板的收縮。不像僅在600°C 之上起作用的微細(xì)二氧化硅，MPP/三聚氰胺焦磷酸在約350°C下開(kāi)始起作用，其經(jīng)歷吸熱 分解（產(chǎn)生磷酸）并且因此起到吸熱器的作用。MPP也用于升高發(fā)生從可溶的至不溶的硫 酸鈣硬石膏的轉(zhuǎn)變的溫度，因此使得產(chǎn)品抵抗源于相變的收縮，直到達(dá)到更高的溫度（約 800 0C ) 〇
[0015] 術(shù)語(yǔ)"基于硫酸鈣的產(chǎn)品"可以包括墻板（有或沒(méi)有內(nèi)襯）（有或沒(méi)有纖維增強(qiáng)）、 瓦塊（例如天花板瓦塊）、管道包裹面板、接縫填料（例如用于結(jié)合相鄰的墻板/瓦塊/面 板等）和用于鑄造金屬產(chǎn)品的模具。
[0016] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品可以是復(fù)合產(chǎn)品，例如其可以是具有夾在兩個(gè)內(nèi)襯（例如襯紙 或玻璃纖維墊）之間的石膏基質(zhì)芯（包含抗收縮添加劑）的墻板。
[0017] 術(shù)語(yǔ)"石膏"旨在主要指硫酸鈣二水合物（CaSO4 · 2H20)。
[0018] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，MPP用作抗收縮添加劑。不像被發(fā)現(xiàn)加速?gòu)氖嗟陌胨?物（煅燒的石膏）到石膏的二水合物（石膏）的固化的APP，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)MPP不造成任何加 速。固化的加速是不希望的，因?yàn)槠湎拗瓶赡艿奶砑铀剑⑶以谒鼈兊倪^(guò)程中生產(chǎn)設(shè)施較 不易控制。事實(shí)上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)MPP造成固化的稍微遲緩。優(yōu)選地，所包括的MPP/三聚氰胺 焦磷酸抗收縮添加劑的量為〇. Iwt %至20wt %，優(yōu)選地Iwt %至IOwt %，更優(yōu)選地Iwt %至 5wt %，最優(yōu)選地2wt %至5wt %。
[0019] 優(yōu)選地，基于硫酸鈣的產(chǎn)品不包含玻璃纖維。玻璃纖維通常用于形成石膏的機(jī)械 網(wǎng)絡(luò)，其有助于維持產(chǎn)品在暴露于熱之后的結(jié)構(gòu)完整性。但是，本發(fā)明人認(rèn)為以這樣的量包 括MPP/三聚氰胺焦磷酸可以減少收縮使得不使用玻璃纖維能夠保持所述結(jié)構(gòu)完整性。
[0020] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品可以包含添加劑如促進(jìn)劑以彌補(bǔ)MPP所觀察到的固化時(shí)間的 稍微遲緩。所述促進(jìn)劑可以是，例如，具有添加劑糖或表面活性劑的新鮮研磨的石膏。這樣 的促進(jìn)劑可包括研磨的礦物質(zhì)NANSA(GMN)、耐熱促進(jìn)劑（HRA)和球磨的促進(jìn)劑（BM)?？?選地，所述促進(jìn)劑可以是化學(xué)添加劑，比如硫酸鋁、硫酸鋅或硫酸鉀。在某些情況下，可以使 用促進(jìn)劑的混合物，例如，與硫酸鹽促進(jìn)劑結(jié)合的GMN。作為進(jìn)一步的選擇，超聲可以用于加 速漿料的固化速度，例如，如在US2010/0136259中所描述的。
[0021] 在第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了通過(guò)干燥水性漿料形成基于硫酸鈣的產(chǎn)品的方法， 所述水性漿料包括煅燒的石膏和抗收縮添加劑，其中抗收縮添加劑是三聚氰胺聚磷酸或三 聚氰胺焦磷酸。
[0022] 術(shù)語(yǔ)"基于硫酸鈣的產(chǎn)品"可以包括墻板（有或沒(méi)有內(nèi)襯）（有或沒(méi)有纖維增強(qiáng)）、 瓦塊（例如天花板板材）、管道包裹面板、接縫填料（例如用于結(jié)合相鄰的墻板/瓦塊/面 板等）和用于鑄造金屬產(chǎn)品的模具。
