石膏板和石膏木纤维板的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改进的复合材料；特别是涉及一种制造建筑制品特别有用的，防水性能得到改善的复合石膏／纤维素纤维材料。具体地说，本发明专利技术涉及一种防水性能得到改善的，含一种聚硅氧烷的石膏／木纤维建筑板，即在板的制造过程中，将硅氧烷乳液和最好是一种催化剂乳液加入到石膏和木纤维中。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种改进的复合材料，特别是涉及一种制造建筑制品特别有用的防水性能得到改善的复合石膏/纤维素纤维材料。更具体地说，本专利技术涉及一种防水性能提高的含有一种聚硅氧烷的石膏/木纤维建筑板，即在板的制造过程中，将一种硅氧烷乳液和最好是一种催化剂乳液加入到石膏和木纤维中，以增强防水性。由于石膏(二水硫酸钙)的某些性能，它广泛应用于制造工业制品和建筑制品，尤其是石膏墙板。石膏是一种丰富而又廉价的原材料，可以通过脱水和再水化处理，进行铸造、模塑或者用其它成型方法将其加工成实用形状。同时它又是一种不燃物，并且能在潮湿气氛中保持相对尺寸稳定。但由于它是一种脆性结晶材料，其拉伸强度和抗弯强度相对较低，因此，它的应用一般局限于非结构件，不承受载荷和非冲击震动的构件中。石膏墙板，也叫灰泥墙或干砌墙，由夹在多层纸盖板之间的再水化石膏芯组成，它大量地用于内墙和天花板中。由于石膏芯的脆性及对钉子和螺钉的紧定性能差，传统的干砌墙本身不能承受外加悬挂重荷，也不能缓冲显著的冲击震动。所以，人们一直在努力寻找而且仍在继续寻找各种方法来改善石膏墙板及其建筑制品的性能，即提高拉伸强度和弯曲强度，提高对钉子及螺钉的紧固力并改善抗冲击性能。另一种也在建筑制品中广泛应用并易获得与生产的材料是木素纤维素材料，尤其是木纤维和纸纤维。例如，除了木材之外，刨花板、纤维板、木屑板、胶合板和″硬质″板(高密度纤维板)也都是应用于建筑业的由木素纤维素加工而成的几种产品形式。这些材料较石膏有更好的拉伸强度和弯曲强度。但它们造价高，防火性能差，并且在潮湿环境中常常易鼓胀或翘曲。因此也需采用各种方法来改善以上这些由纤维素材料制成的建筑制品的使用限制性能。以前人们试图把石膏与纤维素纤维的优良性能结合起来，尤其是木纤维，但只取得了很有限的成功。将纤维素纤维(或者那种物质的其它纤维)加入到石膏灰泥和(或者)灰泥板芯中的种种尝试对材料的强度提高很少或者没有提高，这是因为迄今还没有有效的方法使纤维与石膏产生良好的结合。美国专利第4328178号、4239716号、4392896号和4645548号公开了最新实例，即将木纤维或者其它天然纤维混入到一种灰泥(半水硫酸钙)料浆中，以此作为再水化石膏板或类似材料的强化剂。美国专利4734163号讲述了这样一种加工方法，即把生石膏或未煅烧的石膏细细研磨，并与5-10％的纸浆湿混；将混合料浆部分脱水形成一个饼，进一步压辊脱水至水与固体物质比低于0.4。将石膏饼切成板坯，修整并切割后，将板坯重叠夹入到两块钢板之间并放入蒸压釜中。蒸压釜内温度升至140℃以使石膏转变成α硫酸钙半水化合物；随后，容器内板逐渐冷却，该半水化合物再水化成二水化合物，即石膏，从而得到完整的石膏板。再将该板干燥及必要的完成处理。Baig的美国专利5320677号叙述了一种复合产品及该产品的制造方法。即在压力下加热一种稀释的石膏颗粒与木纤维料浆，以使石膏转化成硫酸钙α半水化合物。木纤维表面有许多细孔和空隙，该α半水化合物结晶体在这些细孔和空隙里面，上面和周围形成；然后加热的料浆脱水形成一块滤饼，最好采用类似造纸设备的设备；在料浆冷却至足以使半水化合物再水化成石膏之前，将滤饼压制成所需板状。冷却压制的滤饼，半水化合物再水化成石膏形成了一块尺寸稳定，坚固实用的建筑材料板。此后将该板切毛边修整及干燥。该方法与早期的生产方法不同之处在于石膏的煅烧是在有木纤维存在的条件下进行的，而石膏呈稀释料浆状态，从而料浆浸湿了木纤维，溶化的石膏浸入到纤维的空隙中。而培烧，则在木纤维的空隙里面和周围位置形成针状硫酸钙α半水化合物结晶体。这些现有技术的产品，如普通的石膏墙板、石膏瓦、石膏砖、石膏模块及类似的产品都几乎不能防水。如当把普通的石膏墙板浸入水中，它很快吸收大量的水份，强度显著降低。