新型石膏制品及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型石膏制品及其制備方法，所述石膏制品由組合材料制成，所述組合材料由石膏礦及覆蓋所述石膏礦表面的覆蓋層組成，所述覆蓋層的材料的吸水率＜0.05%，所述覆蓋層厚度＜5mm。本發(fā)明能夠?qū)⑹唷⒂彩嗉盎旌鲜嗑C合利用，能夠顯著降低能源消耗，能夠有效防止石膏在長期應(yīng)用中風(fēng)化水解，同時應(yīng)用與裝飾效果良好。
【專利說明】
新型石膏制品及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石膏制品的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]天然的石膏礦中既包括在日常生產(chǎn)生活中廣泛使用的生石膏，即二水硫酸鈣，也包括大量的硬石膏，即無水石膏，以及生石膏和硬石膏共生的混合石膏。我國的天然石膏儲量豐富，其中硬石膏占石膏資源總量的42%?60%，儲量居世界第一，且品位高、分布廣。
[0003]因硬石膏結(jié)構(gòu)致密、溶解緩慢、水化活性低，不適于傳統(tǒng)的將石膏熟化的工藝，因此在實際應(yīng)用中，特別是石膏建材的制備中，主要以二水石膏作為原料，其年開采量超過了4000萬噸，在二水石膏開采中大量伴生的硬石膏因缺乏利用渠道而廢置，給環(huán)境和資源利用帶來了極大的壓力。
[0004]在傳統(tǒng)的石膏制品的制備中，常見的為通過爆破的方式獲得石膏礦石，其后將石膏礦石進行多次破碎，再炒制脫水獲得半水石膏粉，即熟石膏粉，最后再將熟石膏粉加水、輔料及膠凝材料制成石膏制品，如石膏板、石膏陰角線等產(chǎn)品。
如在中國專利CN104261863A中公開了一種輕質(zhì)耐水紙面石膏板的制備方法，其步驟包括將脫硫石膏打散炒制為熟石膏粉，其后與其他成分混合成型為石膏板濕板再經(jīng)凝固、切斷、干燥、鋸邊后制得石膏板成品；在中國專利CN101172796中公開了一種全干法脫硫石膏建材制品生產(chǎn)工藝，其中需要將脫硫石膏、磷石膏或天然石膏作為原料在150°C~250°C下煅燒20?30分鐘，生成高強無水石膏粉和半水石膏粉后，再加入水和防水劑等高壓壓制成型為石膏制品。
[0005]上述將石膏粉先進行炒制/煅燒，再水合的方法加工過程復(fù)雜，同時需要消耗大量的能源，其目的一方面在于提高石膏的硬度，更重要的是消除石膏容易風(fēng)化水解的缺陷。
[0006]在實際應(yīng)用中，石膏制品通常并不作為承重、承壓的材料，而更多的是作為隔離、裝飾、緩沖的材料，因此對其化學(xué)穩(wěn)定性的要求更高于對其硬度的要求。
[0007]為降低石膏制品容易風(fēng)化水解的問題，目前最常見的方式是對石膏進行表面或內(nèi)部的化學(xué)改性，如在中國期刊《墻材革新與建筑節(jié)能》2013.5期中賈興文等研究了表面處理對石膏砌塊耐水性的影響，其中提到了采用不同固含量的聚合物乳液或有機硅防水劑噴涂到石膏砌塊表面進行防水處理，在其引言中同時提到了采用在建筑石膏中摻加水泥和礦渣等水硬性原材料的措施也可提尚石霄砲塊的耐水性。
[0008]對石膏進行表面或內(nèi)部的化學(xué)改性處理雖然能夠提高其耐水、耐風(fēng)化性，但在工業(yè)化的大量生產(chǎn)中，這些方法并不適用，同時生產(chǎn)成本也較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提出一種能夠?qū)⑹唷⒂彩嗉盎旌鲜嗑C合利用，能夠顯著降低能源消耗，能夠有效防止石膏在長期應(yīng)用中風(fēng)化水解，同時應(yīng)用與裝飾效果良好的石膏制品及其制備方法。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
