TW201533003A - 石膏組合物與石膏製品及其製法 - Google Patents

Abstract

本創作提供了一種石膏組合物、石膏板和其製備方法以及脫氫抗壞血酸做為抗形變添加劑在石膏製品中的應用。該石膏板包括由該石膏組合物製備的凝固石膏，而該石膏組合物包括石膏和抗形變添加劑，該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。由該石膏組合物製成的凝固石膏顯示出更好的抗形變性能力，即使在高濕度條件下，本創作的石膏製品具有較強的穩定性並且也難以發生變形，得以滿足客戶需求。

Description

石膏組合物與石膏製品及其製法

本創作係關於一石膏組合物與一石膏製品，特別是關於石膏組合物、石膏板和其製備方法，以及脫氫抗壞血酸作為抗形變添加劑在石膏製品中的應用。

在現代建築領域，石膏(主要成分二水硫酸鈣)是建築行業所用的主要材料，包括用於形成建築中天花板和牆的石膏板、和在吊頂天花板/牆上的加工面使用的灰漿等。

在製備石膏製品的過程中，將燒石膏(半水硫酸鈣和/或無水硫酸鈣)和水的混合物進行澆鑄，其中燒石膏(灰漿)經水化形成凝固石膏，其包括結晶水化石膏基質(二水硫酸鈣)，使石膏製品具有較高的結構強度；因石膏製品具有重量輕和強度高的優勢從而廣泛用於建築產品。

然而，如果石膏製品長時間處於高濕度條件下，會容易有變形的現象產生，在工業上稱為下垂或潮濕變形，變形的石膏製品在安裝後將可能產生結構穩固性上之疑慮和影響視覺上之觀感，並且需要昂貴的修補工作來修復，因此如何克服凝固石膏的抗形變能力差的問題是建 築行業研究的焦點。

例如公開號為CN101747014A的中國專利申請公開了通過向燒石膏中添加硼酸作為添加劑來提高石膏製品的抗下垂性的方法。英國專利GB1481788A公開了使用沒食子酸(Gallic acid)作為抗下垂添加劑以提高石膏板的抗下垂性。英國專利GB1226333A公開了含有酒石酸的預澆鑄石膏灰漿片、板和塊，其具有比不含酒石酸的類似製品更大的耐塑性流動性。還已知可使用磷酸鹽，如美國專利US6342284所公開的。

定義

在本說明書及其申請專利範圍所使用「石膏製品」係指各种可能形態之以石膏做為其組成成分的製品(如石膏板)。

在本說明書及其申請專利範圍所使用「抗形變能力」若非特別說明，一般係指抗下垂之能力，但並不排除抗其他可能形態之變形的可能。

另在本說明書及其申請專利範圍所使用的單數型態字眼如「一」和「該」，除非在上下文中清楚明白的指示為單數，不然這些單數型態的先行詞亦包括複數對象。

本發明

針對現有的石膏製品抗形變能力差，在濕度條件下易發生下垂和蠕變，從而導致穩定性差的缺陷，本創作提供了一種石膏組合物和石膏板及石膏板的製備方法，該石膏組合物包括抗形變添加劑，由該石膏組合物製成的 石膏板在濕度和高溫條件下具有良好的抗形變能力，尤其是抗下垂能力，從而提高了石膏製品的穩定性。

本創作所提供一種石膏組合物、石膏板以及其製備方法以及脫氫抗壞血酸(dehydroascorbic acid，DHA)作為抗形變添加劑在石膏製品中的應用。

該石膏組合物，其包括一石膏和一抗形變添加劑；該石膏是半水石膏(半水硫酸鈣)；該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽(dehydroascorbate)、半脫氫抗壞血酸(monodehydroascordic acid，MDHA，也稱為單脫氫抗壞血酸，其具有與半脫氫抗壞血酸相同的組成)或其組合。。

本創作還提供一種形成石膏組合物的方法，其包括：將一石膏粉末和一抗形變添加劑與水混合可得一混合物，攪拌該混合物，其中該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。

較佳的是，該石膏組合物還包括選自於澱粉、發泡劑、促凝劑、分散劑以及其他在石膏板和灰漿製造領域技術人員已知的中的一種或更多種成分做為輔助添加劑。

本創作還提供了一種石膏板，其包括：一石膏、一澱粉、一分散劑、一促凝劑、一抗形變添加劑、一選擇性添加的發泡劑以及石膏板和灰漿製造領域技術人員已知的材料，其中該石膏為二水石膏(二水硫酸鈣)；該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。

本創作還提供了一種形成石膏板的方法，其包括以下步驟：將一石膏、一澱粉、一促凝劑、一分散劑、一抗形變添加劑、一選擇性添加的發泡劑與水混合可得一混合物，其中該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合；攪拌該混合物形成一漿料；將該漿料置於兩襯墊之間形成一夾層結構，基於該夾層結構形成一第一板，該第一板經硬化過程並切割為複數具有期望長度的第二板，乾燥該等第二板以蒸發多餘的水可得該石膏板。

