用于防水石膏纤维产品的组合物和方法技术

本发明专利技术提供了包含硅氧烷且由包含碱金属有机硅醇盐的涂层涂布的防水石膏纤维产品。本发明专利技术还提供了制备其中硅氧烷在产品表面处交联的石膏纤维产品的方法。本发明专利技术还提供了用于制备产品且减少所释放的硅氧烷粉尘的量的燃料效率方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与相关申请的交叉引用本专利申请要求于2014年4月10日提交的美国临时申请61/977,885，以及于2015年1月26日提交的美国专利申请14/604,960的优先权利益，所述申请的完整公开内容以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及包含硅氧烷且具有改善的防水性的涂布的石膏纤维产品，以及制造其中硅氧烷粉尘水平在制造期间减少的产品的燃料效率(fuel-efficient)方法。
技术介绍
阻燃石膏面板和许多有用形状的其他产品可通过使石膏(也称为二水硫酸钙或石膏粉)脱水且再水合进行生产。此类石膏产品常用于建筑施工中。因为石膏自身不是防水的，所以存在关于改善石膏产品的防水性的相当大量的工作。烃包括蜡和沥青在美国专利号2,198,776中提议用于减少水吸收。包括金属皂和硅酮的材料已用作成品石膏产品的表面上的涂层。然而，难以获得由具有一致的防水性的这些材料制成的涂层。美国专利4,411,701公开了在制备防水石膏成型产品中，将碱金属烷基硅醇盐或苯基硅醇盐连同氢氧化钙或氧化钙一起加入石膏中，而美国专利4,371,399公开了包含某些脂肪胺的防水石膏砂浆。美国专利7,294,195公开了包含基于羟基的纤维素和硅醇盐的防水石膏组合物。硅氧烷乳状液可加入石膏浆料中，并且这些乳状液可用于改善石膏产品的防水性。硅氧烷乳状液加入给予Englert的美国专利号5,817,262中的纤维板石膏产品中。除硅氧烷乳状液之外，硅氧烷分散体也可用于改善石膏产品的防水性，如给予Miller的美国专利7,413,603中所述。将硅氧烷加入石膏浆料中显著改善所得到的石膏产品的防水性。然而，在窑中干燥时使石膏产品暴露于高温，并且在该高温暴露期间，硅氧烷中的一些非故意地从石膏产品中蒸发，并且转换为氧化硅，也称为硅氧烷粉尘。随着硅氧烷粉尘在窑中累积，需要不时停止生产以清洁窑且去除硅氧烷粉尘。窑在可被清洁之前必须冷却，随后在石膏产品的生产可再次重新开始之前再次重新加热。这些反复冷却/加热循环导致燃料损失和能量浪费。另外，硅氧烷粉尘可在气体燃烧器、热空气喷嘴以及窑系统内的其他设备上累积，从而促使设备更不有效地操作且增加进一步的燃料成本。硅氧烷粉尘还可在风扇上累积，从而促使它们变得不平衡，导致过早的轴承失败和高维护成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有改善的防水性和在干燥期间减少的硅氧烷蒸发的石膏纤维产品。本专利技术的目的还在于提供减少生产期间生成的硅氧烷粉尘的量的燃料效率方法。一个实施例提供了包括核和涂层的石膏纤维产品，其中所述核包含石膏和硅氧烷，并且所述涂层包含碱金属有机硅醇盐，其中所述核在至少一个侧面上用涂层进行涂布，并且其中硅氧烷的至少一部分在所述石膏纤维产品的表面处交联。一个进一步实施例提供了制备防水石膏纤维产品的方法，其中石膏浆料用硅氧烷乳状液制备且形成为滤饼，允许静置，用包含碱金属有机硅醇盐的涂层涂布，并且硅氧烷在窑中干燥期间在所述石膏纤维产品的表面处交联。本专利技术还提供了用于减少窑中生成的硅氧烷粉尘的量的方法，其中石膏浆料用硅氧烷制备且形成为成形的滤饼，允许静置且用包含碱金属有机硅醇盐的涂层涂布。附图说明图1描绘了穿过石膏纤维产品一部分的横截面；图2描绘了关于用碱金属有机硅醇盐涂布的产品的防水性测试的比较结果；图3描绘了关于各种硅氧烷量的防水性测试的比较结果；图4描绘了与其中碱金属有机硅醇盐掺入石膏核中的石膏纤维产品相比较，关于用碱金属有机硅醇盐涂布的石膏纤维产品的防水性测试的比较结果；图5报告了通过包含硅氧烷且在两个侧面上用包含碱金属有机硅醇盐的涂层涂布的石膏纤维产品释放的总烃量的减少；图6A报告了对于用包含碱金属有机硅醇盐的涂层涂布的石膏纤维产品，实现可比较的防水性所需的硅氧烷剂量的减少；图6B报告了通过图6A中所示的石膏纤维产品释放的总烃量。具体实施方式本专利技术提供了由包含硅氧烷的可抽泵、可流动的石膏浆料制备的石膏纤维产品，所述石膏纤维产品用包含碱金属有机硅醇盐的涂层组合物涂布。图1是其中石膏纤维产品(10)包括石膏核(12)和应用于石膏核(12)的至少一个侧面的涂层(14)的一个实施例的横截面，所述石膏核(12)由包含硅氧烷的石膏浆料形成，所述涂层(14)包含碱金属有机硅醇盐。