新型石膏礦制品，其由組合材料制成，所述組合材料由石膏礦及覆蓋所述石膏礦表面的覆蓋層組成，所述覆蓋層的材料的吸水率<0.5%，所述覆蓋層厚度<5mm。
[0011]在上述技術(shù)方案中石膏礦為生石膏、硬石膏和/或兩者共生的混合石膏。其可以為直接開采得到的石膏礦，也可以為人工制得的石膏礦。
[0012]所述覆蓋層優(yōu)選覆蓋所述石膏礦的全部表面，即所述覆蓋層將石膏礦完整地包覆于其內(nèi)，在其它的情形下，覆蓋層也可選擇性地覆蓋石膏礦的一個或多個表面。
[0013]當(dāng)覆蓋層未覆蓋石膏礦全部表面時，其未覆蓋的表面可添加硬化劑。
[0014]所述覆蓋層與石膏礦優(yōu)選為一體式結(jié)構(gòu)，即在使用中時覆蓋層與石膏礦不能進行輕易地分離。
[0015]進一步優(yōu)選的是:所述覆蓋層的熱膨脹系數(shù)與被其覆蓋的石膏礦接近。
[0016]在實際制備的過程中，可以通過將兩者結(jié)合后在加熱或低溫的環(huán)境中放置一定時間，其后觀察組合材料是否出現(xiàn)不正常的形變，如石膏礦與覆蓋層間產(chǎn)生縫隙、起泡，石膏礦出現(xiàn)新的裸露，覆蓋層出現(xiàn)撕裂等來判斷。
[0017]其它的優(yōu)選如:覆蓋層材料為透明材料，以此增強石膏制品的裝飾性，得到的石膏制品可產(chǎn)生玉質(zhì)效果。
[0018]另外優(yōu)選的是:所述石膏礦的開采方法為使用膨脹劑進行分離和/或切割進行分離。
[0019]此處采用膨脹劑進行分離的方法為在石膏原礦附近位置打孔后加入膨脹劑，通過膨脹劑的作用使石膏原礦與周圍環(huán)境進行分離，由此即可得到大型塊狀石膏原礦，切割進行分離為直接使用切割工具在裸露出的原礦上進行整塊切割的方法，這兩種方法在不同的情況下，可單獨使用，也可聯(lián)合使用。
[0020]常規(guī)的石膏礦開采方式主要采用爆破，該開采方式得到的石膏礦多為碎塊狀，同時得到的石膏礦上有大量的裂紋，不利于該新型石膏制品的成型，對其性能也有明顯損害，因此采用膨脹劑進行分離，或/和使用金剛繩鋸、圓盤鋸等工具進行切割是本發(fā)明更優(yōu)選的實施方式。
[0021]另外優(yōu)選的是:所述覆蓋層通過噴涂或鍍層的方式與所述石膏礦結(jié)合。
[0022]該優(yōu)選方式特別適合于異型材、浮雕類石膏制品。其中鍍層是指將石膏礦浸泡于電解液中使其表面沉積膜層的方法。
[0023]另外優(yōu)選的是:所述覆蓋層通過粘合的方式與所述石膏礦結(jié)合。
[0024]此外，所述覆蓋層還可以優(yōu)選通過原位生長/合成的方式與所述石膏礦結(jié)合。
[0025]此處粘合可以為化學(xué)的粘合，如貼膜等通過膠水的作用進行粘合，也可以為物理的粘合，如在高壓、抽真空、熱熔等作用下，兩者表面直接接觸通過分子間作用力實現(xiàn)貼合。
[0026]在通過噴涂的方式實現(xiàn)覆蓋層與石膏礦的結(jié)合的方式中，進一步的優(yōu)選方案是:所述覆蓋層為選自環(huán)氧樹脂及固化劑、環(huán)氧-酚醛樹脂體系及固化劑、聚氨酯樹脂及固化劑、聚甲基丙烯酸甲酯及固化劑中的一種或多種。
[0027]優(yōu)選將覆蓋層材料在即將進行噴涂時進行配制，配制完成后加入噴涂裝置中對石膏礦表面進行緊密、均勻的噴涂，噴涂時不能在石膏礦表面留有縫隙，噴涂至一定厚度后停止，再將組合材料進行常溫固化或低溫加熱固化。
[0028]進一步優(yōu)選的是，覆蓋層材料中還可以包括其它助劑，如交聯(lián)促進劑，流平劑，消泡劑等。
[0029]在通過粘合的方式實現(xiàn)覆蓋層與石膏礦的結(jié)合的方式中進一步的優(yōu)選實施方式為:所述覆蓋層為選自有機玻璃、無機玻璃、聚四氟乙烯、尼龍、氟化物膜中的一種或多種。
