基于石膏的建筑產(chǎn)品及其制造方法
【專利說明】基于石膏的建筑產(chǎn)品及其制造方法
[0001] 本發(fā)明涉及基于石膏的建筑產(chǎn)品、可用于形成這種建筑產(chǎn)品的制劑以及由石膏制 備這種建筑產(chǎn)品的方法。
[0002] 石膏是硫酸鈣的天然存在形式，為穩(wěn)定的二水合物（CaS042H20)形式。本文所用 的術(shù)語"石膏"表示處于所述穩(wěn)定的二水合物狀態(tài)的硫酸鈣；并包括天然存在的礦物、通過 合成衍生的等價物（例如由燃料工業(yè)和/或再循環(huán)過程獲得的石膏）和通過抹灰用石膏 (stucco)(硫酸鈣半水合物）或無水石膏的水合作用而形成的二水合物材料。
[0003] 石膏的性質(zhì)使得其非常適合用于工業(yè)和建筑灰泥（plaster)以及其它建筑產(chǎn)品 例如石膏墻板。石膏是豐富的和通常廉價的原材料，通過脫水和再水化的連續(xù)步驟，其可被 鑄造、模塑或以其它方式成型為有用的形狀。例如，石膏墻板（也稱為灰泥板或干墻）是作 為夾在紙護板之間的凝固石膏芯而形成的。
[0004] 通常通過研磨和在例如約120°C至170 °C的溫度下、通常在大氣壓下煅燒而制備 石膏以用作灰泥。這產(chǎn)生部分脫水的石膏，典型地為β晶形的半水合物的形式，其通過將 其與水混合形成水性的抹灰用石膏漿料、糊料或分散體，然后使所述漿料通過從水性介質(zhì) 中再結(jié)晶而固化，可將該β型半水合物用作建筑或建造材料。
[0005] 通過這種已知的煅燒和再水合過程形成的硫酸鈣顆粒的表征特性 (characterising feature)在于它們是針形的（needle-shaped)，即，針狀的（acicular)。 有效地，因此這種顆粒具有高的長寬比，所述長寬比為顆粒的最長尺寸與其橫向尺寸的比 率。
[0006] 石膏墻板通常由硬化的含石膏的芯組成，所述芯的表面具有紙或適合于接納涂層 例如油漆（paint)的其它纖維材料。通常通過以下方式制造石膏墻板：在兩個蓋片（cover sheet)之間夾入（sandwich)主要包含煅燒石膏的水性芯衆(zhòng)料，并通過煅燒石膏的再水合 使水性石膏芯漿料固化或硬化，通常隨后在干燥器中進行熱處理以除去過量的水。石膏漿 液固化（即，與水性漿料中存在的水反應(yīng)）和干燥后，將形成的片切成所需尺寸。
[0007] 然而，將石膏煅燒成部分脫水形式和干燥步驟均是能量密集工藝（energy intensive process)，因此，目標(biāo)是提供一種方法，其中石膏可用于制造具有較小物化能 (embodied energy)的建筑產(chǎn)品。
[0008] 在本發(fā)明最通常的情況下，本發(fā)明可提供一種通過將顆?；|(zhì)與粘合劑直接混合 而形成的建筑產(chǎn)品（例如，提供分割（partition)的板）。粘合劑有效地將基質(zhì)膠合在一 起，但不希望粘合劑和基質(zhì)之間發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)?；|(zhì)可包含例如二水硫酸鈣、沙、碳酸 鈣或其它惰性硬顆粒。替代地，基質(zhì)可包含橡膠。典型地，粘合劑是有機的。典型地，粘合 劑是粘彈性膠。
[0009] 通常，基質(zhì)提供建筑產(chǎn)品的至少50wt%，優(yōu)選至少60wt%，最優(yōu)選至少65wt%。
[0010] 典型地，基質(zhì)為二水硫酸鈣。在該情況下，所述方法可避免煅燒和干燥的能量密集 工藝。
