用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的製作方法

2023-05-28 19:03:51

用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的製作方法
【專利摘要】本發明涉及製備促凝劑的方法，特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑，其特徵在於，將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經受乾式研磨。
【專利說明】用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及製備促凝劑，特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的方法。本發明還涉及如此製備的促凝劑以及該促凝劑的用途。本發明的其他主題涉及包含該促凝劑的粘結劑組合物，以及包含經固化的粘結劑組合物的模製體。
現有技術
[0002]在加工基於硫酸鈣的粘結劑時，通常使用促進凝固的添加劑或促凝劑。由此可以大大縮短粘結劑的凝固時間，這例如在石膏板的大規模生產中是決定性的優勢。
[0003]對於基於硫酸鈣的粘結劑特別有效的促凝劑是經精細研磨的石膏或硫酸鈣二水合物(CaSO4.2H20)。石膏在此特別是起到晶種的作用，它促進存在於粘結劑中的硫酸鈣半水合物和/或無水石膏的水合。
[0004]在製備這類促凝劑時，通常在製備時向石膏中加入添加劑，例如澱粉、糖或糊精。這些添加劑的作用尤其是促進石膏的研磨過程或者影響研磨之後石膏的性能。具體來說，添加劑例如使得石膏在磨機中粉碎變得更容易並且防止產生的細小粒子的附聚。與此不同，其他的添加劑則提高促進凝固的作用或者提高研磨後石膏的穩定性。
[0005]US4, 298，394在這方面例如描述了使用最多20重量％的表面活性物質作為石膏研磨過程中的添加劑。具體提到的是例如烷基化磺酸鈉、月桂基硫酸鈉或乙氧基化壬基酚。這些添加劑的使用特別帶來了改善的儲存穩定性和增強的凝固促進作用。
[0006]但是，許多已知的添加劑和用於製備以石膏為基礎的促凝劑的方法不能完全使人確信:通常僅改善研磨過程或者僅改善石膏特性，特別是促進凝固的作用。因此，研磨過程範疇內的改進造成對促進凝固作用的損害，反之亦然。其他的方法和添加劑從經濟角度看是不利的或者在技術實施方面費用昂貴。
[0007]因此，仍然需要不具有前述缺點的新型和可選擇的解決方案。

【發明內容】

[0008]因此，本發明的任務在於提供能夠製備用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的方法。該方法應該特別是儘可能高效和/或經濟的，並且可以實現製備儘可能有效的促凝劑。此外，應提供一種可以儘可能高效和/或經濟地製備的促凝劑，並且與已知的促凝劑相比較顯示出可比較或改進的效果。另外，該促凝劑特別是應該不會顯著地損害基於硫酸鈣的粘結劑的可加工性。
[0009]令人驚奇地發現，根據本發明的任務由於根據權利要求1的方法而得以解決。
[0010]根據本發明的方法的特徵在於，為了製備促凝劑、特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑， 將石膏與聚羧酸鹽一起進行乾式研磨。
[0011]有關促凝劑的任務相應地通過權利要求10的特徵來解決。
[0012]如在研磨試驗中已經顯示的，與無添加劑的空白樣品相比，通過使用聚羧酸鹽作為石膏乾式研磨中的添加劑，導致顯著較少的結塊或粘附在研磨體上。由此在保持相同研磨效率的條件下，可以顯著提高研磨生產能力或石膏的單位時間轉化量。由此帶來的結果是，可以降低清潔磨機的費用，這又減少了磨機或研磨體的磨損。此外，聚羧酸鹽的使用還可以實現研磨料更高的細度。用作該方法中添加劑的聚羧酸鹽此外可以在全球範圍內價格低廉地提供，並且在本文中即使極少量已經是有效的。因此，總的來說，得到一種製備用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的方法，該方法是新型、高效和經濟的。
