DE60310442T2

DE60310442T2 - Zusatzstoff zum feuchtigkeitsbeständigmachen einer gipsplatte

Info

Publication number: DE60310442T2
Application number: DE60310442T
Authority: DE
Inventors: Aziz Sugarland HASSAN; Gregory Chatham BORSINGER
Original assignee: HRD Corp
Current assignee: HRD Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2007-04-12
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: CA2501509A1; WO2004033388B1; EP1556313B1; AU2003287054A8; CA2501509C; US20060196391A1; AU2003287054A1; DE60310442D1; EP1556313A1; WO2004033388A1

Description

HINWEISE AUF RELEVANTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen aus der Vorläufigen U.S. Patentanmeldung, Ser. Nr. 60/417,620, welche am 10. Oktober 2002 eingereicht wurde.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Additiv, um die Wasserbeständigkeit von Gipskartonplatten, wie sie beispielsweise in Industrie, Kommerz und Wohnbau zur Anwendung gelangen, wo Wasser bzw. feuchte Bedingungen zugegen sind, zu verbessern. Das Additiv ist ein pflanzliches Wachs, das aus Triglyceriden besteht. Das Additiv kann entweder in eine Emulsion oder in eine Dispersion umgewandelt werden, oder kann auch alternative auch als festes Pulver dem Gips während der Herstellung von Gipskartonplatten hinzugefügt werden. Die vorliegende Erfindung wird als Additiv in Stoffen, welche Gips enthalten, entweder alleine oder als Teil einer Zusammensetzung eingesetzt, um die Wasserbeständigkeit von Gips zu erhöhen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Methode zur Herstellung von Gipsplatte (auch als trockene Futtermauer bekannt), welche aus einem Kernstück aus Gips besteht, das von porösen Schichten wie beispielsweise Pappe bedeckt ist, welche beidseitig an den Gipskern angeleimt sind. Im besonderen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Methode zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit der Gipskartonplatten durch die Verwendung von pflanzlichem Triglycerid Wachs, welches angewendet werden kann, nachdem das Wachs in eine auf Wasser basierende Emulsion oder Dispersion umgewandelt wurde, oder alternativ durch seine Anwendung als trockenes Pulver, welches während des Herstellungs prozesses dem Gips hinzugefügt wird. Feuchtigkeitsbeständige Gipsplatten finden verschiedenartige Anwendungsmöglichkeiten in Industrie, Kommerz und Wohnbau, wo feuchte Bedingungen vorherrschen, wie zum Beispiel in Badezimmern, Küchen, Waschküchen, Nutzungs- oder Kellerräumen. Feuchtigkeitsbeständige Gipsplatten werden allgemein in
Umständen angewendet, in denen Keramikfliesen über die Gipsplatten gelegt werden. Das Vorhandensein von feuchtigkeitsbeständigen Gipsplatten mag eventuell auch ein Mittel zur Reduzierung von Organismen auf der Oberfläche der Gipsplatten sein, da viele dieser Organismen, wie beispielsweise Schimmelpilz, nur geringfügige Wassermengen für ihr Wachstum benötigen.
Gipsplatten, welche aus einem Kernstück aus Gips, das sich zwischen zwei Pappschichten befindet, bestehen, werden schon seit langem als Strukturelemente in der Herstellung von Gebäuden verwendet. Die Platten sind an Stützelemente angeschlossen und werden verwendet, um Unterteilungen oder Wände von Räumen, Liftschachten, Stiegenhäusern bzw. Decken zu formen. Eine spezielle Anwendungsweise für Gipsplatten sowie für andere Arten von Bauplatten besteht in ihrer Verwendung in Badezimmern, wo üblicherweise hohe Feuchtigkeit sowie Wasserrückstände, welche durch den Fluss von Wasser in Duschen, Badewannen bzw. Waschbecken verursacht werden, zugegen sind.
Gipsplatten werden in allgemeinen hergestellt, indem ein Gipsschlamm zwischen faserigen Zwischenlagen positioniert wird, wobei Druck auf das aus Gips/Zwischenlagen bestehende Sandwich angewendet wird, um eine bestimmte Dicke zu erzielen, wonach man das Produkt setzen und hart werden läßt, um es dann auf Platten von spezifischer Länge und Breite zuzuschneiden, worauf das Produkt getrocknet wird, um die überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen. Je nach den Eigenschaften, die vom Endprodukt erwartet werden, werden gemeinhin andere Zusatzstoffe dem Schlamm beigemischt bevor dieser zwischen den faserigen Zwischenlagen positioniert wird.
