[发明专利]基于石膏的组合物

说明书

本发明涉及可用于形成膏体(plaster)产品的基于石膏(gypsum)的组合物。

石膏是硫酸钙的天然存在形式，为稳定的二水合物(CaSO₄·2H₂O)形式。 本文所用的术语“石膏”表示处于所述稳定的二水合物状态的硫酸钙，并包 括天然存在的矿物、通过合成而衍生的等价物、和通过灰泥(硫酸钙半水合 物)或无水石膏的水合作用而形成的二水合物材料。

石膏的性质使得其非常适合用于工业和建筑灰泥(plaster)以及其它建筑 产品例如石膏墙板。石膏是富足的和通常廉价的原材料，通过连续的脱水和 再水化步骤，其可被铸造、模塑或者以其它方式成型为有用的形状。例如， 石膏墙板(也称为灰泥板或干墙)是作为夹在护面纸之间的凝固石膏芯体而形 成的。

通常通过研磨和在相对低的温度(例如约120℃～170℃)下、通常在大气 压下煅烧而制备石膏以用作灰泥。这产生部分脱水的石膏，其典型地为β晶 形的半水合物的形式，该β型半水合物通常具有不规则的晶体结构。可通过 将该β型半水合物与水混合形成含水的灰泥(stucco)浆料、糊料或分散体，然 后让所述浆料通过从含水介质中再结晶而凝固，从而将该β型半水合物用作 建筑或建造材料。在灰泥板的生产中，这样的凝固通常是迅速的(通常在2.5～ 10分钟内)。

石膏本质上是脆性的结晶材料，其具有相对低的抗拉强度、抗压强度和 抗挠强度。已经有许多旨在改善这些性质中的一种或几种的尝试。

我们现已发现在煅烧之前向石膏中添加某些硫酸盐能够导致由所得配 方制得的产物具有显著改善的抗压强度。

本发明涉及硫酸铵、硫酸铝、硫酸铝钾和硫酸铝铵中的至少一种在提高 石膏建筑板的抗压强度中的用途。

因此，本发明提供包含如下组分的石膏灰泥组合物(gypsum stucco composition)：

i)经煅烧的固态的β晶形的细粒状硫酸钙半水合物；和

ii)包括硫酸铵和/或硫酸铝和/或硫酸铝钾和/或硫酸铝铵的硫酸盐，该硫 酸盐与所述细粒状硫酸钙半水合物充分(intimate)混合并且在不迟于其煅烧 时进行混合，其中所述硫酸盐的量使得当所述灰泥组合物(stucco composition) 与水混合时所得混合物具有降低的水需求量和/或粘度，和/或使得当让所述 混合物凝固时，所得凝固膏体(set plaster)与由不含这样的硫酸盐的所述细粒 状硫酸钙半水合物制得的凝固膏体相比具有增强的抗压强度。

根据本发明通过在不迟于石膏的煅烧时(即，在将石膏煅烧成硫酸钙半 水合物之前或期间)使石膏与硫酸铵和/或硫酸铝混合而得到所述充分混合的 混合物。

用于根据本发明的组合物中的细粒状硫酸钙半水合物通常通过石膏的 煅烧得到。如果石膏的原始来源是天然的，则在将其转化为半水合物之前可 将其粉碎和磨碎；如果其是衍生自工业来源的，则在将其转化为半水合物之 前所需要的可仅为对其进行干燥。在一些情况下，当使用称作湿法煅烧的方 法时，甚至可省略干燥步骤。

用于根据本发明的组合物中的细粒状硫酸钙半水合物优选是这样的：其 具有不超过3微米的d₁₀值和/或不小于100微米的d₉₀(不超过3微米的d₁₀值表示不超过10重量％的固体具有小于3微米的粒度；类似地，不小于100 微米的d₉₀值表示不超过10重量％的固体具有大于100微米的粒度)。

当然，在石膏灰泥(gypsum plaster)的制造中使用硫酸铝作为促进剂是已 知的；然而，用于促进目的的量对抗压强度的作用比根据本发明所实现的明 显更小。而且，在灰泥板的制造中，刚好在与水混合的步骤之前添加促进剂 以提供对添加速率的控制并由此控制凝固时间，而根据本发明使用的硫酸盐 与灰泥形成充分混合的混合物。在一些实施方式中，这可以是在与水混合以 产生含水浆料等之前为基本上干燥的形式的组合物的情形。