TWI703107B

TWI703107B - 類石膏及其製作方法

Info

Publication number: TWI703107B
Application number: TW108133239A
Authority: TW
Inventors: 陳文昌; 陳吉良; 黃金池; 李德河; 吳建宏; 葉嘉益
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2020-09-01
Also published as: TW202112702A

Abstract

本申請提供一種類石膏及其製作方法。該類石膏包含：25至50重量份的半水脫硫石膏；以及50至75重量份的生石膏，其中，該類石膏的七日抗壓強度大於等於2MPa。

Description

類石膏及其製作方法

本發明係關於一種建築材料及其製作方法，特別是關於一種類石膏及其製作方法。

石膏板是一種市面常見的板狀建材，其是以專用的紙板包覆生石膏而成。一般生石膏指的是含硫酸鈣的天然二水石膏(CaSO ₄·2H ₂O)，而生石膏在經過煅燒、磨細之後可得到β型半水石膏(CaSO ₄·1/2H ₂O)，亦稱為建築石膏或熟石膏。根據不同的煅燒溫度，例如以190℃進行煅燒，可獲得模型石膏；或以400至500℃進行煅燒，或甚至高於800℃以上進行煅燒，可獲得地板石膏。然而，現有的石膏仍具有改善空間。

故，有必要提供一種類石膏及其製作方法，以解決習用技術所存在的問題。

本發明之一目的在於提供一種類石膏及其製作方法，通過添加特定比例的特定組成物，以獲得具備符合商用標準且具備高熱阻係數的類石膏。

為達上述之目的，本發明提供一種類石膏，包含：25至50重量份的半水脫硫石膏；以及50至75重量份的生石膏，其中，該類石膏的七日抗壓強度大於等於2MPa。

在本發明之一實施例中，該半水脫硫石膏包含半水亞硫酸鈣、半水硫酸鈣、氫氧化鈣及碳酸鈣。

在本發明之一實施例中，該類石膏更包含大於零且小於等於5重量份的水泥。

在本發明之一實施例中，該類石膏更包含大於零且小於等於0.25重量份的飛灰；以及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石。

在本發明之一實施例中，該類石膏的一熱阻係數大於0.15m ²·K/W。

為達上述之目的，本發明另提供一種類石膏的製作方法，包含步驟：混合25至50重量份的半水脫硫石膏及50至75重量份的生石膏以形成一混合物；以及加入液態水至該混合物中，以使該半水脫硫石膏、該生石膏與該液態水反應形成該類石膏。

在本發明之一實施例中，在形成該混合物的步驟中，混合25至30重量份的半水脫硫石膏及70至75重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.75至0.8之間。

在本發明之一實施例中，在形成該混合物的步驟中，混合50至60重量份的半水脫硫石膏及40至60重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.64至0.75之間。

在本發明之一實施例中，該混合物更包含大於零且小於等於5重量份的水泥、大於零且小於等於0.25重量份的飛灰及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

本發明實施例提出一種類石膏，通過加入特定比例的組成物於生石膏中，以使類石膏具備商用特性，並且具備遠優於CNS4458規範的熱阻係數。

本發明實施例的類石膏包含：25至50重量份的半水脫硫石膏；以及50至75重量份的生石膏，其中該類石膏的七日抗壓強度大於等於2MPa。在一實施例中，該半水脫硫石膏主要是煉鋼產業中半乾式排煙脫硫(FGD)製程中，經過石灰脫硫所產生的副產物。這種副產物基本上包含半水亞硫酸鈣(CaSO ₃·0.5H ₂O)、半水硫酸鈣(CaSO ₄·0.5H ₂O)、氫氧化鈣及碳酸鈣。在一實施例中，上述的副產物是會基於排煙脫硫製程中的不同對象而產生不同的組成比例，因此在此不特別限定各個組成物(即半水亞硫酸鈣(CaSO ₃·0.5H ₂O)、半水硫酸鈣(CaSO ₄·0.5H ₂O)、氫氧化鈣及碳酸鈣)的比例。