Gewöhnliche Gipsbauplatten, Gipsfliesen, Gipsblock bzw. Gipsabdrücke haben relative geringe Wasserbeständigkeit. Wenn beispielsweise eine gewöhnliche Gipsbauplatte in Wasser getaucht wird, absorbiert sie schnell eine beträchtliche Menge Wasser und verliert einen Großteil ihrer Festigkeit.
In der Vergangenheit wurden mehrfache Anstrengungen unternommen, um die Wasserbeständigkeit von Gipsprodukten zu verbessern. Eine Überprüfung des Standes der Technik zeigt, dass es zwei wesentliche Gruppen von Additiven gibt, welche den Gipspräparaten beigefügt bzw mit denselben vermischt werden können, um sie, je nach der von den verschiedenen Erfindern angewendeten Terminologie, wasserbeständig oder wasserabweisend oder wasserdicht zu machen.
Diese Anstrengungen bestanden u.a. im Beimischen von wasserbeständigem Material, wie beispielsweise metallischen Seifen, Bitumen, Wachsarten, Harzen usw. zu dem Gipsschlamm (i.e. Kalziumsulfat Halbhydrat) während des Herstellungsvorgangs. Die Anstrengungen umfaßten auch den Versuch, das fertige Gipsprodukt mit wasserbeständigen Filmen oder Beschichtungen zu überziehen.
Eine der Klassen sind Emulsionen, die allgemein aus einem Wachs bestehen, das mit anderen Mitteln emulsifiziert wurde, wie beschrieben in U.S. Patent Nr. 6,585,820B2 (Wantling et al., eine oder mehrere Wachsarten, primär ein Hartparaffin); U.S. Patent Nr. 6,010,596 (Song, Paraffine und Montanwachs); U.S. Patent 5,695,553 (Claret et al., Paraffine und Montanwachs); U.S. Patent Nr. 5,437,722 (Paraffinwachs-Bitumen); U.S. Patent Nr. 5,397,631 (Green et al., Wachs-Bitumen); U.S. Patent Nr. 5,120,355 (Imai, Paraffin-Wachs); U.S. Patent Nr. 4,140,536 (Maier et al,) und die veröffentliche Patentanmeldung 2003/0131763A1 (Wantling et al.) Die Wachsarten sind allgemein auf Petroleum basiert, wie beispielsweise Paraffine, mikrokristallinische Wachsarten, Montanwachs, oder Wachs-Bitumen oder Wachs-Pech Mischungen.
Die andere, sehr generelle Klasse sind „andere Stoffe", die von Schwefel über Kalzium Stearat, Polyurethane, Siloxine und Silikone mit hohem Molekulargewicht, Alkyl Silikonate, oder Polyvinyl Verbindungen, die den Gipspräparaten entweder beigemischt werden bzw. auf dieselben aufgetragen werden können, reichen. Eine Referenz (U.S. Patent Nr. 3,009,820 bis Gould) mit einem Anspruch auf eine Fettsäure Mischung als ein Mittel zur Wasserdichtung definierte nicht die in dem Tallöl vorhandenen Fettsäuren, das als Mittel zur Wasserdichtung verwendet wird.
In U.S. Patent Nr. 6,585,820 B2 offenbaren Wantling et al. wasserdichte Gipsmischungen, welche eine Emulsion umfassen, die aus einer Mehrzahl von Wachsarten, zumindest einem verseiften Wachs, einer komplexen Stärke, einem polymerisierten Alkyl Phenol, und einem Co-Tensid, oder einer Emulsion bestehend aus einem einzelnen Wachs, einem doppelten Tensid-System, und einem polymerisierten Alkyl Phenol, besteht. Die Wachse besitzen Schmelzpunkte von zwischen 49-66 Grad C (120-150 Grad F) und sind mindestens C₃₆ oder größer. Das in diesen Emulsionen hauptsächlich verwendete Wachs ist hartes Paraffinwachs.
Sethuraman et al. (U.S. Patent Nr. 6,525,116 B2) offenbart Gipszusammensetzungen mit einem ionischen Styren Butadiene Latex-Zusatz, um das Gewicht der Gipsplatten zu verringern.
U.S. Patent Nr. 6,010,396 (Song) offenbart eine wässrige Wachsemulsion einschließlich eines kationischen Tensids, welches, wenn einem Schlamm aus Gips oder aus Gips und Holzfasern, beigemischt, Produkte mit erhöhter Wasserbeständigkeit ergibt. Das bevorzugte Wachs für diese Emulsionen ist eines von mehreren Paraffinen, alle mit Schmelzpunkten von zwischen 40-80 Grad C, oder Montanwachs?.