具體而言，該漿料通常沉積在一襯墊(例如紙張或包含聚合物和/或玻璃纖維等的非織造墊等)上，並用另一襯墊覆蓋，使得該漿料被夾於該襯墊與該另一襯墊中間而形成該夾層結構，將該夾層結構經過一對用於確定所製成之石膏板的厚度的成形板或輥而形成一第一板，接著將該夾層結構沿輸送線輸送，該第一板經一段時間水化和硬化後可的一硬化結構，切割該硬化結構為該等具有期望長度的第二板，並且將其傳送到乾燥系統以使多餘的水蒸發即可得該石膏板。

較佳的是，該抗形變添加劑是脫氫抗壞血酸。

較佳的是，該石膏組合物和石膏製品中，該抗形變添加劑相對於該石膏的質量百分比為0.01~5.0%；更佳的是，優選該抗形變添加劑相對於該石膏的質量百分比的最小值為0.1%，該抗形變添加劑相對於該石膏的質量百分比的最大值為1.0%。

本創作還提供以脫氫抗壞血酸作為抗形變添 加劑在石膏製品中的應用之方法。

與現有技術相比，該石膏組合物和石膏製品及其製備方法具有以下優點，在本創作中，該石膏板包括由該石膏組合物製成的凝固石膏；而該石膏組合物包括該半水石膏和該抗形變添加劑，其中該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合；由該石膏組合物製成的凝固石膏相比於現有技術顯示出更好的抗形變能力，有效提高石膏製品的抗形變能力，即使是在高濕度條件下，本創作之石膏製品具有較強的穩定性並且也難以發生變形，得以滿足對於高穩定性的要求。

如背景技術所述，石膏具有重量輕和結構強度高的優勢，並且廣泛應用於建築行業中。然而實際使用中發現，當以石膏為主要成分的石膏製品暴露於高濕度時會出現下垂或蠕變的情形，即現有的石膏製品在高濕條件下的抗形變能力較差，其影響石膏製品之美觀，導致無法滿足建築行業之標準。

為了解決現有石膏製品抗形變能力差和穩定性差的缺陷，本發明提供了一種石膏組合物和由該石膏組合物製成的石膏製品以及其製備方法；與現有技術相比， 由本創作的石膏組合物所製成的石膏製品的抗形變能力(具體表現為抗下垂能力)得到顯著提升。

本創作的石膏組合物包括：一石膏、一抗形變添加劑與水；該石膏為半水石膏(主要成分為半水硫酸鈣，calcium sulfate hemihydrate)，該抗形變添加劑包括選自脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。

具體而言，該抗形變添加劑為脫氫抗壞血酸，脫氫抗壞血酸(C₆H₆O₆)的化學式如下所示：

，在該石膏組合物中，該抗形變添加劑相對於該半水石膏的品質比為0.01%~5.0%，優選為0.1%~1.0%。

該石膏組合物另包括一添加劑，該添加劑係選自於發泡劑、分散劑、促凝劑、澱粉或其組合，，以提高由該石膏組合物製成的石膏板的品質。

該石膏組合物的製備方法包括：將一石膏粉末和一抗形變添加劑按照特定比例置入水中混合可得一混合物；並攪拌該混合物可得該石膏組合物；其中，該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合，本創作之石膏組合物的製備，其操作過程簡單，因此適合工業大規模推廣。

本創作另提供了一種由前述石膏組合物所製成的石膏製品，該石膏製品係為一石膏板，該石膏板包括： 一石膏、一澱粉、一分散劑、一促凝劑、一抗形變添加劑與一選擇性添加之發泡劑，該抗形變添加劑係選自脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合，該石膏為二水石膏。

進一步而言，該石膏板的週邊可包覆一襯墊，該襯墊係為紙張或含聚合物和/或玻璃纖維的非織造墊等，以形成具有特定形狀及用途的石膏製品。

本創作另提供該石膏板的製備方法，其包括：將一石膏、一澱粉、一發泡劑、一促凝劑、一分散劑、一抗形變添加劑以及石膏板和灰漿製造領域技術人員已知的材料在水中混合可得一混合物，攪拌該混合物以形成一漿料，其中，該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合；然後該漿料沉積在一襯墊(例如紙張或包含聚合物和/或玻璃纖維的非織造墊等)上，並用另一襯墊覆蓋，使得該漿料被夾於該襯墊與該另一襯墊中間而形成一夾層結構，將該夾層結構經過一對用於確定所製成之石膏板的厚度的成形板或輥而形成一第一板；接著將該第一板沿輸送線輸送，該第一板經一段時間水化和硬化後可一硬化結構，切割該硬化結構為複數具有期望長度的第二板，並且將該等第二板傳送到乾燥系統以使多餘的水蒸發即可得該石膏板。

為使本創作的目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面以本創作的實施例進一步說明本創作之石膏組合物和由該石膏組合物製成的石膏製品及其的製備方法；並顯現本創作之石膏組合物製成的石膏製品優異的抗下垂 能力。