实测实验表明当一个φ2×4英寸的石膏板芯园柱体浸入27 ℃(70 °F)的水中，40分钟吸水率为36％。过去，人们一直在努力改善石膏制品的防水性能，其中包括在半水硫酸钙料浆中加入一些防水材料，如金属皂，沥青，硅氧烷，树脂等。还有的在石膏成品上涂上防水膜或涂层，King和Camp的美国专利2198776号公开了一个通过加入防水物质得到防水石膏的具体例子。该专利揭示了通过向料浆里喷射熔溶材料，使得含水料浆与石腊、硅氧烷、沥青等溶合。本专利技术的目的是提供一种石膏-木纤维板产品，它具有美国专利5320677号中描述的产品的强度和尺寸稳定性，同时改善了防水性能。本专利技术还提供了一种制备防水性能得到改善的石膏板产品的方法，它包括将含水硅氧烷乳液加入到由硫酸钙材料与基质颗粒组成的含水料浆中，所述硅氧烷乳液在保持料浆的条件下处于稳定；将所述含硅氧烷的料浆排送到一个平面多孔成型表面，以形成一个滤饼；通过所述多孔表面除去所述滤饼中大部分的水分；压制所述滤饼形成一块板，并除去更多的水分；干燥所述板以除去残余的游离水分，使所述板的芯部温度达到足以固化所述硅氧烷的温度。本专利技术的主要目的是提供一种防水性能得到改善的石膏建筑板，即将石膏与其它一些具有更高强度的物质(如木纤维)结合，聚硅氧烷多聚物均匀分布于所述板中，从而得到防水性能和其它防潮性能得到改善的更强化的建筑板产品。本专利技术的相关目的是提供一种制造这种石膏建筑板的方法，即将一种含水硅氧烷乳液和一种最好是适于固化所述硅氧烷的含水催化剂乳液加入到由半水硫酸钙与木纤维类其它的具有更高强度的物质组成的热料浆中，所述含硅氧烷的热料浆被排送到一个多孔平面成型表面形成一块滤饼，对滤饼进一步加工得到石膏板产品。本专利技术的更为具体的目的是提供一种无纸墙板，这种墙板在其整个区域内，具有均匀的高强度，包括防止钉子及螺钉的拔出特性；它具有更好的尺寸稳定性，防水性更好，也就是说甚至将它浸渍于水中，仍能保持它的强度；它还具有防火性，同时生产成本能让人接受。本专利技术的主要目的是这样实现的将含水硅氧烷乳液加入到含有半水硫酸钙和强化材料基质颗粒的稀释加热料浆中；热料浆被排送到一个多孔平面成型表面形成一块滤饼；在半水化合物完全再水化成石膏前对滤饼进行脱水、压制。实现本专利技术主要目的的优选方案是将一种用阳离子乳化剂稳定化处理的硅氧烷乳液和一种最好是也用阳离子乳化剂稳定化处理过的催化剂乳液加入到硫酸钙材料稀释的热料浆中，硫酸钙材料在强化材料基质颗粒的空隙里面和周围产生针状α半水化合物结晶体的条件下已被煅烧；将料浆排送到一个多孔平面成型表面，以形成一块滤饼，将滤饼脱水时要求硅氧烷乳液和催化剂乳液的损失最小，在半水化合物完全再水化成石膏前压制滤饼成板状；此后，对该板进行干燥处理固化板内硅氧烷。人们已发现料浆中加入硅氧烷/催化剂乳液，改善了石膏的防水性能。本说明书中提到的术语″石膏″，是指处于稳定二水化合物态的硫酸钙，即CaSO4(2H2O)，包括自然存在的矿物质，人工合成的衍生等效物及由半水硫酸钙(灰泥)或者无水硫酸钙水化形成的二水化合物材料。术语″硫酸钙材料″是指任何形态的硫酸钙，即无水硫酸钙，半水硫酸钙，二水硫酸钙，或者它们之间的混合物。术语″基质颗粒″是指除石膏外的其它物质的任何宏观颗粒，如纤维，碎屑，或者刨花。这种颗粒一般不溶于料浆液体，而且还应具有可以进入的空隙，不论是凹坑、裂缝、缝隙、空隙或其它表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备防水性能得到改善的石膏板产品的方法，其特征在于该方法包括： 将含水硅氧烷乳液加入由硫酸钙材料和基质颗粒组成的含水料浆中，所述硅氧烷乳液在保持料浆的条件下处于稳定； 所述含硅氧烷的料浆被排送到一个平面多孔成型表面，以形成一个滤饼； 通过所述多孔表面除去所述滤饼中大部分的水分； 压制所述滤饼形成一块板，并除去更多的水分；以及 干燥所述板以除去残余的游离水分，使所述板的芯部温度达到足以固化所述硅氧烷的温度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马克H安格勒特，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]