In U.S. Patent Nr. 5,702,828 offenbaren Adler et al. einen Vorgang, um Gipsmaterialien wasserdicht zu machen, welcher daraus besteht, dass man ein Gemisch von Vinyl Acetat Co-polymeren mit Ethylen und/oder Vinyl Estern von C₅-C₁₅-Monocarbonsäuren, Styrene Co-polymeren mit akrylischen Estern von Alkohol mit 1-18 Kohlenstoff Atomen, Vinyl Chlorid Co-polymeren mit Ethylen und/oder Vinyl Ester von C?₂-C₁₅ Monocarbonsäuren, und ein oder mehrere thixotrope Additive zur Gipsbasis hinzufügt. Das Additiv wird dem getrockneten Gips hinzugefügt, und das für die weitere Verarbeitung notwendige Wasser wird vor der Verarbeitung an der Baustelle hinzugefügt.
Claret et al. offenbart (U.S. Patent Nr. 5,695,553) auf Wachs basierte Emulsionen für die Behandlung von Gipsprodukten, um dieselben wasserbeständig zu machen. Die Emulsion enthält Paraffinwachs und Montanwachs in einer wässrigen Emulsion, welche hinzugefügt wird, um einen Gipsbauplattenkern zu erzeugen, der wasserbeständig ist.
Stav et al. (U.S. Patent Nr. 5,685,903) offenbart die Verwendung von Puzzolan Aggregat wie beispielsweise Bimsstein, der den Gipspräparaten beigemischt wird, um dieselben wasserbeständig zu machen und welche keine Ofentrocknung erfordern. Eine Vielfalt von Baumaterialien kann hergestellt werden, wie beispielsweise Unterlagen für Fußböden, Verstärkungsplatten, selbst-horizontierende Fußbodenmaterialien und Materialen für Straßenreparaturen.
In U.S. Patent Nr. 5,437,722 offenbart Borenstein Zusammensetzungen einschließlich von einer wässrigen Emulsion, die einen paraffinischen Kohlenwasserstoff mit einem Schmelzpunkt von zwischen 40-80 Grad C, Montanwachs und einen Polyvinylalkohol enthält, um die Gipszusammensetzungen wasserbeständig zu machen. Borenstein diskutiert die mit Wachs-Bitumen-Emulsionen kartonenen Schwierigkeiten, wie beispielsweise ihre Tendenz, sich während der Lagerung abzusondern, die mit der erneuten Emulsifizierung der abgesonderten Emulsionen verbundenen Probleme, die schwarzen Flecken, die auf dem fertigen Produkt erscheinen, sowie die ungleichmäßigen Resultate betreffend die Imprägnierung von Gipsprodukten.
U.S. Patent Nr. 5,397,631 (Green et al.) offenbart die Verwendung von einer Wachs-Bitumen Emulsion in Kombination mit einem Polyvinylalkohol als Additiv, um einen Gipsplattenkern wasserbeständig zu machen. Nachdem der Gipskern geformt ist, wird er mit einem Harz beschichtet, das vorzugsweise in zwei oder mehreren Schichten aufgetragen wird.
Beshay (U.S. Patent Nr. 5,264,028) offenbart eine Modifizierung von Wachsen mit einem Haftvermittler, der aus einer Gruppe bestehend aus Zirkonaten, Titanaten, Aluminium-Zirkonaten, Silanen und Isocyanaten, durch einen Graft Vorgang mit freien Radikalen gewählt wurde, welche als Oberflächenbeschichtung verwendet werden kann, um eine Reihe von Produkten einschließlich von Gipsbauplatten, wasserbeständig zu machen. Unter der Vielfalt von Wachsarten, die von potenziellem Nutzen für diese Erfindung sind, befinden sich Karnauba, Zuckerrohr, Paraffine sowie mikrokristalline Wachse.
In U.S. Patent 120,355 offenbart Imai eine wässrige Emulsion bestehend aus einem Wachs mit einem Schmelzpunkt von zwischen 50-90 Grad C, vorzugsweise zwischen 50-85 Grad C, einem Kohlenwasserstoffharz, einem basischen Metallsalz eines Kondensationsproduktes von Beta-Naphtalin Sulfosäure mit Formalin und einem basischen Salz von Polyacrylsäure. Paraffinwachs ist das einzige in den Beispielen verwendete Wachs.
