用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及制備促凝劑的方法，特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑，其特征在于，將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經(jīng)受干式研磨。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制備促凝劑，特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的方法。本發(fā)明還涉及如此制備的促凝劑以及該促凝劑的用途。本發(fā)明的其他主題涉及包含該促凝劑的粘結(jié)劑組合物，以及包含經(jīng)固化的粘結(jié)劑組合物的模制體。
現(xiàn)有技術(shù)
[0002]在加工基于硫酸鈣的粘結(jié)劑時(shí)，通常使用促進(jìn)凝固的添加劑或促凝劑。由此可以大大縮短粘結(jié)劑的凝固時(shí)間，這例如在石膏板的大規(guī)模生產(chǎn)中是決定性的優(yōu)勢(shì)。
[0003]對(duì)于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑特別有效的促凝劑是經(jīng)精細(xì)研磨的石膏或硫酸鈣二水合物(CaSO4.2H20)。石膏在此特別是起到晶種的作用，它促進(jìn)存在于粘結(jié)劑中的硫酸鈣半水合物和/或無(wú)水石膏的水合。
[0004]在制備這類(lèi)促凝劑時(shí)，通常在制備時(shí)向石膏中加入添加劑，例如淀粉、糖或糊精。這些添加劑的作用尤其是促進(jìn)石膏的研磨過(guò)程或者影響研磨之后石膏的性能。具體來(lái)說(shuō)，添加劑例如使得石膏在磨機(jī)中粉碎變得更容易并且防止產(chǎn)生的細(xì)小粒子的附聚。與此不同，其他的添加劑則提高促進(jìn)凝固的作用或者提高研磨后石膏的穩(wěn)定性。
[0005]US4, 298，394在這方面例如描述了使用最多20重量％的表面活性物質(zhì)作為石膏研磨過(guò)程中的添加劑。具體提到的是例如烷基化磺酸鈉、月桂基硫酸鈉或乙氧基化壬基酚。這些添加劑的使用特別帶來(lái)了改善的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和增強(qiáng)的凝固促進(jìn)作用。
[0006]但是，許多已知的添加劑和用于制備以石膏為基礎(chǔ)的促凝劑的方法不能完全使人確信:通常僅改善研磨過(guò)程或者僅改善石膏特性，特別是促進(jìn)凝固的作用。因此，研磨過(guò)程范疇內(nèi)的改進(jìn)造成對(duì)促進(jìn)凝固作用的損害，反之亦然。其他的方法和添加劑從經(jīng)濟(jì)角度看是不利的或者在技術(shù)實(shí)施方面費(fèi)用昂貴。
[0007]因此，仍然需要不具有前述缺點(diǎn)的新型和可選擇的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供能夠制備用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的方法。該方法應(yīng)該特別是盡可能高效和/或經(jīng)濟(jì)的，并且可以實(shí)現(xiàn)制備盡可能有效的促凝劑。此外，應(yīng)提供一種可以盡可能高效和/或經(jīng)濟(jì)地制備的促凝劑，并且與已知的促凝劑相比較顯示出可比較或改進(jìn)的效果。另外，該促凝劑特別是應(yīng)該不會(huì)顯著地?fù)p害基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的可加工性。
[0009]令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的任務(wù)由于根據(jù)權(quán)利要求1的方法而得以解決。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，為了制備促凝劑、特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑， 將石膏與聚羧酸鹽一起進(jìn)行干式研磨。
[0011]有關(guān)促凝劑的任務(wù)相應(yīng)地通過(guò)權(quán)利要求10的特征來(lái)解決。