在下面的描述中闡述更多具體細節以便於充分理解本創作，但是本創作仍可採用不同於在此描述的方式來實施。因此本創作不受下面實施例的限制。

實施例

I. 實施例和對照例樣品的製備過程如下：

將抗形變添加劑粉末(抗形變添加劑之成分與含量如表1所示對照例)和500g經煅燒的半水硫酸鈣粉末與350g水混合可得一混合物，攪拌該混合物15秒可得一漿料。

將該漿料倒入模具中，經12小時後製備一尺寸為400×400×10mm的石膏板，取出成型的該石膏板，並依次在50~70℃下乾燥10~15小時，然後在30~50℃下乾燥20~30小時，最後將該石膏板在溫度20℃和相對濕度為50%RH條件下放置24小時後，切割成一尺寸為320×40×10mm之石膏板樣品，並待用於抗下垂測試。

II. 抗下垂測試過程：

測試環境：恒溫20±0.5℃；相對濕度：93±3%RH。

將該石膏板樣品水平放置在兩支撐物上，該兩支撐物之間的距離為300mm，在該石膏板樣品的中心部分放置一塊金屬承重塊(該金屬承重塊之質量如表1所示)以加快下垂過程；在24小時期間，採用鐳射位移計(型號：Keyence IL-065)不間斷測試該石膏板樣品中心部分的下垂量，並記錄24小時後各塊石膏板樣品的24小時後下垂量。

實施例和對照例中的抗形變添加劑成份成份及實施例和對照例對應的石膏板樣品的24小時後下垂量如表1所示；其中，抗形變添加劑含量係為各實施例或各對照例中抗形變添加劑粉末的質量除以半水硫酸鈣粉末的質量。

III. 測試結果分析：

由24小時下垂量(如表1所示)可以發現引入0.1%的脫氫抗壞血酸顯著增強該石膏樣品的抗下垂能力。

進一步而言，基於含有脫氫抗壞血酸做為抗形變添加劑的石膏板樣品具有較佳的抗下垂能力，而含有與脫氫抗壞血酸結構相似的脫氫抗壞血酸鹽和半脫氫抗壞血酸做為抗形變添加劑的石膏板樣品也顯示出較佳的抗下垂能力。

相對於對照例，含有包含選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合的抗形變 添加劑的石膏板樣品具有顯著較佳的抗下垂能力；進一步而言，該抗形變添加劑相對於石膏的質量比為0.01~5.0%；更進一步而言，該抗形變添加劑相對於石膏的質量比優選為0.1~1.0%。

本發明還提供脫氫抗壞血酸作為石膏製品中的抗形變添加劑的應用，任何形式的包括脫氫抗壞血酸的抗形變添加劑和所述抗形變添加劑在抑制石膏製品下垂行為中的應用均在本創作的保護範圍內。

以上所述僅是本創作的較佳實例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作之技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例作任何簡單修改、等同變化與修改，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

Claims (11)

1. 一種石膏組合物，其包括：一石膏和一抗形變添加劑，該抗形變添加劑包括選自於脫氫抗壞血酸(dehydroascorbic acid，DHA)、脫氫抗壞血酸鹽(dehydroascorbate)、半脫氫抗壞血酸(monodehydroascordic acid，MDHA)或其組合。
2. 如請求項1所述之石膏組合物，該抗形變添加劑為脫氫抗壞血酸。
3. 如請求項1至2中任一項所述之石膏組合物，該抗形變添加劑相對於該石膏的質量比為0.01%~5%。
4. 一種形成石膏組合物的方法，其包括：將一石膏粉末和一抗形變添加劑與水混合可得一混合物；以及攪拌該混合物，其中該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。
5. 如請求項4所述之形成石膏組合物的方法，該抗形變添加劑相對於該石膏粉末的質量比為0.01~5.0%。
6. 一種石膏板，其包括：一石膏、一澱粉、一分散劑、一促凝劑、一抗形變添加劑和一選擇性添加的發泡劑，其中該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽、半脫氫抗壞血酸或其組合。
7. 如請求項6所述之石膏板，該抗形變添加劑為脫氫抗壞血酸。
8. 如請求項6至7中任一項所述之石膏板，該抗形變添加劑相對於該石膏的質量比為0.01%~5.0%。
9. 一種形成石膏板的方法，其包括：將一石膏、一澱粉、一促凝劑、一分散劑、一抗形變添加劑和一選擇性添加的發泡劑與水混合可得一混合物，其中該抗形變添加劑係選自於脫氫抗壞血酸、脫氫抗壞血酸鹽和半脫氫抗壞血酸中或其組合；攪拌該混合物以形成一漿料；將該漿料置於兩襯墊之間以形成一夾層結構；基於該夾層結構形成一第一板；該第一板經硬化過程並切割為複數具有期望長度的第二板；乾燥該等第二板以蒸發多餘的水可得該石膏板。
10. 如請求項9所述之形成石膏板的方法，該抗形變添加劑相對於該石膏的質量比為0.01%~5.0%。
11. 一種以脫氫抗壞血酸做為抗形變添加劑在石膏製品中的應用之方法。