Sellers et al. (U.S. Patent Nr. 5,135,805) offenbart eine Methode für die Herstellung einer wasserbeständigen Gipszusammensetzung durch das Hinzufügen von einem Polysiloxan (DOWN CORNING 1107 FLÜSSIGKEIT, ein der Gipsklasse angehörendes Poly(methyl-Wasserstoff Siloxan)) zu der Gipsmischung.
Wasserbeständige Verbundplatten werden in U.S. Patent Nr. 5,814,411 (Merrifield et al.) geoffenbart, wobei ein Silikon mit hohem Molkekulargewicht (zwischen 75.000-200.000) in Verbindung mit einer Wasserstoff Silikon Flüssigkeit verwendet wird, um Tafeln von wasserbeständigen Verbundplatten zu erzeugen.
U.S. Patent Nr. 5,344,490 (Rosen et al.) offenbart die Verwendung von
Polyurethan, um Gips für Verwendung in Bauplatten und anderen
Anwendungsmöglichkeiten zu plastizifieren. In der Polyurethan Mischung befindet sich ebenfalls ein Polyol wie beispielsweise Rizinusöl.
In U.S. Patent Nr. 5,098,943 offenbaren Tagawa et al. eine wässrige Emulsion, die als wasserabstoßendes Mittel für Gips wirksam ist, bestehend aus einem Wachs mit einem Schmelzpunkt von 40-80 Grad C, einem Styrol Maleinsäureanhydrid Copolymerisat; einer wasserlöslichen basischen Komponente; und einem Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von mindestens 85 mol.%. Das bevorzugte Wachs ist ein Paraffinwachs.
Deleuil (U.S. Patent Nr. 4,221,599) offenbart ein Wasserdichtungsmittel für Kalkgips, Gips oder Mischungen davon, bestehend aus einem grundsätzlich nicht wasserlöslichen metallischen Salz einer organischen Fettsäure. Das bevorzugte Mittel ist Kalzium Stearat, das in Mengen von jeweils zwischen 0,2 bis 2% gemäß dem Gewicht der Mischung hinzugefügt wird. Eine Vielfalt von wasserabstoßenden Artikeln kann hergestellt werden, beispielsweise tragende Elemente wie Wände, Verkleidungsplatten oder Fußbodenkomponenten.
In U.S. Patent Nr. 4,411,702 offenbaren Makino et al. den Zusatz von wasserabstoßender Diorganopolysiloxan Flüssigkeit, vorzugsweise von Dimethylpolysiloxan Flüssigkeit, mit einer kinetischen Viskosität von 10-10.000 CS bei 25 Grad, um Gipsplatten wasserabstoßend und für die Verwendung als sowohl Innen- als auch Außenbaumaterial geeignet zu machen.
Saito et al. offenbaren (U.S. Patent Nr. 4,411,701) die Verwendung von basischen Metall Alkylsilikonaten oder Phenylsilikonaten zusammen mit Kalziumhydroxid oder Kalziumoxid, um die gegossenen Gipsprodukte wasserabstoßend zu machen.
In U.S. Patent Nr. 4,140,536 offenbaren Maier et al. die Verwendung von einer Mischung von Pech und Wachs, wie beispielsweise ein Paraffinwachs oder ein mikrokristallines Wachs, in einem Verhältnis von 15:1 von Pech:Wachs, zu einem Gipsschlamm hinzugefügt, welcher, wenn er gegossen, gesetzt und in einem Ofen getrocknet wird, ein wasserfestes Gipsprodukt ergibt.
Sugahara et al. (U.S. Patent Nr 4,126,599) offenbaren die Verwendung von einem nicht wasserlöslichen oder kaum wasserlöslichen Salz von einer mehrbasischen Säure, wie beispielsweise Oxalsäuren, Phosphorsäuren oder Hexafluorokieselsäuren, um den Gips wasserbeständig zu machen. Die Gipsprodukte können in Form von Wandmaterial, Fliesen, Deckenmaterial, Fußbodenmaterial, Baustein, Ziegel oder Pflasterstein sein.
In U.S. Patent Nr. 4,094,694 offenbart Long den Zusatz von Polyvinylalkohol und Borat zu Wachs-Bitumen Emulsionen, um die Gipsprodukte wasserbeständig zu machen. Das in diesen Emulsionen verwendete Wachs ist ein Rohskala Wachs oder Paraffin.