石膏核(12)还可包含其他添加剂，例如木纤维或纸纤维、有机填料和无机填料、粘合剂、消泡剂、去污剂、分散剂、着色剂和抗微生物剂。考虑的石膏纤维产品包括但不限于面板、板、地砖、天花板以及具有各种定制设计的形状的产品。至少在一些实施例中，碱金属有机硅醇盐是碱金属甲基硅醇盐。在一些实施例中，碱金属是钾或钠。至少在一些实施例中，涂层包含甲基硅醇钾或甲基硅醇钾和甲基硅醇钠的组合。至少在一些实施例中，涂层包含用氢氧化物例如氢氧化钾配制的甲基硅醇钾或甲基硅醇钾和甲基硅醇钠的组合。虽然碱金属有机硅醇盐的粉末或水性溶液可用于制备涂层，但至少一些实施例优选利用配制为水性溶液的碱金属有机硅醇盐。合适的涂层可包含按涂层的重量计0.1％至10％的碱金属有机硅醇盐。在一些实施例中，合适的涂层可包含按涂层的重量计1％至7.5％的碱金属有机硅醇盐。在进一步的实施例中，可制备包含按涂层的重量计1％至5％的碱金属有机硅醇盐的合适涂层。碱金属有机硅醇盐的量可取决于在石膏纤维产品中要使用的石膏量而改变。在一些实施例中，碱金属有机硅醇盐的量为按石膏总量的重量计0.002％至2％。在一些实施例中，制备包含按涂层的重量计0.3％至10％的甲基硅醇钾的合适涂层。在一些实施例中，制备包含按涂层的重量计1％至7.5％的甲基硅醇钾的合适涂层。在进一步的实施例中，可制备包含按涂层的重量计1％至5％的碱金属有机硅醇盐的合适涂层。至少在一些实施例中，可由具有按重量计大约54％的固体含量和按重量计大约34％的活性物质含量的甲基硅醇钾原液制备包含按涂层的重量计1％至10％的涂层。合适的甲基硅醇钾原液可在商业名称SILRES BS16下得自Wacker Chemie AG，德国。关于甲基硅醇钾的其他合适的商业原液包括可在商业名称DOW CORNING 777得自Dow Corning Company，美国的甲基硅醇钾溶液。其他合适的硅醇盐包括可在商业名称BS DRYSOIL下得自Wacker Chemical Corporation of Adrian,Michigan的硅醇钠和硅醇钾的混合物，以及可在商业名称DC 772下得自Dow Corning的硅醇钠制剂。涂层可应用于石膏核的至少一个表面。至少在一些实施例中且如图1中所示，涂层(14)应用于石膏核(12)的两个表面。能够形成聚合物/树脂的各种硅氧烷化合物也称为具有通式(R2SiO)n的聚硅氧烷，其中n是在聚合物中重复的R2SiO单元的次数，R可以是任何有机基团，包括乙烯基(CH2)、甲基(CH3)和苯基(C6H5)，可用于形成石膏纤维产品中的聚合物基体。合适的有机硅氧烷还可包括包含Si键合的氢的有机氢硅氧烷。合适的有机氢硅氧烷包括可在商业名称SILRES BS 94下得自Wacker Chemical Corporation的甲基氢硅氧烷。硅氧烷优选以乳状液或分散体的形式加入石膏浆料中。优选地，硅氧烷分散体与石膏浆料混合，如以引用的方式并入本文的美国专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括核和涂层的石膏纤维产品，其中所述核包含石膏和硅氧烷，并且所述涂层包含碱金属有机硅醇盐，其中所述核在至少一个侧面上用所述涂层进行涂布，并且其中硅氧烷的至少一部分在所述石膏纤维产品的表面处交联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 US 61/977885;2015.01.26 US 14/6049601.一种包括核和涂层的石膏纤维产品，其中所述核包含石膏和硅氧烷，并且所述涂层包含碱金属有机硅醇盐，其中所述核在至少一个侧面上用所述涂层进行涂布，并且其中硅氧烷的至少一部分在所述石膏纤维产品的表面处交联。2.根据权利要求1所述的石膏纤维产品，其中所述硅氧烷以按石膏总量的重量计约0.08％至约1.0％的量存在。3.根据权利要求1所述的石膏纤维产品，其中甲基硅醇钾的量为按所述涂层的重量计0.1％至10％，并且其中甲基硅醇钾的量为按石膏总量的重量计0.002％至2％。4.根据权利要求1所述的石膏纤维产品，其中所述碱金属有机硅醇盐是甲基硅醇钾。5.根据权利要求1所述的石膏纤维产品，其中所述硅氧烷是甲基氢硅氧烷。6.一种制备防水石膏纤维产品的方法，所述方法包括：制备包含二水硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·R·布莱克本，许玉峰，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：发明
国别省市：美国;US