耐火的基于硫酸钙的产品制造技术

本发明专利技术提供在暴露于高温后具有减少的收缩量的基于硫酸钙的产品，所述产品包含石膏、火山灰源(例如，含量为4～27wt％)和金属盐添加剂(含量为0.5～10wt％)。火山灰源可以选自高岭石粘土材料、粉煤灰、谷壳灰、硅藻土、火山灰和浮石、微细二氧化硅、硅灰和硅油。金属盐添加剂可以是在300～500℃下分解以产生金属氧化物的金属盐，例如，硝酸镁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐火的基于硫酸钙的产品
本专利技术涉及改善的耐火的基于硫酸钙的产品，具体地，涉及在暴露于高温后具有减少的收缩量的基于硫酸钙的建筑/构建产品。
技术介绍
基于硫酸钙的产品广泛用于构建建筑物，例如，形成室内隔断(使用墙板，也称为清水墙、石膏板或灰泥板)和天花板或包裹建筑物中的管道(例如，通风管道)。基于硫酸钙的产品如墙板通常通过干燥在两个衬纸板或玻璃纤维垫之间的硫酸钙的半水合物(CaSO4·1/2H2O)，也称为煅烧的石膏或灰泥的水性浆料而形成。随着浆料干燥和煅烧的石膏被水化，形成夹在内衬板/衬垫之间的硬的、刚性石膏(硫酸钙二水合物(CaSO4·2H2O))芯部。当墙板暴露于高温，比如在建筑火灾中经历的高温或用于包裹携带高温流体的管道的墙板经受的高温时，石膏中包含的结晶水被驱出，产生硫酸钙的硬石膏。起初，这具有如下优势，即横跨墙板的传热降低，因此有助于包含从管道系统散发的热或建筑火灾期间所产生的热。但是，在约400～450℃的温度下，起初形成的AIII相硬石膏(也称为γ-CaSO4或“可溶性”硬石膏)转化成AII相(或“不溶性”硬石膏)，该相变导致墙板的收缩，即尺寸稳定性的损失。该收缩(其可能是墙板的长度或宽度的约2％，或约6vol％)通常使得墙板远离它们的支撑结构。这显然是不希望的。在墙板用于室内隔断并爆发火灾的情况下，收缩可留下空隙，使得与火源邻近的房间暴露于热/火的影响。空隙也使得氧进入火源，因此使得火燃烧并且使任何防火门失效。在更高的温度(超过600℃)下，不溶解性硬石膏烧结，导致墙板体积大大缩小。这导致极大的收缩量，其最终造成内墙/天花板/管道套管的坍塌，因为它们不再被它们的支撑结构保持。已经努力改善基于硫酸钙的产品的耐火性以试图在暴露于高温后减少收缩量。例如，由US2526066和US2744022已知，在墙板制造期间，将未膨胀的蛭石和不可燃的纤维添加至水性的煅烧的石膏浆料。在热暴露期间，包含在墙板芯部中的蛭石以与石膏收缩量相当的量膨胀，因此抵抗墙板的收缩。含有未膨胀的蛭石和/或玻璃纤维的墙板已经建立了广泛的商业应用。US3616173提出，除了玻璃纤维和蛭石以外，还将少量(优选约2～5wt％)的粘土、胶体硅或胶体氧化铝添加至石膏芯部。该专利技术旨在降低耐火墙板的密度。发现大于20wt％的量导致脆弱的芯部，其不能与纸内衬板令人满意地结合。US2003/0138614公开了耐火石膏墙板，其除了含有未膨胀的蛭石和玻璃纤维之外，还含有3～25wt％矿物添加剂，所述矿物添加剂可以是粘土和3～15wt％水合氧化铝。使用10～15wt％的粘土(包含25％高岭石)获得最佳的结果。US4664707公开了由含有玻璃纤维、硫酸钙晶体纤维和0.5-5wt％粘土(优选高岭石粘土)的浆料制成的石膏墙板。US6569541公开了含有5～15wt％矿物添加剂(可以是粘土如高岭石)的耐水石膏墙板。US5985013公开了含有硫酸钙半水合物和水合盐的烧蚀型热保护材料。使用许多水合盐，包括硝酸镁六水合物(以基于干成分重量的40wt％的量使用)。记录热传递通过热烧蚀材料所用的时间。没有提及利用对加热后材料的收缩的任何作用。基于硫酸钙的产品也用于铸造金属物体或玻璃物体。在硫酸钙模具被填充熔融的金属/玻璃之前，将其加热至700～900℃。重要的是，控制这样的基于硫酸钙的模具的高温收缩量，以确保模具不渗漏且确保铸造的金属/玻璃产品不弯曲。本专利技术优选的目标是提供改进了耐火性/耐热性的基于硫酸钙的产品，其在热暴露(例如，建筑火灾期间)之后具有减少的收缩量。这样的改进的耐火性产品可以具有如下特定的用途：用作建筑产品，例如形成建筑物中室内隔断墙板或面板、天花板瓦块、用于包裹通风设备/抽风管道的墙板或面板、用于结合墙板/面板/瓦块的接缝填料或用于金属/玻璃产品铸造的模具。
技术实现思路
