CN112888665B - 使用聚二甲基硅氧烷的防水石膏板的抗下垂性的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及氧化镁与石膏晶体改性剂的混合物的用途，其用于改进聚硅氧烷防水石膏板的抗下垂性，尤其在潮湿和温暖的气候条件下，所述石膏晶体改性剂是选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。

Description

使用聚二甲基硅氧烷的防水石膏板的抗下垂性的改进
本发明涉及防水石膏板和一种用于产生此类石膏板的方法。具体地说，本发明涉及借助于硅氧烷而防水并且含有氧化镁作为用于硅氧烷的聚合的催化剂的石膏板。
防水石膏板是现有技术。这种建筑板借助于疏水剂而成为拒水的。各种疏水剂在现有技术中是已知的。常用于此目的的一组疏水剂包含硅油或所谓的硅氧烷。在石膏板的生产中，将硅氧烷添加到石膏浆料中并且引起石膏板的完全防水。在凝固过程中，硅氧烷聚合且因此，如通常假设，在石膏板中形成聚硅氧烷网状物。文献WO 2006/020369 A2描述了聚合可以通过氧化镁来催化。因此，可以减少用于产生既定防水性的硅氧烷的量。
然而，使用氧化镁作为用于硅氧烷聚合的催化剂具有严重的缺点。以这种方式防水的板特别易受石膏蠕变的影响。在石膏板的生产中，特别是在石膏灰泥板的情况下，一项重要的质量特征是机械稳定性或板对由石膏蠕变引起的下垂的抗性，特别是在水平紧固的情况下。当将板水平紧固时，例如在彼此平行延伸且彼此间隔一定距离的天花板结构件上，随着时间的流逝，重力会引起板中的石膏的再结晶。在未固定到结构件的区域中发生板的下垂。这种现象在潮湿和温暖的气候条件下尤其明显。
在石膏板的生产中，已知将可以改进石膏板的抗下垂性的添加剂添加到石膏浆料中。这些添加剂的已知实例是偏磷酸三钠(STMP＝三偏磷酸钠)，参见例如WO 99/08979 A2。然而，由EP 1 910 243 B1已知，必须谨慎使用STMP，并且STMP与某些常规添加剂(例如pH增强添加剂)一起使用时会引起浆料凝固的显著延迟。在这些情况下，STMP还会丧失其保护石膏板以对抗石膏蠕变的能力。
因此，本发明的目标在于提供不易受石膏蠕变影响(尤其在潮湿和温暖气候条件下)的防水石膏板。另外，将提供一种用于产生这种防水石膏板的方法。
所述目标是通过具有根据权利要求1所述的特征的石膏板和根据权利要求12所述的用于产生石膏板的方法来实现。在从属权利要求中描绘了本发明的有利发展。
根据本发明的石膏板借助于至少一种聚硅氧烷而防水并且含有作为用于硅氧烷的聚合的催化剂的氧化镁。另外，石膏板包含石膏晶体改性剂，其在石膏板生产期间，在从半水合物再水合成二水合物期间发挥作用。
氧化镁可以优选是苛性MgO。然而，也可以使用僵烧MgO。
意外地发现，在从半水合物再结晶成石膏期间发挥作用的石膏晶体改性剂能够补偿由添加硅氧烷催化剂氧化镁引起的不利后果：在一些情况下，不仅可以恢复，而且甚至可以提高石膏板的抗下垂性。晶体改性剂增强了包含作为催化剂的MgO的石膏板的抗下垂性。
聚硅氧烷优选是聚甲基硅氧烷。
石膏晶体改性剂优选是选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。
具体地说，易溶于水性介质的重金属或过渡金属的盐(在20℃下在水中的溶解度>200g/l，优选>300g/l)，例如硫酸盐、氯化物和类似盐的氢氧化物或氧化物适合用作石膏晶体改性剂。尤其优选的物质是硫酸铜(无水变体在20℃下在水中的溶解度：203g/l，五水合物在20℃下在水中的溶解度：317g/l)和硫酸锌(单水合物在20℃下在水中的溶解度：350g/l，七水合物在20℃下在水中的溶解度：965g/l)或其水合物。铁盐和/或锡盐是进一步优选的。
有效作为石膏晶体改性剂的金属硅酸盐可以具有通式SiO2:Me2O。优选是碱金属硅酸盐，尤其是硅酸钠或硅酸钾或其混合物。
尤其优选的是，金属硅酸盐的SiO2:Me2O的比率在1.0与4.0之间。
根据本发明的发展，金属硅酸盐可以属于缩合硅酸盐的类别，尤其是偏硅酸盐。
如果将硼酸盐用作石膏晶体改性剂，那么这些硼酸盐可以优选选自偏硼酸盐，尤其是Me2B4O7、MeB5O8、Me2B10O16、Me2B8O13(其中Me＝碱金属)或其混合物。