值得一提的是，本說明書中所述的七日抗壓強度指的是將該類石膏在空氣中養治七日後，再進行強度測試。若是大於等於2MPa，則符合一般商用成品的標準。

在一實施例中，該類石膏可包含添加劑。在一範例中，該添加劑例如包含大於零且小於等於5重量份的水泥，可用於增強膠結的效果。在另一範例中，該添加劑例如包含大於零且小於等於0.25重量份的飛灰(fly ash)；以及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石，飛灰與水淬爐石皆可用於增強膠結的效果。

在一實施例中，該類石膏經過實驗測量其性質後可知，該類石膏符合中華民國國家標準CNS4458具備高熱阻係數(例如大於0.15m ²·K/W)的標準。詳細的實驗數據將在後面段落描述。

本發明實施例主要是通過將排煙脫硫(FGD)製程中所產生的副產物(半水脫硫石膏)取代原本百分之百所使用的生石膏中的一部分，以製得具備類似於石膏特性的產物，故稱為類石膏。這種類石膏的優點在於，除了可有效的降低材料成本之外(因為使用其他製程中的副產物)，還可以強化隔熱效果。因此，使用本發明實施例的類石膏所製成的產品，例如製成類石膏板，除了符合商用標準之外，還可作為優良的隔熱建料。

本發明實施例另提出一種類石膏的製作方法10，包含步驟11至12：混合25至50重量份的半水脫硫石膏及50至75重量份的生石膏以形成一混合物(步驟11)；以及加入液態水至該混合物中，以使該半水脫硫石膏、該生石膏與該液態水反應形成該類石膏(步驟12)。本發明將於下文逐一詳細說明實施例之上述各步驟的實施細節及其原理。

本發明一實施例之類石膏的製作方法10首先係步驟11：混合25至50重量份的半水脫硫石膏及50至75重量份的生石膏以形成一混合物。在本步驟11中，該半水脫硫石膏例如包含半水亞硫酸鈣、半水硫酸鈣、氫氧化鈣及碳酸鈣。在一實施例中，該混合物還可包含一添加劑，例如該添加劑更包含大於零且小於等於5重量份的水泥、大於零且小於等於0.25重量份的飛灰、及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石。

本發明一實施例之類石膏的製作方法10接著係步驟12：加入液態水至該混合物中，以使該半水脫硫石膏、該生石膏與該液態水反應形成該類石膏。在本步驟12中，該半水脫硫石膏、該生石膏與該液態水在室溫下即會產生逐漸反應，以固化形成塊狀的類石膏。另一方面，固化後的該類石膏較佳的可靜置一段時間，以使部分或全部的殘餘或未反應的水份蒸發於大氣中。在一範例中，該類石膏的含水率小於或等於2.5%。

在一實施例中，在形成該混合物的步驟11中，混合25至30重量份的半水脫硫石膏及70至75重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟12中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.75至0.8之間。

在一實施例中，在形成該混合物的步驟11中，混合50至60重量份的半水脫硫石膏及40至60重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟12中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.64至0.75之間。

本發明實施例主要是通過將排煙脫硫(FGD)製程中所產生的副產物(半水脫硫石膏)取代原本百分之百所使用的生石膏中的一部分，並且通過特定的步驟與特定組成，以製得具備類似於石膏特性的產物，故稱為類石膏。這種類石膏的優點在於，除了可有效的降低材料成本之外(因為使用其他製程中的副產物)，還可以強化隔熱效果。因此，使用本發明實施例的類石膏所製成的產品，例如製成類石膏板，除了符合商用標準之外，還可作為優良的隔熱建料。

以下舉出數個實施例與比較例，以證明本發明實施例之類石膏確實具有上述的效果。

實施例1

首先，提供25重量份的半水脫硫石膏、75重量份的生石膏、微量(大於零且小於等於0.25重量份)的飛灰、微量(大於零且小於等於0.25重量份)的水淬爐石以形成混合物。接著，加入液態水至該混合物中，其中該液態水與該混合物的一水固重量比係0.8，接著成型為長、寬、高皆為5公分的正立方體的類石膏，以完成實施例1之類石膏的製作。