[0030]上述材料的形態(tài)可為板材，也可為膜材，可通過膠水粘合，也可通過壓合、熱熔合等方式實現(xiàn)與石膏礦的結(jié)合。
[0031]在通過粘合的方式實現(xiàn)覆蓋層與石膏礦的結(jié)合的方式中的另一種進一步的優(yōu)選實施方式為:所述覆蓋層與所述石膏礦貼合時使用了膠水，所述膠水為選自瓜爾膠、聚甲基吡咯烷酮、聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、有機硅膠粘劑中的一種或多種。
[0032]在通過粘合的方式實現(xiàn)覆蓋層與石膏礦的結(jié)合的方式中的另一種進一步的優(yōu)選實施方式為:所述石膏礦表面粗糙度Ra < 0.2μηι。
[0033]該優(yōu)選實施方案可進一步強化覆蓋層與石膏礦之間的結(jié)合效果，同時可實現(xiàn)所得的石膏制品具有玉質(zhì)的外觀。
[0034]本發(fā)明進一步提出了該新型石膏制品的制備方法，包括以下步驟:
(1)通過膨脹劑分離和/或切割分離石膏礦；
(2)將石膏礦進行表面磨平；
(3)將表面磨平后的石膏礦與覆蓋層進行結(jié)合;其結(jié)合方式為噴涂、鍍層、化學(xué)粘合、物理粘合中的一種或多種，其中化學(xué)粘合中使用輔助物膠水;物理粘合為壓合、熱熔合中的一種或多種。
[0035]該制備方法特別適用于外形規(guī)整的石膏制品，如石膏砌塊、石膏板、石膏條等。
[0036]本發(fā)明同時提出了該新型石膏制品的另一種制備方法，包括以下步驟:
(1)通過膨脹劑分離和/或切割分離石膏礦；
(2)將石膏礦進行表面磨平并加工為特定的形狀；
(3)將加工成形后的石膏礦與覆蓋層進行結(jié)合;其結(jié)合方式為噴涂、鍍層、化學(xué)粘合、物理粘合中的一種或多種，其中化學(xué)粘合中使用輔助物膠水;物理粘合為熱熔合。
[0037]該制備方法特別適用于外形不規(guī)整的石膏制品，如石膏異型材、石膏陰角線、石膏浮雕等。
[0038]本發(fā)明具備以下有益效果:
(1)可將生石膏、硬石膏、混合石膏綜合利用，特別是可對分布廣、利用率低、大量被棄置的硬石膏進行高效合理的利用；
(2)制備得到的石膏制品環(huán)保耐用，對人體無毒害；
(3)制備過程簡單，制備中不需要對石膏進行解離再水合的步驟；
(4)制備中不需要消耗過多的能源，可有效節(jié)約能源；
(5)該石膏制品使用天然石膏礦，潔凈美觀，具有良好的觀賞效果，制得的成品具有美玉一樣的外觀效果，適用于高檔裝飾中；
(6)該石膏制品的優(yōu)選方式中，可采用噴涂、貼膜、過塑等工業(yè)化方法，可大規(guī)模批量生產(chǎn)；
(7)該石膏制品可替代一些傳統(tǒng)材料應(yīng)用在需要一些即需要材料具有一定強度、硬度，又需要較高裝飾性的地方，如生活用品、工藝品、配飾、骨灰匣、棺材等。
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的闡釋。
[0040]實施例1
(1)使用膨脹劑將石膏原礦分離為厚度大于10cm、寬度小于3m的規(guī)整的塊狀；
(2)將塊狀石膏切割為厚度小于5cm的石膏板，并將其進行逐級打磨，至表面粗糙度Ra小于0.2μηι；
(3)將質(zhì)量比為100:5:180的環(huán)氧樹脂Ε-44、改性胺固化劑、丙酮作為覆蓋層原料混合均勻，其中改性胺固化劑為將苯酚與乙二胺在60°C混合反應(yīng)20min后加入甲醛后恒溫90°C反應(yīng)Ih后得到的混合溶液，將配制好的覆蓋層原料通過噴涂裝置，均勻地噴涂于石膏板上表面，噴涂厚度為3_，在室溫下放置24h后覆蓋層固化并與石膏板粘合，對覆蓋層進行剝離時，石膏礦先開裂，說明覆蓋層與石膏礦結(jié)合良好；