以在生产过程中使用的能够凝固的硫酸钙相的质量，即所使用的灰泥的质量计，石膏晶体改性剂的含量可以在0.001重量％与0.3重量％之间。优选的范围是在0.01重量％与0.2重量％之间(包括极限值)。浓度优选大于或等于0.01重量％，尤其优选大于或等于0.05重量％。施用量优选小于或等于0.2重量％，更优选小于或等于0.1重量％。
以在生产过程中使用的能够凝固的硫酸钙相的质量计，用于催化硅氧烷形成的氧化镁的量优选在0.01重量％与1重量％之间。
根据本发明的用于生产防水石膏板的方法至少包含以下步骤：
a)通过混合以下来产生浆料：一种或多种能够凝固的硫酸钙相，
水，
硅氧烷
氧化镁，和
石膏晶体改性剂；
b)使所述混合物成型。
除上述成分以外，浆料还可以含有所属领域的技术人员已知的用于具体应用领域的其它添加剂。具体地说，添加剂通常可以是表面活性剂或泡沫形成剂、促凝剂、缓凝剂、淀粉、淀粉醚、增塑剂或用于改进保水性的试剂以及其它试剂。
石膏晶体改性剂可以选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。
另外，将保护氧化镁与石膏晶体改性剂的混合物用于改进石膏板的抗下垂性的用途，尤其在潮湿和温暖的气候条件下，所述石膏晶体改性剂是选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。在本发明范围内的石膏板被理解成是指：石膏灰泥板、石膏纤维板、涂有玻璃纤维垫的石膏板、由石膏制成的隔墙板和其中板材料由至少50重量％的石膏组成的板。
将在下文中基于示例性实施例更详细地解释本发明。该实施例不应被视为限制本发明。
在实验输送线上生产石膏灰泥板。用水、硅氧烷、氧化镁和五水合铜、石膏晶体改性剂处理灰泥(煅烧石膏，主要是β-半水合物)以形成浆料。在本实施例中，使用0.28重量％的H-硅氧烷(聚二甲基硅氧烷)、0.15重量％的MgO和0.05重量％的五水合硫酸铜，在每种情况下都以所使用的灰泥的量计；参见测试3，表1)。将浆料常规地处理以形成石膏灰泥板。
作为对比测试，产生基本上具有与根据本发明的板相同的组成的石膏板。然而，在测试1中(参见表1)，既未添加MgO也未添加五水合硫酸铜。在测试2中，添加了MgO，但是未添加五水合硫酸铜。石膏板的不同之处仅在于上述差异。
五水合硫酸铜是以液体形式(即溶解于水中)定量添加且以溶液形式从储存容器连续馈入水和灰泥的混合过程中。这可以例如借助于泵来进行，所述泵将溶液间接地混合到流入混合器的一个液体进料流中，或者将溶液直接定量添加到混合器中。金属硫酸盐也可以作为呈粉末形式的固体材料定量添加到流入混合器的一个固体材料流中，例如借助于典型的固体材料定量加料台。
为了确定所产生的石膏灰泥板的下垂，在建筑板的预定点(参见图1)从石膏灰泥板上切下尺寸为10cm×67cm的样品。每个检测板获取三个纵向样品(RL＝右纵向，ML＝中间纵向，且LL＝左纵向)和三个横向样品(RQ＝右横向，MQ＝中间横向，且LQ＝左横向)。在第二个板上复制样品。从检测板上切下纵向样品，使得其纵向范围在板的产生方向上延伸。从检测板上切下横向样品，使得其纵向范围垂直于板的产生方向安置。在每种情况下都从板的中间获取样品(ML、MQ)，即距板的两个纵向边缘的距离相等，并且在每种情况下，分别从板的更靠近左侧或更靠近右侧板边缘安置的区域获取样品(LL、LQ或RL、RQ)。
然后将由此移出的样品在干燥箱中干燥到恒定重量，在其纵向边缘上静置。然后，借助于样品中间的精密深度计来测定用于测定下垂的零值(初始下垂)。
样品在气候室中，在20+/-1℃和90+/-1％相对湿度下储存(在边缘处支撑(支撑间距：60cm))7天。然后再次测定如上所述的下垂，并且通过减去初始下垂来测定绝对值。在每种情况下，求取每块板的三个纵向样品的值和三个横向样品的值的平均值。
表1
Figure BDA0003036006190000051
根据本发明的样品(测试3)与对比样品(测试1和2)之间的比较显示如下：在测试1中，添加了H-硅氧烷用于防水，然而聚合没有被催化。在此测试中，也没有添加石膏晶体改性剂。样品在气候室中处理后的纵向平均下垂为2.72mm。如果硅氧烷聚合由MgO催化，那么此值恶化到4.17mm(测试2)。如果添加非常少量的五水合硫酸铜，那么下垂再次显著改进至2.94mm。对于在纵向上的下垂也是如此。