[0012]如在研磨試驗(yàn)中已經(jīng)顯示的，與無(wú)添加劑的空白樣品相比，通過(guò)使用聚羧酸鹽作為石膏干式研磨中的添加劑，導(dǎo)致顯著較少的結(jié)塊或粘附在研磨體上。由此在保持相同研磨效率的條件下，可以顯著提高研磨生產(chǎn)能力或石膏的單位時(shí)間轉(zhuǎn)化量。由此帶來(lái)的結(jié)果是，可以降低清潔磨機(jī)的費(fèi)用，這又減少了磨機(jī)或研磨體的磨損。此外，聚羧酸鹽的使用還可以實(shí)現(xiàn)研磨料更高的細(xì)度。用作該方法中添加劑的聚羧酸鹽此外可以在全球范圍內(nèi)價(jià)格低廉地提供，并且在本文中即使極少量已經(jīng)是有效的。因此，總的來(lái)說(shuō)，得到一種制備用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的方法，該方法是新型、高效和經(jīng)濟(jì)的。
[0013]如此制備的促凝劑的特征特別在于在基于硫酸鈣的粘結(jié)劑中非常好的促進(jìn)作用。換句話說(shuō)，采用根據(jù)本發(fā)明的促凝劑可以顯著縮短直至凝固開(kāi)始的時(shí)間和直至凝固結(jié)束的時(shí)間。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的促凝劑在此幾乎不損害或完全不損害基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的流動(dòng)能力。這尤其顯示在，流動(dòng)能力或擴(kuò)展度相對(duì)于不含促凝劑的空白樣品來(lái)說(shuō)只有不明顯的減少，其中這種減少是增強(qiáng)的促凝作用的伴隨現(xiàn)象。粘結(jié)劑的可加工性也得以保留。 [0015]本發(fā)明的其他方面是其他的獨(dú)立權(quán)利要求的主題。本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0016]發(fā)明的實(shí)施方式
[0017]本發(fā)明的第一方面涉及制備促凝劑、特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的方法，其中將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經(jīng)受干式研磨。
[0018]“凝固”在下文應(yīng)理解為與水拌合的粘結(jié)劑的固結(jié)。固結(jié)在此包括粘結(jié)劑的硬化(從流體狀態(tài)到固態(tài)的轉(zhuǎn)變)以及隨后的固化過(guò)程(進(jìn)一步提高含粘結(jié)劑的基體的機(jī)械強(qiáng)度)。
[0019]術(shù)語(yǔ)“促凝劑”在此表示一種物質(zhì)，該物質(zhì)在加入粘結(jié)劑的情況下時(shí)間上縮短粘結(jié)劑直至凝固開(kāi)始或硬化開(kāi)始的時(shí)間。這是與沒(méi)有加入促凝劑的對(duì)應(yīng)的粘結(jié)劑相比較而言的。
[0020]術(shù)語(yǔ)“粘結(jié)劑”尤其表示無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，它在水的存在下在水合反應(yīng)中反應(yīng)生成固態(tài)水合物或水合物相(Hydratphasen)。
[0021]“基于硫酸鈣的粘結(jié)劑”尤其是指包含硫酸鈣半水合物和/或無(wú)水石膏的粘結(jié)劑。硫酸鈣半水合物或CaSO4.0.5H20在此可作為α-半水合物或β-半水合物存在。同樣地，無(wú)水石膏也可作為II型無(wú)水石膏或III型無(wú)水石膏存在。硫酸鈣半水合物和/或無(wú)水石膏在所有粘結(jié)劑中包含的組分中尤其是占有最大的重量比例?；诹蛩徕}的粘結(jié)劑優(yōu)選有至少25重量％、尤其是至少50重量％、優(yōu)選至少75重量％、進(jìn)一步優(yōu)選至少90重量％由硫酸鈣半水合物和/或無(wú)水石膏構(gòu)成。特別地，基于硫酸鈣的粘結(jié)劑除了不可避免的雜質(zhì)之外僅是由硫酸鈣半水合物和/或無(wú)水石膏構(gòu)成的。基于硫酸鈣的粘結(jié)劑有利的是β_半水合物與極少份額的III型無(wú)水石膏的混合物。這類(lèi)粘結(jié)劑還以術(shù)語(yǔ)“粉飾灰泥(Stuckgips) ”為人所知。