Terada et al. offenbaren (U.S. Patent 4,042,409) eine wasserabstoßende Gipsverbindung, bestehend aus einem Gips, einer Paraffin Emulsion einschließlich von einem Kohlenwasserstoff mit einem Schmelzpunkt von zwischen 40-80 Grad C, einem oxidierten Paraffin mit einem Säurewert von 10-70 in einem Verhältnis von jeweils 97:3 zu 50:50 nach Gewicht, in der Gegenwart einer wasserlöslichen basischen Verbindung.
Greve et al. (U.S. Patent Nr. 3,935,021) offenbart eine Wachs-Bitumen Emulsion, unter Anwendung von entweder Paraffinwachs oder mikrokristallinem Wachs, in Verbindung mit einem Polyvinylalkohol, um Gipsplatten, wie beispielsweise Verbundplatten, wasserbeständig zu machen. Die Gesamtmenge an Wachs und Bitumen in der wässrigen Emulsion beträgt generell etwa 50 bis etwa 60 Gewicht% der wässrigen Emulsion; die Emulsion kann direkt zu dem Gipsschlamm hinzugefügt werden.
In U.S. Patent Nr. 3,009,820 beschreibt Gould eine Schlicht-Zusammensetzung für den Gipskern von Verbundplatten, bestehend aus einer Emulsion einschließlich eines Kohlenwasserstoff Wachses und Tallöl Pech. Das Kohlenwasserstoff Wachs wird unter Rohskala Paraffinwachs, Rohparaffin, Petrolatum, komplett raffiniertem Paraffinwachs oder mikrokristallinem Wachs gewählt. Es wird erwähnt, dass das Tallöl freie Fettsäuren enthält, die jedoch nicht weiter beschrieben werden
In U.S. Patent Nr. 2,804,411 offenbaren Ridell et al. die Verwendung einer wässrigen Emulsion, bestehend aus einem mikrokristallinen Wachs, um den Gips wasserbeständig zu machen.
Haydon (U.S. Patent Nr. 2,082,887) offenbart die Verwendung von zwischen 0,05-0,2% Fettsäure, wie beispielsweise Öl-, Stearin- und Ricinolsäuren und ihren Mischungen, entweder in alkoholischen Lösungen oder Emulsionen in nicht kalziniertem Gips als Teil einer Methode zur Herstellung von Mauergips. Der Erfinder merkt an, dass diese Stoffe das Material leicht wasserabstoßend machen.
Emerson (U.S. Patent Nr. 1,470,260) beschreibt die Beschichtung einer Verbundplatte mit Schwefel, um dieselbe wasserbeständig zu machen.
Nelson et al. (U.S. Patentanmeldung Publikation Nr.: 2003/0022000 A1) offenbaren die Verwendung von polymerischem Diphenylmethan Diisocyanat („pMDI„) als eine Beschichtung, um die Gipsplatten wasserbeständig zu machen.
Ein Beispiels eines Versuchs, Gips integral wassebeständig zu machen durch das Hinzufügen von wasserabstoßenden Substanzen wird in U.S. Patent Nr. 2,198,776 (King et al.) geoffenbart, durch die Beschreibung des Einverleibens von Paraffinwachs in den wasserhältigen Schlamm, indem das geschmolzene Wachs in den Gipsschlamm gesprüht wird. Greve et al. (U.S. Patent Nr. 3,935,021) offenbaren die Verwendung der Kombination aus einem Polyvinylalkohol und einer Wachs-Bitumen Emulsion, um die Wasserbeständigkeit von Gipsprodukten, wie beispielsweise Verbundplatten, zu verbessern.
Obwohl Verbesserungen durch die Bereitstellung von Gipskartonplatten, die mit einem wasserbeständigen Papier (unter Anwendung eines Mittels wie beispielsweise ein basisches Succinanhydrid) bekleidet sind und einen wasserbeständigen Kern besitzen, erzielt wurden, wurden derartige Verbesserungen nicht als eine völlig befriedigene Lösung des Problems akzeptiert. Die Gegenwart von Feuchtigkeit verursacht im Laufe der Zeit ein Ablösen der Papierbekleidung der Verbundplatte. In derartigen Situationen lösen sich Fliesen, welche auf Verbundplatten, die auf diese Art und Weise behandelt wurden, aufgesetzt wurden, von ihrer Unterlagsschicht ab, da sich die Papierbekleidung ablöst und der Gipskern durch die negative Einwirkung der Feuchtigkeit ei nen Qualitätsverlust erleidet. Das Problem wird besonders verschlimmert durch die Einwirkung von warmem Wasser auf einen Gipskern, der eine Wachs-Bitumen Emulsion enthält, eines der meistangewendeten Additiv, um Gipskerne wasserbeständig zu machen. Während Kerne, welche derartige Materialien enthalten, relativ gute Eigenschaften in bezug auf ihre Wasserbeständigkeit haben, wenn es sich um Wasser mit Raumtemperatur handelt, verschlechtern sich diese Eigenschaften wenn die Temperatur ansteigt, wobei die Wasserbeständigkeit bei Wassertemperaturen von etwa 37,8 Grad C (100 Grad F) oder höher dazu neigt, zu verschwinden.