因此，在第一个方面，本专利技术提供了基于硫酸钙的产品，其包含石膏、火山灰源和金属盐添加剂。在第二个方面，本专利技术提供了基于硫酸钙的产品，其中所述产品通过干燥含有煅烧的石膏、火山灰源和金属盐添加剂的水性浆料来形成。在第三个方面，本专利技术提供了通过干燥含有煅烧的石膏、火山灰源和金属盐的水性浆料来形成基于硫酸钙的产品的方法。在第四个方面，本专利技术提供了火山灰源和金属盐添加剂的组合用于在基于硫酸钙的产品的热暴露期间减少收缩量的用途。在第五个方面，本专利技术提供了基于硫酸钙的组合物，其用于通过干燥所述基于硫酸钙的组合物的水性浆料来形成基于硫酸钙的产品，所述基于硫酸钙的组合物包含煅烧的石膏、火山灰源和金属盐。本专利技术人已经发现添加火山灰源和金属盐的组合获得了在甚至加热至高达1000℃后保持其尺寸稳定性的基于硫酸钙的产品。据认为，烧结过程发生使石膏结合在一起并帮助改善尺寸稳定性。加热后(并且使用EDTA移除石膏后)的产品分析显示了火山灰源形成了互连网络结构，其帮助石膏结合，并且因此提高稳定性。金属盐的存在降低了火山灰源转化为互连网络结构时的温度，并且使需要的火山灰源的量减少。这可能是因为在网络结构中包含了金属盐。具体实施方式术语“火山灰源”旨在包括本身是火山灰质的材料(例如，粉煤灰、谷壳灰、硅藻土、火山灰和浮石、微细二氧化硅、硅灰)或在加热时产生火山灰质材料的材料(例如，粘土材料，如在加热时产生偏高岭土的高岭石粘土材料或在加热时产生二氧化硅的硅油)。术语“硅油”旨在指液态聚硅氧烷。硅油可以包括聚二有机硅氧烷。有机基团可以是烷基和/或芳基，例如，甲基和/或苯基基团。实例是聚二甲基硅烷(PDMS)。硅油可以包括聚有机氢硅氧烷。有机基团可以是烷基和/或芳基，例如，甲基和/或苯基基团。实例是聚甲基氢硅氧烷(PMHS)。硅油可以包括二有机硅氧烷和有机氢硅氧烷的共聚物或聚二有机硅氧烷和聚有机氢硅氧烷的掺合物。硅油可以是无水的。火山灰源优选是高岭石粘土材料或硅藻土。术语“高岭石粘土材料”包括高岭石(Al2Si2O5(OH)4)；高岭石的多晶型物如地开石、埃洛石和珍珠陶土；球土(其包含20-80％高岭石、10-25％云母、6-65％石英)；耐火土和燧土。适当的粘土添加剂的实例是由Sibelco制造的Puroflo31TM，其包含66％高岭石、23％云母、6％长石和1％石英。粘土材料优选是未煅烧的粘土材料。在高温下脱水期间，高岭石粘土形成火山灰偏高岭土。在用于形成基于硫酸钙的产品的浆料中以及在基于硫酸钙的组合物中，火山灰源的量可以大于5wt％，优选为5wt％～30wt％，更优选为5～25wt％，例如5～10wt％，最优选为5～9wt％(其中wt％基于煅烧的石膏、火山灰源和金属盐的重量)。在基于硫酸钙的产品中，火山灰源的量可以大于4wt％，优选为4～27wt％，更优选为4～20wt％，最优选为4～9wt％(其中wt％基于石膏、火山灰源和金属盐的重量)。金属盐优选为在300～500℃分解产生金属氧化物的金属盐。金属盐中的金属可以是碱土金属如钙或镁。所述金属可以是过渡金属如铜、锌、铁。所述金属可以是铝。所述金属优选是镁。盐可以是硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐或氯化物。所述盐可以是水合的。优选的金属盐是镁、铜、铝、钙、锌和铁的硝酸盐以及氯化镁(例如，六水合物)。在用于形成基于硫酸钙的产品的浆料中以及在基于硫酸钙的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于硫酸钙的产品，包含石膏、火山灰源和金属盐添加剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.21 GB 1420766.61.一种基于硫酸钙的产品，包含石膏、火山灰源和金属盐添加剂。2.根据权利要求1所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述火山灰源的量为4～27wt％。3.根据权利要求2所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述火山灰源的量为4～9wt％。4.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂的量为0.5～10wt％。5.根据权利要求4所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂的量为2～9wt％。6.