(4)將所得石膏板未包覆覆蓋層的下表面與待貼的墻面粘合，其側(cè)表面在墻角處與其它墻面粘合，或與其它石膏板的側(cè)表面粘合，以此實現(xiàn)該石膏制品作為貼墻石膏板的應(yīng)用，在室溫、潮濕的環(huán)境中放置2年，未發(fā)現(xiàn)石膏板出現(xiàn)任何水解、風(fēng)化、分層、剝落、開裂等異常現(xiàn)象。
[0041 ] 實施例2
(1)使用圓盤鋸將石膏原礦分離為厚度大于10cm、寬度小于3m的規(guī)整的塊狀；
(2)將塊狀石膏直接加工為花瓶狀工藝品，對該工藝品內(nèi)外表面逐級打磨，至表面粗糙度Ra小于0.2μηι；
(3)將粘度為2000mPa/s的瓜爾膠與去離子水按質(zhì)量比3:100的比例配制為溶液，將該溶液均勻地噴灑于所述工藝品的內(nèi)外表面，噴灑量為100g/m2;
(4)將厚度為5mm的有機玻璃膜切割為片狀后，向其表面均勻涂覆2-氰基丙烯酸酯，涂覆量為200g/m2，其后將有機玻璃片加壓貼合于噴涂過瓜爾膠溶液的工藝品內(nèi)外表面，待其初步粘合后，將該工藝品放置于60?80°C下，至有機玻璃膜片間的縫隙熔合，形成一體；
(5)該工藝品表面白皙、光潔，呈現(xiàn)玉質(zhì)質(zhì)地，置于悶熱(80°C以下)、潮濕的環(huán)境中放置2年，未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)外表面出現(xiàn)任何水解、風(fēng)化、分層、剝落、開裂等異常現(xiàn)象。
[0042]實施例3
(1)使用膨脹劑將硬石膏礦初步分離，其后使用金剛繩鋸將其進一步分離為厚度大于10cm、寬度小于3m的規(guī)整的塊狀；
(2)將塊狀石膏繼續(xù)切割為厚度5cm的板狀，對其表面進行逐級打磨，至表面粗糙度Ra小于0.2μηι；
(3)將粘度為2000mPa/s的瓜爾膠與去離子水按質(zhì)量比4:100的比例配制為溶液，將該溶液均勻地噴灑于所述工藝品的內(nèi)外表面，噴灑量為150g/m2;
(4)將厚度為0.5mm的無機玻璃膜切割為與上述板狀硬石膏同等大小的薄片，向其表面均勻涂覆2-氰基丙烯酸酯，涂覆量為200g/m2，其后將無機玻璃片加壓貼合于噴涂過瓜爾膠溶液的石膏板上表面，在其上加置重物至兩者完全粘合；
(5)在石膏板的下表面粘結(jié)玻纖網(wǎng)，其后對目標(biāo)位置進行鋪設(shè)，該制品表面白皙、潔凈、光滑，呈現(xiàn)玉質(zhì)質(zhì)地，裝飾效果極佳，置于悶熱(80°C以下)、潮濕的環(huán)境中放置2年，未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)外表面出現(xiàn)任何水解、風(fēng)化、分層、剝落、開裂等異?，F(xiàn)象。
[0043]實施例4
(1)使用膨脹劑將硬石膏礦初步分離，其后使用金剛繩鋸將其進一步分離為厚度大于10cm、寬度小于3m的規(guī)整的塊狀；
(2)將塊狀石膏直接加工為蓋子與盒體分開的盒狀，對盒體與盒蓋表面均進行逐級打磨，至表面粗糙度Ra小于0.2μπι;
(3)將有機硅膠粘劑D-05涂覆于盒體與盒蓋全部表面，其后將厚度為2mm的氟碳樹脂膜包裹盒體全部表面，其后加壓并抽真空，使氟碳樹脂膜完全貼合于盒體各表面，將厚度為2mm的氟碳樹脂膜與盒蓋通過過塑機過塑實現(xiàn)粘合;該石膏制品外觀潔凈美觀，晶瑩透亮，可作為禮品盒使用。
[0044]實施例5
(1)使用膨脹劑將硬石膏礦初步分離，其后使用金剛繩鋸將其進一步分離為厚度大于10cm、寬度小于3m的規(guī)整的塊狀；
(2)將塊狀石膏基本打磨后加工為石膏線；
