[发明专利]制造耐水石膏物品的方法和由其形成的物品

说明书

发明背景

本披露总体上涉及一种改进的、制造耐水石膏物品的方法，并且更具体地涉及降低制造耐水石膏物品所需要的耐水添加剂量。

石膏是天然产生的材料，它可以存在于较老的盐湖床中、火山沉积物中和粘土床中。在化学意义上，石膏是二水合硫酸钙（CaSO₄·2H₂O）。这种材料还是作为各种工业过程的副产物而产生的。

当将二水合硫酸钙充分加热时，即在一个被称为烧结的过程时，将水合物的水赶出并且可以形成半水合硫酸钙（CaSO₄·1/2H₂O）或者无水硫酸钙（CaSO₄），这取决于所暴露的温度和时间。如在此使用的，术语“烧结的石膏”是指半水合以及无水形式的硫酸钙。

烧结的石膏能够与水反应以形成二水合硫酸钙，这是一种相当坚硬和刚性的产物，在此被称为“凝固石膏”。

一种常见的石膏产品的例子是石膏板，它广泛用作结构建筑面板。一般而言，石膏板包括一个由烧结石膏的水性浆料制成的内芯，将其水合以形成凝固石膏。典型地，这种板具有粘附到其两个面上的衬里。常用的衬里可以包括一种纸片或玻璃纤维毡片。

凝固石膏的特征是，它具有吸水的趋势。举例而言，当将不含耐水添加剂的石膏内芯浸没在温度为70华氏度（°F）的水中两小时，它可以吸收多达40至50重量百分比（wt.%）的水。在石膏产品被暴露于水或高湿度的多种应用中，这种特征是不希望的。石膏的吸水倾向于降低产品的强度，使得产品容易滋生微生物、并容易导致贴面物的层离。

石膏板例如可以用在建筑物的外部，在此它用作底层并用例如铝或木侧衬（siding）的材料覆盖。这类石膏板通常被称为“石膏外壳”，并且经常经受显著的对水和/或湿气的暴露。石膏板还可以用在浴室中作为底层表面，该表面用塑料或陶瓷贴砖覆盖并且为此目的它被称为“贴砖背衬板”。在如以上这些的应用中，重要的是石膏板展示出良好的耐水性。

已经报道，许多不同的添加剂对于向石膏产品赋予耐水性而言是有效的。一些耐水添加剂的例子包括：蜡，沥青，金属共鸣物（metallic resonate），有机热塑性聚合物包括合成热塑性聚合物、硅氧烷、硅醇盐、以及类似物。然而，因为与其耐水特性相关的疏水本质，它们是不溶于水的。由于石膏产品一般是从烧结石膏的水性浆料形成的，因此难以将这类耐水添加剂充分分散到石膏中。一种常见的解决方案是在水中使疏水添加剂乳化并将其加入石膏浆料中。然而，当前的乳化耐水添加剂的方法造成了添加剂的不充分分散，这可能要求将比满足吸收目标所需的更多的添加剂加入到石膏浆料中。对于一些耐水添加剂，如硅氧烷，这可能导致材料和操作成本的显著增加。

相应地，对于改进的制造耐水石膏物品的方法仍有需要。

发明概述

在此披露的是用于制造耐水石膏物品的方法。在一个实施方案中，制造耐水石膏物品的方法包括：用超声处理装置来超声处理一种在水中的耐水添加剂，该装置被配置为向该添加剂和水施加超声能量以形成一种乳液；将该乳液、计量水和烧结的石膏结合，以形成一种石膏浆料；并且成形和凝固该石膏浆料以形成该耐水石膏物品。

在另一个实施方案中，该方法包括：用超声处理装置来超声处理一种在水中的耐水添加剂，该装置被配置为向该添加剂和水施加超声能量以形成一种乳液；将该乳液、烧结的石膏和计量水结合，以形成一种石膏浆料；将该石膏浆料分散到一个第一贴面片材上；在该分散的石膏浆料的、与该第一贴面片材相对的侧面上放置一个第二贴面片材；并且凝固该石膏浆料以形成该耐水石膏板。

在另一个实施方案中，一个耐水石膏板包括：一个石膏内芯，该内芯具有一个平面式的第一面和一个第二面，其中该内芯包括基于内芯中成分（不包括计量水）的总重量约0.01重量百分比到约20重量百分比的有机聚硅氧烷、硅醇盐、或包括以上至少一者的组合；以及粘附到至少该石膏内芯的第一面上的一种贴面材料。

在仍另一个实施方案中，一种生产耐水石膏浆料的系统包括：一个超声处理装置，被配置为用来向在水中的耐水添加剂施加超声能量，以使该耐水添加剂基本完全分散在水中并且形成一种乳液；以及一个多叶混合器（pin mixer），该多叶混合器与该超声处理装置处于液体连通，其中该多叶混合器被配置为将一种烧结的石膏、计量水以及该乳液完全混合，以形成一种石膏浆料。

上述的和其他的特性通过以下附图和详细说明来举例说明。

附图简要说明