Erdölwachse wie beispielsweise Paraffin und mikrokristallines Wachs werden sehr oft entweder allein oder in Kombination mit Bitumen Emulsionen, Montanwachs, Polyvinylalkohol Polymeren, und anderen wasserabstoßenden Materialien verwendet, um die Wasserbeständigkeit von Gipsplatten zu erhöhen, wie im Stand der Technik geoffenbart. Andere Wachsarten, beispielsweise synthetische Wachse wie Fischer Tropsch („FT„) und Polyethylen Wachse wurden ebenfalls mit gemischten Resultaten für diesen Zweck eingesetzt.
Bevor der vorliegenden Erfindung mußten Wachse, die dazu verwendet wurden, um Gipsplatten wasserbeständig zu machen, in Emulsionen umgewandelt werden; derartige Wachse konnten nicht auf wirtschaftliche Art und Weise in ein Pulver umgewandelt werden. Eine Pulverform des Wachses ist wünschenswert für die Verwendung in der Herstellung von wasserbeständigen Gipsplatten, da der Großteil der Komponenten, die gegenwärtig in der Herstellung von Gips verwendet werden, als trockene Pulver behandelt werden bevor sie am Injektionspunkt auf den Papierstoff gemischt werden. Die ge genwärtig zur Herstellung von wasserbeständigem Gips verwendeten Wachsarten haben relativ niedrige Schmelzpunkte und sind aufgrund der weiten Spanne von Molekulargewichtkomponenten in ihrer Zusammensetzung weich. Diese Kombination von einer niedrigen Schmelztemperatur und einer breiten Streuung von Molekulargewicht ergibt ein Wachs, das schmelzen wird, wenn es in einer üblicherweise verwendeten Zerkleinerungssmaschine wie beispielsweise einer Hammermühle gemahlen wird. Kühlung während des Mahlvorganges, entweder durch mechanische oder kryogene Mittel, ist möglich; die sich daraus ergebenden wesentlichen Steigerungen der Herstellungskosten machen diese Technik jedoch unpraktisch.
Eine Alternative, um ein Paraffin mit niedrigem Schmelzpunkt auf Pulverform zu reduzieren, besteht darin, dass man das Wachs durch Hochdruck-Düsen sprüht und zerstäubt. Paraffine mit Schmelzpunkten von unter etwa 71,2 Grad C (160 Grad F) werden nicht gesprüht und zerstäubt aufgrund ihrer Tendenz, dass das Pulver „blockiert„ bzw. sich aneinander anheftet unter normalen Lager- und Temperaturbedingungen. Paraffin mit höheren Schmelzpunkten und andere Wachsarten mit höheren Schmelzpunkten, die sich für die Zerstäubung eignen könnten, sind zu kostpielig, um in der Herstellung von Gips verwendet zu werden. Die Wachsarten der vorliegenden Erfindung sind einzigartig, da sie eine relativ enge Streuung von Molekulargewichten haben und relativ hart sind im Vergleich zu dem Paraffin mit niedrigem Schmelzpunkt, das üblicherweise in der Herstellung von Emulsion für Gipsanwendung verwendet wird. Das Resultat ist, dass die aus Pflanzen gewonnen Wachsarten der vorliegenden Erfindung auf wirtschaftliche Art und Weise entweder mechanisch oder durch Sprüh-Zerstäubung in Pulverform umgewandelt werden können.
Diese aus Pflanzen gewonnenen Wachsarten haben auch nicht die gleiche Tendenz zu „blockieren„ wie das Paraffin mit niedrigem Schmelzpunkt, und sind deshalb geeignet und auch wirtschaftlich für die Verwendung als ein Pulver in der Herstellung von wasserbeständigem Gips und Gipsprodukten.