Claims (19)

1.一种由以下成分的成型混合物生产的防水石膏板，
一种或多种能够凝固的硫酸钙相，至少包含半水合物，
水，
至少一种硅氧烷，
氧化镁作为用于硅氧烷聚合的催化剂，
石膏晶体改性剂，和
任选的另外的添加剂；
其中所述石膏板借助于至少一种聚硅氧烷而防水，其中所述石膏晶体改性剂在生产所述石膏板期间，在从半水合物再水合成二水合物时发挥作用，并且其中所述晶体改性剂增强了所述石膏板的抗下垂性，
其特征在于，所述石膏晶体改性剂选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。
2.根据权利要求1所述的防水石膏板，其特征在于所述聚硅氧烷包含聚二甲基硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的防水石膏板，其特征在于所述二价重金属盐是硫酸盐、氯化物、氢氧化物、氧化物或其组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述二价重金属盐选自由以下组成的组：铜盐、锌盐、铁盐、锡盐和其混合物。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述金属硅酸盐具有通式SiO2:Me2O。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述金属硅酸盐是碱金属硅酸盐。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述金属硅酸盐是硅酸钠或硅酸钾或其混合物。
8.根据权利要求5所述的防水石膏板，其特征在于所述金属硅酸盐的SiO2:Me2O的比率在1.0与4.0之间。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述硅酸盐属于缩合硅酸盐的类别。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述硅酸盐是偏硅酸盐。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述硼酸盐选自偏硼酸盐。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于所述硼酸盐是Me2B4O7、MeB5O8、Me2B10O16、Me2B8O13，其中Me＝碱金属。
13.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于以在生产过程中使用的能够凝固的硫酸钙相的质量计，石膏晶体改性剂的含量在0.001重量％与0.3重量％之间。
14.根据权利要求1-3中任一项所述的防水石膏板，其特征在于以在生产过程中使用的所述能够凝固的硫酸钙相的质量计，氧化镁的含量在0.01重量％与1重量％之间。
15.一种用于生产防水石膏板的方法，其包含以下步骤：
a)通过混合以下来产生浆料：一种或多种能够凝固的硫酸钙相，
水，
硅氧烷，
氧化镁，和
石膏晶体改性剂，其中所述晶体改性剂增强了所述石膏板的抗下垂性；
b)使所述混合物成型，
其特征在于，所述石膏晶体改性剂选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述浆料另外含有添加剂。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于所述浆料另外含有表面活性剂、泡沫形成剂、促凝剂、缓凝剂、淀粉、淀粉醚、增塑剂，或用于改进保水性的物质。
18.一种氧化镁与石膏晶体改性剂的混合物的用途，其特征在于，用于制备权利要求1所述的防水石膏板，并用于改进石膏板的抗下垂性，所述石膏晶体改性剂是选自二价重金属盐、金属硅酸盐、硼酸盐和其混合物。
19.如权利要求18所述的用途，其特征在于，用于改进在潮湿和温暖的气候条件下的抗下垂性。
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