實施例2至4及比較例1至4

實施例2至4及比較例1至4的製作方式大致上類似於實施例1，惟其不同之處在於所使用的組成物、成份、水固重量比略有不同，請參考下表1。

表1

	半水脫硫石膏 (重量份)	生石膏 (重量份)	水泥 (重量份)	飛灰	水淬爐石	水固重量比	七日抗壓強度 (MPa)	是否大於或等於2 MPa
實施例1	25	75	0	微量	微量	0.8	2.46	○
實施例2	50	50	0	微量	微量	0.7	2.75	○
實施例3	50	50	0	微量	微量	0.64	2.66	○
實施例4	50	45	5	微量	微量	0.7	3.14	○
比較例1	25	70	5	微量	微量	0.8	1.91	×
比較例2	50	50	0	微量	微量	0.8	1.05	×
比較例3	75	25	0	微量	微量	0.8	1.05	×
比較例4	75	20	5	微量	微量	0.9	1.11	×

由上表1可知，本發明實施例1至4是透過使用特定成份、特定比例的組成物，並且在特定的水固重量比下可製得符合七日抗壓強度大於等於2 MPa商用特性的類石膏板。

另外，再根據中華民國國家標準CNS4458針對本發明實施例2與4進行進一步測試，測試結果如下表2。

表2

性能項目	CNS規範 (厚度9.0~9.5mm)	實施例2	實施例4
含水率(%)	小於或等於3	1.432	2.12
彎曲破壞載重(N)	寬度方向	大於或等於140	144.207	165.789
熱阻係數 (m ²·K/W)	大於或等於0.043	0.1569	0.1521

由上表2可知，實施例2與4的分析結果皆符合CNS規範的相關規定，其中特別要提到的是，通過使用特定組成物與特定成分(及/或特定步驟中的特定水固重量比)，以使本發明實施例所製得的類石膏具備極佳的熱阻係數。同理的，實施例1與3也符合CNS規範的相關規定，並且也具有極佳的熱阻性質。而對於比較例1至4而言，則無法如實施例1至4同時符合CNS規範且具有具有極佳的熱阻性質的雙重特性。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:方法 11~12:步驟

第1圖是本發明一實施例之類石膏的製作方法的流程示意圖。

10:方法

11~12:步驟

Claims

一種類石膏，包含：25至50重量份的半水脫硫石膏；以及50至75重量份的生石膏，其中，該類石膏的七日抗壓強度大於等於2MPa；其中該半水脫硫石膏是半乾式排煙脫硫製程中經過石灰脫硫所產生的副產物，該半水脫硫石膏包含半水亞硫酸鈣、半水硫酸鈣、氫氧化鈣及碳酸鈣。
如請求項1所述的類石膏，更包含大於零且小於等於5重量份的水泥。
如請求項1所述的類石膏，更包含：大於零且小於等於0.25重量份的飛灰；以及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石。
如請求項1所述的類石膏，其中該類石膏的一熱阻係數大於0.15m²．K/W。
一種類石膏的製作方法，包含步驟：混合25至50重量份的半水脫硫石膏及50至75重量份的生石膏以形成一混合物，其中該半水脫硫石膏是半乾式排煙脫硫製程中經過石灰脫硫所產生的副產物，該半水脫硫石膏包含半水亞硫酸鈣、半水硫酸鈣、氫氧化鈣及碳酸鈣；以及加入液態水至該混合物中，以使該半水脫硫石膏、該生石膏與該液態水反應形成該類石膏。
如請求項5所述的類石膏的製作方法，其中在形成該混合物的步驟中，混合25至30重量份的半水脫硫石膏及70至75重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.75至0.8之間。
如請求項5所述的類石膏的製作方法，其中在形成該混合物的步驟中，混合50至60重量份的半水脫硫石膏及40至60重量份的生石膏以形成該混合物，以及加入該液態水至該混合物中的步驟中，該液態水與該混合物的一水固重量比介於0.64至0.75之間。
如請求項5所述的類石膏的製作方法，其中該混合物更包含大於零且小於等於5重量份的水泥、大於零且小於等於0.25重量份的飛灰及大於零且小於等於0.25重量份的水淬爐石。