[0011] 由于建筑產(chǎn)品中存在的硫酸鈣顆粒沒有經(jīng)歷煅燒和再水合過程，它們通常不以針 狀形式生長。
[0012] 因此，考慮到二水硫酸鈣顆粒的形狀，尤其是它們的長寬比，區(qū)分經(jīng)直接混合二水 硫酸鈣和粘合劑形成的建筑產(chǎn)品與經(jīng)已知的煅燒和再水合過程形成的產(chǎn)品是通?？赡艿?。 典型地，通過直接混合顆粒和粘合劑形成的產(chǎn)品中的二水硫酸鈣顆粒，具有比在已知的煅 燒和再水合過程中形成的針狀顆粒更多的塊狀形狀。
[0013] 因此，在第一方面，本發(fā)明可提供一種建筑產(chǎn)品，其包含通過有機粘合劑黏合的二 水硫fef?顆粒，
[0014] 所述二水硫酸鈣顆粒每個具有最長尺寸和橫向尺寸，所述橫向尺寸對應(yīng)于顆粒關(guān) 于由最長尺寸限定的軸的最大寬度，
[0015] 所述二水硫酸鈣顆粒具有低的長寬比，使得至少75%的二水硫酸鈣顆粒的橫向尺 寸的值為最長尺寸的值的至少20%。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的該方面的產(chǎn)品中提供的硫酸鈣顆?？梢允抢绨鍫罨驂K狀，而不是 針狀。有效地，因此，硫酸鈣顆粒具有低的長寬比，例如，低于10,在某些情況下低于5,在其 他情況下低于3的長寬比。
[0017] 橫向尺寸交叉延伸于最長尺寸，例如垂直于最長尺寸。
[0018] 通常，至少85%的二水硫酸鈣顆粒具有最長尺寸的至少20%的橫向尺寸。
[0019] 典型地至少75 %的，在一些情況下至少85 %的二水硫酸鈣顆粒具有最長尺寸的 至少30%的橫向尺寸。在某些情況下，至少75%的二水硫酸鈣顆粒具有最長尺寸的至少 40%，在一些情況下至少50%或至少60%的橫向尺寸。
[0020] 典型地，二水硫酸鈣顆粒的D5tl粒度（即，大于剛好50wt%顆粒的等效粒徑的等效 粒徑值）大于3 μ m，在某些情況下大于20 μ m或大于50 μ m。通常，D5tl粒度小于2mm，在某 些情況下小于〇. 5_，在某些情況下小于250 μ m。二水硫酸鈣顆粒的D5tl尺寸可通過例如激 光粒度測量法測量。
[0021] 典型地，建筑產(chǎn)品為自支撐體。例如，它可以是整體件（monolithic element)例 如石膏板。術(shù)語"自支撐體"不包括涂層（例如通過施加密封（jointing)化合物產(chǎn)生的那 些），因為涂層不是自支撐的，而是在基底上支撐的。通常，建筑產(chǎn)品為剛性體。
[0022] 在某些實施方案中，建筑產(chǎn)品可具有近似平面的形狀（即，其沿一個維度的尺寸 比沿其余兩個維度低得多）。在替代實施方案中，建筑產(chǎn)品可具有塊狀的形狀。典型地，建 筑產(chǎn)品的體積大于0. 005m3,優(yōu)選大于0. 007m3,更優(yōu)選大于0. 01m3。
[0023] 該建筑產(chǎn)品中所用的石膏顆粒優(yōu)選是天然的。替代地，它們可來源于工業(yè)來源，條 件是它們是二水合物的形式。在某些情況下，石膏可以是天然的和合成的二水硫酸鈣的混 合物。例如，二水硫酸鈣顆?？砂?jīng)煙道氣脫硫形成的石膏。
[0024] 典型地，粘合劑可包括植物來源的有機粘合劑，例如醇酸樹脂，例如，基于來自植 物或植物油（例如，亞麻子油）的多不飽和脂肪酸來源的甘油三酯的醇酸樹脂。其它合 適的這種有機粘合劑包括大豆蛋白、松樹樹脂（例如松香、改性松香和它們的衍生物、聚萜 烯、改性萜烯、萜烯-酚樹脂或松香酯樹脂）、淀粉和淀