(3)將石膏線浸泡于PTMG1400中20min，其后將其取出浸泡于由MDI(4，4’_二苯基甲烷二異氰酸酯)、鈦酸四丁酯、丙酮組成的混合溶液，其中鈦酸四丁酯的質(zhì)量為MDI質(zhì)量的
0.5%，待石膏線表面形成厚度均勻的Imm膜層后將其取出，沖洗，并干燥后即得到所述新型石膏制品。
[0045]盡管這里參照本發(fā)明的解釋性實施例對本發(fā)明進行了描述，上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.新型石膏制品，其特征在于:所述石膏制品由組合材料制成，所述組合材料由石膏礦及覆蓋所述石膏礦表面的覆蓋層組成，所述覆蓋層的材料的吸水率<0.05%，所述覆蓋層厚度 < 5mm ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型石膏制品，其特征在于:所述石膏礦的開采方法為使用膨脹劑進行分離和/或切割進行分離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型石膏制品，其特征在于:所述覆蓋層通過噴涂或鍍層的方式與所述石膏礦結(jié)合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型石膏制品，其特征在于:所述覆蓋層通過粘合的方式與所述石膏礦結(jié)合。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型石膏制品，其特征在于:所述覆蓋層為選自環(huán)氧樹脂及固化劑、環(huán)氧-酚醛樹脂體系及固化劑、聚氨酯樹脂及固化劑、聚甲基丙烯酸甲酯及固化劑中的一種或多種。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型石膏制品，其特征在于:所述覆蓋層為選自有機玻璃、無機玻璃、聚四氟乙烯、尼龍、氟化物膜中的一種或多種。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型石膏制品，其特征在于:所述覆蓋層與所述石膏礦貼合時使用了膠水，所述膠水為選自瓜爾膠、聚甲基吡咯烷酮、聚氨酯、丙烯酸酯、環(huán)氧樹脂、有機硅膠粘劑中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型石膏制品，其特征在于:所述石膏礦表面粗糙度Ra<0.2μmD9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型石膏制品的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)通過膨脹劑分離和/或切割分離石膏礦； (2)將石膏礦進行表面磨平； (3)將表面磨平后的石膏礦與覆蓋層進行結(jié)合;其結(jié)合方式為噴涂、鍍層、化學(xué)粘合、物理粘合中的一種或多種，其中化學(xué)粘合中使用輔助物膠水;物理粘合為壓合、熱熔合中的一種或多種。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型石膏制品的制備方法，其特征在于: 包括以下步驟: (1)通過膨脹劑分離和/或切割分離石膏礦； (2)將石膏礦進行表面磨平并加工為特定的形狀； (3)將加工成形后的石膏礦與覆蓋層進行結(jié)合;其結(jié)合方式為噴涂、鍍層、化學(xué)粘合、物理粘合中的一種或多種，其中化學(xué)粘合中使用輔助物膠水;物理粘合為熱熔合。
【文檔編號】C04B41/52GK106083190SQ201610455404
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】何寶成
【申請人】何寶成