[0013]如此製備的促凝劑的特徵特別在於在基於硫酸鈣的粘結劑中非常好的促進作用。換句話說，採用根據本發明的促凝劑可以顯著縮短直至凝固開始的時間和直至凝固結束的時間。
[0014]根據本發明的促凝劑在此幾乎不損害或完全不損害基於硫酸鈣的粘結劑的流動能力。這尤其顯示在，流動能力或擴展度相對於不含促凝劑的空白樣品來說只有不明顯的減少，其中這種減少是增強的促凝作用的伴隨現象。粘結劑的可加工性也得以保留。 [0015]本發明的其他方面是其他的獨立權利要求的主題。本發明特別優選的實施方式是從屬權利要求的主題。
[0016]發明的實施方式
[0017]本發明的第一方面涉及製備促凝劑、特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的方法，其中將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經受乾式研磨。
[0018]「凝固」在下文應理解為與水拌合的粘結劑的固結。固結在此包括粘結劑的硬化(從流體狀態到固態的轉變)以及隨後的固化過程(進一步提高含粘結劑的基體的機械強度)。
[0019]術語「促凝劑」在此表示一種物質，該物質在加入粘結劑的情況下時間上縮短粘結劑直至凝固開始或硬化開始的時間。這是與沒有加入促凝劑的對應的粘結劑相比較而言的。
[0020]術語「粘結劑」尤其表示無機粘結劑，它在水的存在下在水合反應中反應生成固態水合物或水合物相(Hydratphasen)。
[0021]「基於硫酸鈣的粘結劑」尤其是指包含硫酸鈣半水合物和/或無水石膏的粘結劑。硫酸鈣半水合物或CaSO4.0.5H20在此可作為α-半水合物或β-半水合物存在。同樣地，無水石膏也可作為II型無水石膏或III型無水石膏存在。硫酸鈣半水合物和/或無水石膏在所有粘結劑中包含的組分中尤其是佔有最大的重量比例。基於硫酸鈣的粘結劑優選有至少25重量％、尤其是至少50重量％、優選至少75重量％、進一步優選至少90重量％由硫酸鈣半水合物和/或無水石膏構成。特別地，基於硫酸鈣的粘結劑除了不可避免的雜質之外僅是由硫酸鈣半水合物和/或無水石膏構成的。基於硫酸鈣的粘結劑有利的是β_半水合物與極少份額的III型無水石膏的混合物。這類粘結劑還以術語「粉飾灰泥(Stuckgips) 」為人所知。
[0022]「石膏」在此指的是硫酸鈣二水合物或CaSO4.2Η20。
[0023]「聚羧酸鹽」在本文範圍內應理解為包含至少兩個單體單元或由至少兩個單體單元構成的聚合物，所述單體單元分別具有至少一個羧基基團。羧基基團可以作為純羧基基團或作為羧酸鹽存在。另外，例如每個羧基基團和/或每個羧酸鹽可以與其他的獨立地已經被醇和/或硫醇酯化和/或作為醯胺存在。聚羧酸鹽優選包含或由至少3個、特別優選至少5個、尤其優選20至70個單體單元構成。原則上還可以使用由多種不同聚羧酸鹽構成的混合物。
[0024]術語「研磨」或「研磨過程」特別應理解為一種減小固體或多種固體構成的混合物的平均顆粒尺寸的方法。通常情況下，所述固體或由多種固體構成的混合物，特別是粘結劑，在研磨時被研磨至布萊恩值至少為500cm2/g,特別是至少為1000cm2/g,優選至少為2000cm2/g,進一步還優選至少為4000cm2/g。待研磨的固體也稱為「研磨料」。
[0025]「乾式研磨」在此應理解為在研磨之前或研磨期間沒有向研磨料或石膏添加液態添加劑，特別是含水添加劑的研磨過程。換句話說，在研磨之前或研磨期間向研磨料中尤其只添加固體，例如粉末狀的固體。因此，乾式研磨過程是在基本上不存在液態物質或液態添加劑的條件下進行的研磨過程。「液態」和「固態」的聚集態在此特別是指標準條件而言的，尤其溫度為0°c和壓力為1.01325巴。乾式研磨過程中優選僅使用在25°C、特別是40°C、優選45°C和1.01325巴的條件下以固態聚集態存在的物質或材料。
[0026]乾式研磨中所用物質的液體份額，特別是水的份額基於各個所用物質的量計特別是低於I重量％、優選低於0.05重量％、進一步優選低於0.001重量％。液體份額在此是指自由液體。特別地，存在於石膏中的結晶水不被認為是液體。
[0027]根據一個優選的實施方式，石膏將被研磨至比表面積(根據布萊恩)至少2500g/cm2、特別至少為5000g/cm2、優選至少為6000g/cm2或7000g/cm2。