[0022]“石膏”在此指的是硫酸鈣二水合物或CaSO4.2Η20。
[0023]“聚羧酸鹽”在本文范圍內(nèi)應(yīng)理解為包含至少兩個(gè)單體單元或由至少兩個(gè)單體單元構(gòu)成的聚合物，所述單體單元分別具有至少一個(gè)羧基基團(tuán)。羧基基團(tuán)可以作為純羧基基團(tuán)或作為羧酸鹽存在。另外，例如每個(gè)羧基基團(tuán)和/或每個(gè)羧酸鹽可以與其他的獨(dú)立地已經(jīng)被醇和/或硫醇酯化和/或作為酰胺存在。聚羧酸鹽優(yōu)選包含或由至少3個(gè)、特別優(yōu)選至少5個(gè)、尤其優(yōu)選20至70個(gè)單體單元構(gòu)成。原則上還可以使用由多種不同聚羧酸鹽構(gòu)成的混合物。
[0024]術(shù)語(yǔ)“研磨”或“研磨過(guò)程”特別應(yīng)理解為一種減小固體或多種固體構(gòu)成的混合物的平均顆粒尺寸的方法。通常情況下，所述固體或由多種固體構(gòu)成的混合物，特別是粘結(jié)劑，在研磨時(shí)被研磨至布萊恩值至少為500cm2/g,特別是至少為1000cm2/g,優(yōu)選至少為2000cm2/g,進(jìn)一步還優(yōu)選至少為4000cm2/g。待研磨的固體也稱為“研磨料”。
[0025]“干式研磨”在此應(yīng)理解為在研磨之前或研磨期間沒(méi)有向研磨料或石膏添加液態(tài)添加劑，特別是含水添加劑的研磨過(guò)程。換句話說(shuō)，在研磨之前或研磨期間向研磨料中尤其只添加固體，例如粉末狀的固體。因此，干式研磨過(guò)程是在基本上不存在液態(tài)物質(zhì)或液態(tài)添加劑的條件下進(jìn)行的研磨過(guò)程?！耙簯B(tài)”和“固態(tài)”的聚集態(tài)在此特別是指標(biāo)準(zhǔn)條件而言的，尤其溫度為0°c和壓力為1.01325巴。干式研磨過(guò)程中優(yōu)選僅使用在25°C、特別是40°C、優(yōu)選45°C和1.01325巴的條件下以固態(tài)聚集態(tài)存在的物質(zhì)或材料。
[0026]干式研磨中所用物質(zhì)的液體份額，特別是水的份額基于各個(gè)所用物質(zhì)的量計(jì)特別是低于I重量％、優(yōu)選低于0.05重量％、進(jìn)一步優(yōu)選低于0.001重量％。液體份額在此是指自由液體。特別地，存在于石膏中的結(jié)晶水不被認(rèn)為是液體。
[0027]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，石膏將被研磨至比表面積(根據(jù)布萊恩)至少2500g/cm2、特別至少為5000g/cm2、優(yōu)選至少為6000g/cm2或7000g/cm2。
[0028]為了評(píng)估研磨產(chǎn)品，除了比表面積之外,還使用50質(zhì)量％通過(guò)量(Durchgang)下的粒徑，即所謂的中值d5°。例如可以借助于光散射來(lái)確定粉末樣品顆粒的d5°_值。對(duì)應(yīng)的測(cè)量方法是專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員公知的，并例如詳細(xì)記載在標(biāo)準(zhǔn)IS013320:2009中。
[0029]有利的是，在 干式研磨過(guò)程中將石膏研磨至非常精細(xì)，特別是使得d5°_值在(100 μ m的范圍內(nèi)、特別是小于≤70 μ m、優(yōu)選小于≤40 μ m。
[0030]聚羧酸鹽的使用份額優(yōu)選為0.05重量％至10重量％，特別是0.05重量％至2重量％，尤其0.2重量％至I重量％。由此一方面最佳地達(dá)到根據(jù)本發(fā)明的效果，另一方面這樣的加料劑量從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)是有利的。
[0031]聚羧酸鹽特別是固態(tài)聚集態(tài)的聚羧酸鹽。這例如可以以板、片、薄片、碎屑、丸的形式存在，作為顆粒和/或作為粉末存在。聚羧酸鹽優(yōu)選是粉末狀的。由此在干式研磨期間實(shí)現(xiàn)與研磨料或石膏的特別有效的混合。聚羧酸鹽中的液體份額，特別是水的份額優(yōu)選< 5重量％、特別是< I重量％、優(yōu)選< 0.1重量％。
