[发明专利]快干石膏产品

说明书

相关申请案交叉参考

此申请案涉及标题为″Modifiers for Gypsum Products and Method of Using Them″的共同待决的美国专利第11/152,317号；标题为″Method of Making a Gypsum Slurrywith Modifiers and Dispersants″的美国专利第11/152,323号，以及标题为″Effective Useof Dispersants in Wallboard Containing Foam″的美国专利第11/152,404号，所有内容均以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及快干石膏产品。更具体来说，本发明涉及一种石膏浆液和一种所需干燥时间短于习用产品的壁板。

背景技术

石膏基建筑产品经常用于建筑中。用石膏制备的壁板可阻燃并可用于建筑几乎任何形状的墙壁。其主要用作内墙和天花板产品。石膏具有隔音特性。如果受到损坏其可相对容易地加以修补或替换。有各种可施用到壁板的装饰性保护层，包括涂剂、染料和壁纸。即使具有所有这些优点，其仍是一种相对便宜的建筑材料。

壁板成本低的一个原因是其是通过快速高效的方法来制造的。使用包含半水硫酸钙和水的浆液来形成核心，并使其连续沉积到在混合机下方移动的纸覆盖薄板上。将第二层纸覆盖薄板施用其上并使所得总成形成板状。半水硫酸钙与充足的水反应以将半水合物转化成互锁二水合硫酸钙晶体基质，使其凝固并变坚硬。将由此形成的连续板条输送到带上直至经煅烧石膏凝固，然后将所述板条切割形成具有所期望长度的板，输送所述板通过干燥炉来去除多余水分。由于这些步骤每个只消耗数分钟，所以任一过程步骤中的微小变化都可使制造过程效率大大降低。

经添加以形成浆液的水量超过完成水合反应所需的量。多余的水分提供给浆液足够的流动性，使其能从混合机中流出到面板材料上而形成适宜的宽度和厚度。产品潮湿时，其很重而不易移动并且相对较脆。通过蒸发将多余水分从板中去除。如果容许多余水分在室温下蒸发，在允许壁板风干的同时就要占用很大空间来堆放和储存壁板或具有一足够长的输送机来提供充足的干燥时间。在板凝固且相对干之前，其有点易碎，因此必须保护其以防止被压碎或损坏。

为了在相对短时间内使板干燥，通常通过在升高温度下(例如在烘箱或炉中)蒸发多余水分来干燥壁板产品。建造和运行高温干燥炉相对较贵，尤其在矿物燃料成本升高时。可以通过降低存在于经凝固石膏板中，之后要通过蒸发去除的多余水分含量来达成制造成本的降低。

已知分散剂可与石膏共同使用来帮助流化水和半水硫酸钙混合物以使制备可流动浆液所需水分降低。萘磺酸分散剂为人所熟知，但其效力有限。聚羧酸酯分散剂经常与水泥共同使用，并在较低程度上与石膏共同使用。由术语“聚羧酸酯分散剂”表示的化合物种类范围很大，并且很难预期个体化合物在不同介质中如何反应。

尽管有大量关于聚羧酸酯分散剂的先前文献，但很难预期任一具体化合物对其所用于产品的效应。通常认为聚羧酸酯可改良水泥的流动性。但这并不意味着聚羧酸酯在石膏产品中一定能产生相同的效果。在聚羧酸酯溶液中石膏和水泥形成分散不同的不同晶体模式。这些水硬材料的凝固时间极不相同，使得某些在水泥中可忽略的聚羧酸酯延迟效应在石膏壁板的凝固中起关键作用。甚至在石膏产品范围内也有不同，某些聚羧酸酯对特定石膏来源有效而对其他来源无效。在制造方法有局限性的情况下，不能预测聚羧酸酯在石膏或水泥中的功效使得在很难制备低含水量壁板产品。

除了用作分散剂之外，已知聚羧酸酯可延迟水硬浆液的凝固。将水泥浆液的凝固延迟数分钟几乎没有或没有效果。然而，在高速壁板生产线上，数分钟的凝固延迟会使板过软而无法切割、过脆而不能移动到炉中或甚至导致石膏浆液通过输送机上开口渗出并在地板上凝固。用刀具切割壁板时其优选地至少凝固50％以经受后续处理。若使用高剂量聚羧酸酯来制备水与灰泥比率低的可流动浆液，会使凝固时间大大延迟至需要降低板生产线的速率，而严重降低效率。

此外，通过添加习用凝固促进剂不是总能克服因使用聚羧酸酯分散剂导致的凝固时间延迟。向混合机添加凝固促进剂可缩短凝固时间，但也使得在浆液离开混合机前就形成二水合物晶体，导致过早稠化、浆液流动性降低以及最终石膏板强度损失。因此，使用凝固促进剂来克服凝固延迟会使最初添加聚羧酸酯分散剂来增强可流动性的目的不能达成。