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述石膏的量为65～98wt％。7.根据权利要求6所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述石膏的量为65～85wt％。8.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂的量为0.5～9wt％，所述石膏的量为65～98wt％。9.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂是硝酸镁，所述石膏的量为65～98wt％。10.一种基于硫酸钙的产品，其通过干燥含有煅烧的石膏、火山灰源和金属盐添加剂的水性浆料来形成。11.根据权利要求10所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述火山灰源在浆料中的量为5～30wt％。12.根据权利要求11所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述火山灰源在浆料中的量为5～9wt％。13.根据权利要求10至12中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐添加剂在浆料中的量为1～15wt％。14.根据权利要求13所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐添加剂在浆料中的量为2～9wt％。15.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述火山灰源的wt％和所述金属盐的wt％相等。16.根据权利要求6至15中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述石膏在浆料中的量为60～95wt％。17.根据权利要求16所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述石膏在浆料中的量为75～90wt％。18.根据权利要求6至17中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂在浆料中的量为1～9wt％，所述石膏在浆料中的量为60～95wt％。19.根据权利要求6至18中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，基于石膏、火山灰源和金属盐的重量，所述金属盐添加剂是硝酸镁，并且所述石膏在浆料中的量为60～95wt％。20.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述火山灰源选自高岭石粘土材料、粉煤灰、谷壳灰、硅藻土、火山灰和浮石、微细二氧化硅、硅灰和硅油。21.根据前述权利要求中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐添加剂是在300～500℃下分解以产生金属氧化物的金属盐。22.根据权利要求21所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐添加剂包含钙、镁、铜、锌、铁或铝。23.根据权利要求21或22所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐是硝酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氢氧化物或氯化物。24.根据权利要求21至23中任一项所述的基于硫酸钙的产品，其中，所述金属盐是硝酸镁。25.一种基于硫酸钙的组合物，其用于通过干燥基于硫酸钙的组合物的水性浆料来形成基于硫酸钙的产品，所述基于硫酸钙的组合物包含煅烧的石膏、火山灰源和金属盐。26.根据权利要求25所述的基于硫酸钙的组合物，其中，所述火山灰源的量为5～30wt％。27.根据权利要求26所述的基于硫酸钙的组合物，其中，所述火山灰源的量为5～9wt％。28.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：劳拉·布鲁克斯，罗宾·费舍尔，简·赖德奥特，
申请(专利权)人：圣戈班普拉科公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR