用于制备具有内部生成的泡沫的轻质石膏组合物的方法及由其制备的产品技术

制备具有15至90体积％气泡的发泡石膏浆料的方法，所述方法包括：以速率C将第一浆料经由第一软管传递到Y形连接器导管第一入口开口，所述第一浆料包括水和在干燥基础上50至98重量％硫酸钙半水合物、1至50重量％碳酸钙以及0.1至10重量％纤维素增稠剂；和以速率D将明矾溶液经由第二软管传递到所述导管的第二入口开口，以产生从所述导管传递到用于混合的静态混合器的组合混合流，混合持续时间3使至少一部分的所述碳酸钙和明矾活化以生成CO

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制备具有内部生成的泡沫的轻质石膏组合物的方法及由其制备的产品
本专利技术涉及一种用于制备发泡石膏浆料的方法和组合物以及由浆料制备的石膏产品，其中空隙嵌入产品结构中。该产品的用途包括应用这种可控的快速凝固石膏基泡沫材料作为腔体(大或小)或裂缝填料。
技术介绍
通常，含石膏的胶结产品是通过以下方式制造的：制备煅烧石膏(α型或β型半水硫酸钙和/或硫酸钙无水石膏)、水和其它组分的混合物以根据情况形成胶结浆料。在制造胶结制品时，胶结浆料和所需的添加剂通常在连续混合器中共混，如例如美国专利第3,359,146号中所述。例如，在典型的石膏面板制造工艺中，通过将煅烧石膏(通常称为“灰泥”)均匀分散在水中以形成水性煅烧石膏浆料来生产石膏板。水性煅烧石膏浆料通常是通过将灰泥和水以及其它添加剂插入到混合器中以连续方式生产的，所述混合器含有用于搅拌内容物以形成均匀石膏浆料的装置。浆料连续地导向且通过混合器的排放出口并且进入连接到混合器排放出口的排放导管。水性泡沫可以在混合器和/或排放导管中与水性煅烧石膏浆料组合以制备发泡浆料。应了解，此背景描述已由专利技术人创建以辅助读者，并且不应视为所指出的问题中的任何问题本身在本领域中已被理解的指示。虽然在一些方面和实施例中所描述的原理可以缓解在其它系统中固有的问题，但是应了解，所保护的创新的范围由所附权利要求书限定，并且不由任何所公开的特征解决本文中所提到的任何具体问题的能力限定。因此，一直需要新的和改进的含凝固石膏的产品，以及用于制备它们的组合物和方法，其解决、避免或最小化上述问题。
技术实现思路
通过碳酸盐源(例如碳酸钙)和酸性活化剂(例如硫酸铝)之间的化学反应实现石膏基材料的快速发泡。该化学反应产生二氧化碳气体作为副产物，其用作发泡剂，产生具有受控或调节的气泡结构的最终材料。本专利技术/概念展示了可控的快速凝固石膏基泡沫材料作为腔体(大或小)或裂缝填料的应用。通过使用泡沫结构化材料，可以实现具有低密度和改进的绝缘性能(例如热、声)的填充材料。可针对特定应用调整特定物理特性。这些材料可以通过喷涂或填充或其它方式施加在裂缝/腔体/压痕中。一旦施加，化学反应导致内部生成气体(二氧化碳)，导致填充间隙或空隙的材料膨胀。或者当作为泡沫倾注时，部分大多膨胀，膨胀的最后阶段的将填充间隙或空隙。材料的发泡和膨胀的量和速率由原料的浓度和浆料凝固前的反应速率决定。湿或干或固化状态下的密度、隔音和隔热性以及机械性能等性质也由原料浓度和反应速率决定。本专利技术的生成气体的发泡特性可用于各种产品，包括腔体填充物、裂缝填料、绝缘材料、石膏面板、石膏灰泥、防火密封剂、轻质天花板砖、接缝化合物、涂料和纹理产品。直到粉末与水混合才开始化学反应，导致在泡孔基质内气体释放。初始反应稍微延迟，允许在发泡过程加剧之前操纵湿混合物。因此，通过使用泡沫结构化材料可以实现具有低密度和改进的绝缘性能(例如热、声等)的填充材料。这些材料可以通过喷涂或倾注或其它任何方式施加于任何形式中，如裂缝/腔体/压痕。一旦施加或在施加材料的机械装置之前，化学反应导致内部生成气体(二氧化碳)，导致填充间隙或空隙的材料膨胀。本专利技术提供了一种制备具有15至90体积％气泡的发泡石膏浆料的方法，并且其中方法包含：以速率C将第一浆料经由第一软管传递到Y形连接器导管，所述第一浆料包含水、在干燥基础上50至98重量％硫酸钙半水合物、在干燥基础上1至50重量％碳酸钙以及在干燥基础上0.1至10重量％纤维素增稠剂，其中第一浆料在第一软管中的停留时间为时间2；以速率D将包含铝化合物的明矾溶液经由第二软管传递到Y形连接器导管；将第一浆料和明矾溶液传递通过Y形连接器导管的相应入口开口以在Y形连接器导管中组合，以产生组合混合流，所述组合混合流从Y形连接器导管通过排放开口排出；在静态混合器中混合组合混合流持续时间3，以通过使至少一部分的碳酸钙与铝化合物反应来活化所述部分的碳酸钙，以产生发泡石膏浆料；将发泡石膏浆料经由第三软管从静态混合器转移到两个壁板之间的腔体，其中在第三软管中的停留时间为时间4；和允许腔体中的发泡石膏浆料膨胀、硬化和干燥。任选地，所述方法还可以包括：以速率A将包含硫酸钙半水合物、碳酸钙和纤维素增稠剂的混合物添加到混合室中；以速率B将水添加到混合室中；和在混合室中将混合物与水混合持续时间1以形成第一浆料。优选地，按100重量份(在干燥、无水基础上)的所述混合物的所述成分计，包含硫酸钙半水合物、碳酸钙和纤维素增稠剂的混合物进一步包含以下中的至少一种：0.1至1重量％螯合剂，优选选自-二亚乙基三胺五乙酸(DTPA，又称戊烯酸)-乙二胺四乙酸(EDTA)-聚丙烯酸钠-聚磷酸盐，优选焦磷酸四钠(TSPP)和/或三聚磷酸钠(STMP)，如果聚磷酸盐作为分散剂和螯合剂存在，则作为螯合剂添加的量是除了作为分散剂添加的量之外，更优选地，螯合剂选自聚丙烯酸钠或焦磷酸四钠，并且最优选螯合剂是聚丙烯酸钠；0.05至1重量％杀生物剂。如果需要，按100重量份的所述混合物的所述成分计在干燥(不包括水)基础上，混合物成分还可包括以下添加剂中的一种或多种：0.1至10重量％丙烯酸酯增稠剂，其选自聚丙烯酸钠和基于丙烯酸和(甲基)丙烯酸的水溶性共聚物组成的组中的至少一个成员，优选选自聚丙烯酸钠、丙烯酸/丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸/丙烯酸酯共聚物组成的组中的至少一个成员，最优选聚丙烯酸钠；0.1至10重量％酪蛋白、阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、黄蓍胶、淀粉(来自任何基础来源)、海藻酸钠；0.02至1重量％柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸、硼酸，优选柠檬酸；0.02至2重量％pH值增加盐，例如柠檬酸的碱金属盐、碳酸氢钠和/或氢氧化镁，优选柠檬酸钠、柠檬酸钾、碳酸氢钠或氢氧化镁中的至少一种，最优选柠檬酸钠或氢氧化镁；0.02至2重量％促进剂，促进剂选自硫酸钾、有机膦酸化合物、含磷酸盐的化合物和包含硫酸钙二水合物和糖的促进剂组成的组，优选地促进剂包含硫酸钙二水合物和糖；0.1至5重量％，优选0.5至3重量％发泡剂，-优选地发泡剂选自烷基苯磺酸盐、脂肪酸盐、十二烷基硫酸钠、烷基硫酸盐、十二烷基醚硫酸钠、烷基醚硫酸钠、(C14-16烯烃磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯、磺基琥珀酸盐、烷基酚醚硫酸盐和羟乙基磺酸盐组成的组，-更优选α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基苯并磺酸盐和烷基醚硫酸盐低聚物，-进一步优选选自十二烷基醚硫酸钠、C10-C12醇醚硫酸铵、C14-16烯烃磺酸钠和聚丙氧基-聚乙氧基-癸基硫酸钠(分子式C10H22-O(C3H6-OC2H4-O)x-H2SO4-Na)组成的组中的至少一个成员，-最优选包含20至25％丁基二甘醇、7至15％十二烷基醚硫酸钠和3至5％醇C10-C16的混合物；1至20重量％，优选5至10重量％胶乳聚合物，优选胶乳聚合物选自聚乙酸乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备具有15至90体积％气泡的发泡石膏浆料的方法，并且其中所述方法包含：/n以速率C将第一浆料经由第一软管传递到Y形连接器导管，所述第一浆料包含水、在干燥基础上50至98重量％硫酸钙半水合物、在干燥基础上1至50重量％碳酸钙以及在干燥基础上0.1至10重量％纤维素增稠剂，其中所述第一浆料在所述第一软管中的停留时间为时间2；/n以速率D将包含铝化合物的明矾溶液经由第二软管传递到所述Y形连接器导管；/n将所述第一浆料和所述明矾溶液传递通过所述Y形连接器导管的相应入口开口以在所述Y形连接器导管中组合，以产生组合混合流，所述组合混合流从所述Y形连接器导管通过排放开口排出；/n在静态混合器中混合所述组合混合流，混合持续时间3通过使至少一部分的所述碳酸钙与所述铝化合物反应来活化所述部分的所述碳酸钙，以生成CO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 US 62/656115;20190305 US 16/2929881.一种制备具有15至90体积％气泡的发泡石膏浆料的方法，并且其中所述方法包含：
以速率C将第一浆料经由第一软管传递到Y形连接器导管，所述第一浆料包含水、在干燥基础上50至98重量％硫酸钙半水合物、在干燥基础上1至50重量％碳酸钙以及在干燥基础上0.1至10重量％纤维素增稠剂，其中所述第一浆料在所述第一软管中的停留时间为时间2；
以速率D将包含铝化合物的明矾溶液经由第二软管传递到所述Y形连接器导管；
将所述第一浆料和所述明矾溶液传递通过所述Y形连接器导管的相应入口开口以在所述Y形连接器导管中组合，以产生组合混合流，所述组合混合流从所述Y形连接器导管通过排放开口排出；
在静态混合器中混合所述组合混合流，混合持续时间3通过使至少一部分的所述碳酸钙与所述铝化合物反应来活化所述部分的所述碳酸钙，以生成CO2并产生所述发泡石膏浆料；
将所述发泡石膏浆料经由第三软管从所述静态混合器转移到两个壁板之间的腔体，其中在所述第三软管中的停留时间为时间4；和
允许所述腔体中的所述发泡石膏浆料膨胀、硬化和干燥。


2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含：
以速率A将包含所述硫酸钙半水合物、所述碳酸钙和所述纤维素增稠剂的混合物添加到混合室中；
以速率B将水添加到所述混合室中；和
在所述混合室中将所述混合物与水混合持续时间1以形成所述第一浆料。


3.根据权利要求2所述的方法，其中速率A为约15至约60磅/分钟，速率B为约10至约40磅/分钟，速率C为约2至约10gpm，速率D为约2至约15磅/分钟，时间1为约20至约75秒，时间2为约22至约100秒，时间3为约0.005至约0.040秒，并且时间4为约3至约15。


4.根据权利要求2所述的方法，其中按100重量份的所述成分计，所述成分包含：
50至98重量％硫酸钙半水合物；
1.5至50重量％碳酸钙；
1.5至30重量％硫酸铝；
0至2重量％柠檬酸钠；
0至2重量％包含硫酸钙二水合物和糖的促进剂；
0.2至3重量％包含羟甲基丙基纤维素的纤维素增稠剂；
0-3重量％所述发泡剂，其中所述发泡剂选自以下组成的组：烷基苯磺酸盐、脂肪酸盐、十二烷基硫酸钠、烷基硫酸盐、十二烷基醚硫酸钠、烷基醚硫酸钠、(C14-16烯烃磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、磷酸酯、磺基琥珀酸盐、烷基酚醚硫酸盐和羟乙基磺酸盐；
0至20重量％包含表面活性剂和作为固体分散在水性介质中的胶乳聚合物的胶乳，所述胶乳聚合物选自丙烯酸类聚合物和苯乙烯丁二烯聚合物组成的组中的至少一个成员；
0至1重量％2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
0至1重量％包含氢氧化钙的改性剂；
0.1至2重量％分散剂，所述分散剂选自聚羧酸盐分散剂、聚磷酸盐分散剂和萘分散剂组成的组中的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·D·培罗塔，S·埃马米，R·H·涅格里，J·C·R·卡斯塔涅达，C·R·尼尔森，J·J·罗克斯堡，E·R·德拉罗萨克鲁兹，J·A·加西亚托雷斯，M·G·戈伊科切亚，A·孔特雷拉斯，J·惠特兹尔，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：发明
国别省市：美国;US