[0032]聚羧酸鹽特別是具有聚羧酸鹽骨架和聚醚側(cè)鏈的梳形聚合物。聚醚側(cè)鏈在此特別是經(jīng)由酯基團(tuán)、硫酯基團(tuán)、醚基團(tuán)和/或酰胺基團(tuán)結(jié)合在聚羧酸鹽骨架上的。
[0033]特別優(yōu)選包含下列子結(jié)構(gòu)單元或由下列子結(jié)構(gòu)單元構(gòu)成的聚羧酸鹽或梳形聚合物:
[0034]a)a摩爾比例的式⑴的子結(jié)構(gòu)單元SI
[0035]
【權(quán)利要求】
1.制備促凝劑、特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑的方法，其特征在于，將石膏與至少一種聚羧酸鹽一起經(jīng)受干式研磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，將石膏研磨至顆粒尺寸的d5°-值在≤100μ m、特別是≤70 μ m、優(yōu)選≤40 μ m的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1至2中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用的聚羧酸鹽的比例為0.05重量％至10重量％、特別是0.05重量％至2重量％、尤其0.2重量％至1重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用固態(tài)聚集態(tài)的聚羧酸鹽，特別是粉末狀的聚羧酸鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述聚羧酸鹽是梳形聚合物，其具有聚羧酸鹽骨架和聚醚側(cè)鏈，其中聚醚側(cè)鏈通過(guò)酯基、醚基和/或酰胺基結(jié)合在聚羧酸鹽骨架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述聚羧酸鹽或梳形聚合物包含下列子結(jié)構(gòu)單元或由其構(gòu)成: a)a摩爾比例的式(I)的子結(jié)構(gòu)單元SI
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，在所述聚羧酸鹽中: a)基團(tuán)R1^PRv代表氫，
b)m= O,
c)p= 1， d)R1和R2分別互相獨(dú)立地代表-[AO]n-R4，其中η= 20-70，和/或 e)R4代表甲基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用至少一種額外的助磨劑，其中所述額外的助磨劑特別包括糖、淀粉、石英砂和/或白云石。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中至少一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述干式研磨在研磨體磨機(jī)，特別是球磨機(jī)中進(jìn)行。
10.促凝劑，特別是用于基于硫酸鈣的粘結(jié)劑的促凝劑，其可通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至9中至少一項(xiàng)的方法獲得。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的促凝劑的用途，用于促進(jìn)基于硫酸鈣的粘結(jié)劑，特別是粉飾灰泥的凝固。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，用于制造石膏板中。
13.粘結(jié)劑組合物，包含基于硫酸鈣的粘結(jié)劑以及根據(jù)權(quán)利要求10的促凝劑。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的粘結(jié)劑組合物，其特征在于，所述促凝劑以基于粘結(jié)劑計(jì)為0.0005重量％至5重量％、特別是0.01重量％至I重量％的比例存在。
15.模制體，特別是石膏板，其包含經(jīng)固化的根據(jù)權(quán)利要求13至14中至少一項(xiàng)的粘結(jié)劑組合物。
【文檔編號(hào)】C04B28/16GK103958436SQ201280058150
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】M·穆勒, T·穆勒 申請(qǐng)人:Sika技術(shù)股份公司