[发明专利]基于硫酸钙的产品

说明书

本发明涉及改善的耐高温性的基于硫酸钙的产品，具体地，涉及在高温下具有减少的收缩量的基于硫酸钙的产品。

背景技术

基于硫酸钙的产品广泛用于构建建筑物，例如，形成室内隔断(使用墙板，也称为清水墙、石膏板或灰泥板)和天花板或包裹建筑物中的管道(例如通风管道)。

基于硫酸钙的产品如墙板通常通过干燥在两个衬纸板或玻璃纤维垫之间的硫酸钙的半水合物(CaSO₄·1/2H₂O)，也称为煅烧的石膏或灰泥的水性浆料而形成。随着浆料干燥和煅烧的石膏被水化，形成夹在内衬板/衬垫之间的硬的、刚性石膏(硫酸钙二水合物-(CaSO₄·2H₂O))的芯部。

当墙板或天花板瓦块(tile)暴露于高温，比如在建筑火灾中经历的高温或用于包裹携带高温流体的管道的墙板经受的高温时，石膏中包含的结晶水被驱出，产生硫酸钙的硬石膏。起初，这具有如下优势，即横跨墙板/天花板瓦块的传热降低，因此有助于包含从管道系统散发的热或建筑火灾期间所产生的热。但是，在约400-450℃的温度下，起初形成的AIII相硬石膏(也称为γ-CaSO₄或“可溶性”硬石膏)转化成AII相(或“不溶的”硬石膏)，该相变导致墙板/瓦块的收缩，即尺寸稳定性的损失。该收缩(其可能是墙板/瓦块的长度或宽度的约2％，或墙板体积的约6％)通常使得墙板远离它们的支撑结构。这显然是不希望的。其可使得管道暴露于高温。此外，在墙板用于室内隔断并爆发火灾的情况下，收缩可留下空隙，使得与火源邻近的房间暴露于热/火的影响。空隙也使得氧进入火源，因此使得火燃烧并且使任何防火门失效。

在更高的温度(超过600℃)下，不溶解的硬石膏烧结，导致墙板体积大大缩小。这导致极大的收缩量，其最终造成内墙/天花板/管道套管的坍塌，因为它们不再被它们的支撑结构保持。

已经努力改善基于硫酸钙的产品如墙板的抗热性以试图减少收缩。

例如，由EP0258064已知，使用微细二氧化硅作为墙板石膏芯的添加剂以减少收缩。

但是，这些添加剂仅在大于600℃的温度下有效，即它们在更低的温度不抵抗收缩并且当温度为约1000℃时仍可见大于10％的线性收缩。

由WO99/08979和WO00/06518已知，添加三偏磷酸钠(STMP)、六偏磷酸钠(SHMP)或多磷酸铵(APP)至硫酸钙墙板芯材中以在干燥期间改善强度、抗下垂性和收缩。记录了在暴露于高温期间这些添加剂对于收缩无效。发现三偏磷酸离子和APP加速煅烧的石膏水合的速度，因此减少了墙板芯的固化时间。WO2012/069826公开了铝磷酸盐和铵磷酸盐添加剂用于增强基于硫酸钙的产品的耐火性的用途。发现多磷酸铵(APP)减少煅烧的石膏的水合时间和加速固化时间。

基于硫酸钙的产品也用于铸造金属物体。在硫酸钙模具被填充熔融的金属之前，将其加热至700-900℃。重要的是，控制这样的基于硫酸钙的模具的高温收缩，以确保模具不渗漏且确保铸造的金属产品不弯曲。

本发明优选的目标是提供改进了耐热性的基于硫酸钙的产品，其在热暴露之后，例如当接触管道时、在建筑火灾期间或在金属产品的铸造期间具有减少的收缩。这样的改进的耐热产品可以具有特定的用途，用作形成建筑物中室内隔断墙板或面板、天花板瓦块、用于包裹通风设备/抽风管道的墙板或面板、用于结合墙板/面板/瓦块的接缝填料材料或用于金属产品铸造的模具。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了基于硫酸钙的产品，其包含石膏和抗收缩添加剂，其中所述抗收缩添加剂是三聚氰胺聚磷酸或三聚氰胺焦磷酸。

三聚氰胺聚磷酸是C₃H₆N₆-(H₃PO₄)n，其中n大于2。三聚氰胺焦磷酸是C₃Η₆Ν₆·(Η₃ΡO₄)n，其中n是2。

本发明人已经发现在基于硫酸钙的产品中，例如墙板的石膏芯中包括三聚氰胺聚磷酸(MPP)或三聚氰胺焦磷酸，当所述板暴露于高温时减少墙板的收缩。不像仅在600℃之上起作用的微细二氧化硅，MPP/三聚氰胺焦磷酸在约350℃下开始起作用，其经历吸热分解(产生磷酸)并且因此起到吸热器的作用。MPP也用于升高发生从可溶的至不溶的硫酸钙硬石膏的转变的温度，因此使得产品抵抗源于相变的收缩，直到达到更高的温度(约800℃)。