[0023] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品可以是復(fù)合材料產(chǎn)品，例如，其可以是具有夾在兩個(gè)內(nèi)襯（例 如襯紙或玻璃纖維墊）之間的石膏基質(zhì)芯的墻板（包含抗收縮添加劑）。在該實(shí)施方式中， 所述方法包括干燥在兩個(gè)內(nèi)襯（例如襯紙或玻璃纖維墊）之間的包含煅燒的石膏和MPP的 水性漿料。
[0024] 術(shù)語(yǔ)"煅燒的石膏"旨在主要指硫酸鈣半水合物（CaSO4 ·2Η20)，但是也可包括比硫 酸鈣二水合物具有更低結(jié)合水含量的任何其他硫酸鈣化合物（例如硫酸鈣硬石膏）。
[0025] 優(yōu)選地，所述漿料中包括的MPP/三聚氰胺焦磷酸抗收縮添加劑的量為0. lwt%至 20wt %，優(yōu)選地Iwt %至IOwt %，更優(yōu)選地Iwt %至5wt %，最優(yōu)選地2wt %至5wt %。
[0026] 優(yōu)選的抗收縮添加劑是MPP。不像APP，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其不加速煅燒的石膏的固化時(shí) 間。
[0027] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品優(yōu)選地不包含玻璃纖維。玻璃纖維通常用于形成石膏中的機(jī)械 網(wǎng)絡(luò)，其有助于維持在暴露于熱之后該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)完整性。本發(fā)明人認(rèn)為MPP/三聚氰胺焦 磷酸的添加將高溫收縮減少至使得玻璃纖維不再是必須的程度。所以，優(yōu)選地，所述方法包 括干燥在沒(méi)有無(wú)機(jī)（玻璃）纖維的情況下含有石膏和MPP/三聚氰胺焦磷酸的水性漿料。
[0028] 所述方法可以包括添加玻璃墊至所述漿料，然后干燥。所述漿料通常在模具中干 燥。所述墊通過(guò)如下方式添加，即在一些漿料或所有的漿料已經(jīng)添加至模具之后，可通過(guò)將 所述墊添加在漿料的表面上；或者在添加漿料之前，可以將所述墊平鋪在模具的底部。如果 所述墊平鋪在空模具的底部或平鋪在充滿模具的漿料的表面，則所述墊將會(huì)設(shè)置于石膏芯 的表面。如果當(dāng)僅添加一些漿料時(shí)將所述墊添加至模具，則所述墊將會(huì)嵌入石膏芯中。
[0029] 基于硫酸鈣的產(chǎn)品可包含添加劑如促進(jìn)劑。所述促進(jìn)劑可以是，例如，具有添加劑 糖或表面活性劑的新鮮研磨的石膏。這樣的促進(jìn)劑可以包括研磨的礦物質(zhì)NANSA(GMN)、耐 熱促進(jìn)劑（HRA)和球磨的促進(jìn)劑（BM)?？蛇x地，所述促進(jìn)劑可以是化學(xué)添加劑如硫酸鋁、 硫酸鋅或硫酸鉀。在某些情況下，可以使用促進(jìn)劑的混合物，例如，與硫酸鹽促進(jìn)劑結(jié)合的 GMN。在這些實(shí)施方式，所述方法包括干燥含有石膏、MPP/三聚氰胺焦磷酸和促進(jìn)劑的水性 漿料，任選地，在兩個(gè)內(nèi)襯之間，如上所討論的。也可以包括玻璃墊（如上所討論的）以及 促進(jìn)劑。
[0030] 在第三方面，本發(fā)明提供了三聚氰胺聚磷酸/三聚氰胺焦磷酸作為石膏基質(zhì)中的 添加劑用于減少在熱暴露期間基于硫酸鈣的產(chǎn)品的收縮的用途。
[0031] 優(yōu)選地，MPP/三聚氰胺焦磷酸作為添加劑用于減少具有夾在兩個(gè)內(nèi)襯（例如襯紙 或玻璃纖維墊）之間的石膏芯（包含MPP/三聚氰胺焦磷酸）的復(fù)合墻板的收縮。
[0032] 優(yōu)選地，0· Iwt %至20wt %，優(yōu)選Iwt %至IOwt %，更優(yōu)選Iwt %至5wt %，最優(yōu)選 2w