[0028]為了評估研磨產品，除了比表面積之外,還使用50質量％通過量(Durchgang)下的粒徑，即所謂的中值d5°。例如可以藉助於光散射來確定粉末樣品顆粒的d5°_值。對應的測量方法是專業技術人員公知的，並例如詳細記載在標準IS013320:2009中。
[0029]有利的是，在 乾式研磨過程中將石膏研磨至非常精細，特別是使得d5°_值在(100 μ m的範圍內、特別是小於≤70 μ m、優選小於≤40 μ m。
[0030]聚羧酸鹽的使用份額優選為0.05重量％至10重量％，特別是0.05重量％至2重量％，尤其0.2重量％至I重量％。由此一方面最佳地達到根據本發明的效果，另一方面這樣的加料劑量從經濟角度來說是有利的。
[0031]聚羧酸鹽特別是固態聚集態的聚羧酸鹽。這例如可以以板、片、薄片、碎屑、丸的形式存在，作為顆粒和/或作為粉末存在。聚羧酸鹽優選是粉末狀的。由此在乾式研磨期間實現與研磨料或石膏的特別有效的混合。聚羧酸鹽中的液體份額，特別是水的份額優選< 5重量％、特別是< I重量％、優選< 0.1重量％。
[0032]聚羧酸鹽特別是具有聚羧酸鹽骨架和聚醚側鏈的梳形聚合物。聚醚側鏈在此特別是經由酯基團、硫酯基團、醚基團和/或醯胺基團結合在聚羧酸鹽骨架上的。
[0033]特別優選包含下列子結構單元或由下列子結構單元構成的聚羧酸鹽或梳形聚合物:
[0034]a)a摩爾比例的式⑴的子結構單元SI
[0035]
【權利要求】
1.製備促凝劑、特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑的方法，其特徵在於，將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經受乾式研磨。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於，將石膏研磨至顆粒尺寸的d5°-值在≤100μ m、特別是≤70 μ m、優選≤40 μ m的範圍內。
3.根據權利要求1至2中至少一項的方法，其特徵在於，使用的聚羧酸鹽的比例為0.05重量％至10重量％、特別是0.05重量％至2重量％、尤其0.2重量％至1重量％。
4.根據權利要求1至3中至少一項的方法，其特徵在於，使用固態聚集態的聚羧酸鹽，特別是粉末狀的聚羧酸鹽。
5.根據權利要求1至4中至少一項的方法，其特徵在於，所述聚羧酸鹽是梳形聚合物，其具有聚羧酸鹽骨架和聚醚側鏈，其中聚醚側鏈通過酯基、醚基和/或醯胺基結合在聚羧酸鹽骨架上。
6.根據權利要求1至5中至少一項的方法，其特徵在於，所述聚羧酸鹽或梳形聚合物包含下列子結構單元或由其構成: a)a摩爾比例的式(I)的子結構單元SI
7.根據權利要求6的方法，其特徵在於，在所述聚羧酸鹽中: a)基團R1^PRv代表氫，
b)m= O,
c)p= 1， d)R1和R2分別互相獨立地代表-[AO]n-R4，其中η= 20-70，和/或 e)R4代表甲基。
8.根據權利要求1至7中至少一項的方法，其特徵在於，使用至少一種額外的助磨劑，其中所述額外的助磨劑特別包括糖、澱粉、石英砂和/或白雲石。
9.根據權利要求1至8中至少一項的方法，其特徵在於，所述乾式研磨在研磨體磨機，特別是球磨機中進行。
10.促凝劑，特別是用於基於硫酸鈣的粘結劑的促凝劑，其可通過根據權利要求1至9中至少一項的方法獲得。
11.根據權利要求10的促凝劑的用途，用於促進基於硫酸鈣的粘結劑，特別是粉飾灰泥的凝固。
12.根據權利要求11的用途，用於製造石膏板中。
13.粘結劑組合物，包含基於硫酸鈣的粘結劑以及根據權利要求10的促凝劑。
14.根據權利要求13的粘結劑組合物，其特徵在於，所述促凝劑以基於粘結劑計為0.0005重量％至5重量％、特別是0.01重量％至I重量％的比例存在。
15.模製體，特別是石膏板，其包含經固化的根據權利要求13至14中至少一項的粘結劑組合物。
【文檔編號】C04B28/16GK103958436SQ201280058150
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年12月12日 優先權日:2011年12月19日
【發明者】M·穆勒, T·穆勒 申請人:Sika技術股份公司