Die Wachsarten der vorliegenden Erfindungen können ebenfalls leicht in Emulsionen oder Dispersionen umgewandelt werden, die wasserbeständigem Gips und Gipsprodukten einverleibt werden könnnen. Das mag in Herstellungsanlagen, wo bereits Ausrüstung für diesen Zweck vorhanden ist, erwünscht sein. Die Wachsarten der vorliegenden Erfindung sind äußerst funktionsfähig und besitzen einen Verseifungswert von ungefähr 180-mg/KOH/g (Siehe Tabellen 4-5.) Der hohe Verseifungswert gestattet eine Umwandlung des Wachses in Emulsions- oder Dispersionsform, im Gegensatz zu Mineralölen und/oder Bitumen-Wachs, das zuerst oftmals oxidiert wird, um das Molekül funktional zu machen, um die Emulsifizierung oder Dispersion zu ermöglichen. Die Tatsache, dass die Wachsarten der vorliegenden Erfindung keiner derartigen Bearbeitung bedürfen, macht die vorliegende Erfindung ebenfalls wirtschaftlicher als Mineralöle.
Große Mineralölfirmen wie Shell Oil, ExxonMobil und andere Erdölraffinerien liefern Mineralölwachse, die in diesen Anwendungen benützt werden. Der Großteil dieses Wachses wird im Raffinierverfahren von Schmieröl gewonnen, wo das Wachs von dem Grundstoff des Schmieröls getrennt und in verschiedene Wachsarten, einschließlich von Paraffinen und mikrokristallinen Wachsarten, raffiniert wird. Diese Wachsarten werden gegenwärtig in der Herstellung von Gips und Gipsplatten verwendet. Kostengünstige Wachsarten wie Paraffin und Rohparaffin mit niedrigem Ölgehalt werden typisch in eine auf Wasser basierende Form umgewandelt, indem sie mit einem Tensid kombiniert werden, und das Wachs entweder emulsifiziert oder homogenisiert wird.
Zusätzlich zu Wachsarten, Bitumen und Seifen, wurden verschiedene andere Zusatzstoffe ausprobiert, um die Wasserbeständigkeit von Gipsplatten zu erhöhen. So zum Beispiel offenbart Englert (U.S. Patent Nr. 5,817,262) die Herstellung von Gipsplatten mit verbesserter Wasserbeständigkeit durch die Beimischung einer wasserhaltigen Siloxan Emulsion zu einem wasserhaltigen Schlamm von einem Kalziumsulfat Material und Wirtpartikeln (jede Art von makroskopischen Partikeln wie beispielsweise Fasern, Späne oder Flocken, von einer Substanz, die nicht Gips ist.)
Die vorliegende Erfindung ist ein natürliches Wachs für die Verwendung als Additiv in der Herstellung von Gipsplatten, um dieselben wasserbeständig zu machen. Das Produkt ist ein im Handel erhältliches Wachs mit hohen Triglyceriden, das aus der Verarbeitung von Rohstoffen, die natürliche Öle enthalten, wie z.B. Soyabohnen, Palmen und andere Feldfrüchte, die ölhaltig sind, gewonnen wird. Die Materialien werden wie folgt verarbeitet und vertrieben: von Archer Daniels Midland (Decatur, Illinois), unter deren designierten Produktnummer 86-197-0; von Cargill Incorporated (Wayzata, Minnesota), unter deren designierten Produktnummer 800mrcs0000u und von anderen Quellen unter dem nicht geschützten Namen „hydriertes Soyabohnenöl.„ Dieses Produkt wird von dem Zessionar der vorliegenden Erfindung, Marcus Oil and Chemical Corp., Houston, Texas, als Marcus Nat Waxx 155 verkauft. Wachs aus Palmöl wurde von Custom Shortenings & Oils (Richmond, Virginia) geliefert und wurde als deren Produkt Master Chef Stable Flake-P. designiert. Die vorliegende Erfindung zieht ebenfalls die Verwendung von hydrierten Pflanzenöl Wachsarten in einer Kombination mit Wachsarten, die aus anderen Quellen gewonnen werde, wie zum Beispiel Montanwachs, oder in Kombination mit anderen wasserabstoßenden Materialien wie beispielsweise Bitumen und Polyvinylalkohol, um die Kosten zu reduzieren, oder synergetisch mit dem Pflanzenöl Wachs zu wirken, in Erwägung, um Gipsprodukte und Gipsplatten wasserbeständig zu machen.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eines der Ziele der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gipsplattenprodukt mit verbesserter Wasser- und Feuchtigkeitsbeständigkeit zu erzielen, wobei das Produkt durch die Kombination von Gips mit einem Wachs geformt wird, indem das Wachs in der ganzen Gipsplatte verteilt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbundplatte mit höherer Wasserbeständigkeit bereitzustellen, d.h. dass die Verbundplatte ihre Festigkeit beibehält, auch wenn sie der Einwirkung von Wasser ausgesetzt ist; und dass diese Verbundplatte zu einem praktischen Preis hergestellt werden kann.
Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine wassebeständige Verbundplatte bereitzustellen, welche von einer erneuerbaren Quelle, anstatt von nicht erneuerbaren, auf Mineralöl basierten Zusammensetzungen, abgeleitet werden kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel bereitzustellen, um das aus Pflanzen gewonnene Wachs in eine auf Wasser basierte Emulsion zu inkorporieren.
Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mittel bereitzustellen, um das aus Pflanzen gewonnene Wachs als ein Pulver, das mit anderen trockenen Ingredienzen von Verbundplatten vor der Mischung des Schlamms, der im Herstellungsvorgang von Verbundplatten zubereitet wird, zu inkorporieren.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine erneuerbare Quelle von feuchtigkeitsbeständigem Wachs, das auf wirtschaftliche Art und Weise hergestellt werden kann, bereitzustellen.
Die gegenwärtigen Erfinder haben vor kurzem demonstriert, dass Wachsarten, die aus hydrierten Pflanzenölen, wie beispielsweise Palmöl oder Soyaöl, gewonnen werden, dazu verwendet werden können, um Zellstoffmaterialien, wie beispielsweise Kraftpapier oder Buchsbaumbrett, die wasserbeständig sind, zu ergeben. Die Zusammensetzungen haben einen niedrigen Jodwert (zwischen 2-5) und Schmelzpunkte von zwischen ungefähr 48,9-73,9 Grad C (120-165 Grad F) (Tropfpunkt nach Mettler). Das Wachs besteht aus einem Triglycerid, dessen Fettsäuren vorwiegend Stearinsäure sind (C[illegible number]) Die Zusammensetzung wird als Additiv in der Herstellung von Kartons, die mit Wachs beschichtet sind, sowie in adhäsiven Zusammensetzungen, die im Zusammenhang mit Verpackung und Herstellung von Buchsbaumbrett zur Anwendung kommen, verwendet.
Die gegenwärtigen Erfinder haben ebenfalls unerwartet entdeckt, dass hoch hydrierte Öle wie Soyaöl und Palmöl, wirksam als Ersatz für konventionelle Mineralöl Wachse und synthetische Wachsarten in der Herstellung von wasserbeständigen Verbundplatten eingesetzt werden können.
Die Hauptziele der vorliegenden Erfindung werden durch den Zusatz von einer aus Pflanzen gewonnenen Wachsemulsion oder von einem pulverförmigen Pflanzenwachs, zu einem Gipspräparat, wie beispielsweise kalziniertem Kalk (Kalziumsulfat Halbhydrat), wobei ein Schlamm durch Beimischen von Wasser und anderen Ingredienzen, welche z.B. Zutaten einschließen, die traditionell bei der Herstellung von Gipsverkleidungen verwendet werden, hergestellt wird, verwirklicht. Beispiele derartiger Ingredienzen sind u.a. Set Beschleuniger, Verzögerer, Schaummittel, Verstärkerfasern, Dispersionsmittel, und sind allgemein den Personen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, bekannt. Der entstandene Schlamm wird gemischt und zwischen zwei faserigen Matten, wie beispielsweise Papier, deponiert, die hinlänglich porös sind, um das Wasser in dem wässrigen Gipsschlamm, aus dem der Gipskern hergestellt wird, hierdurch evaporieren zu lassen. Danach wird Druck auf die Matte ausgeübt, bis dieselbe die gewünschte Dicke errreicht. Mittels Hitzeeinwirkung evaporiert das überschüssige Wasser durch die poröse Matte, nachdem sich der kalzinierte Kalk setzt. Während sich der Gips hydratisiert bzw. setzt, bildet er Kalziumsulfat Dihydrat (CaSO₄2H₂O), ein relativ hartes Material, und formt kristalline Strukturen, welche Stärke bauen und das Trocknen sowie die Herstellung einer dimensional stabilen, wasserbeständigen Verbundplatte gestatten. Der Kern des Gipskartonplatten Produktes wird allgemein zumindest etwa 85 Gewicht prozent („Gw.%„) des gesetzen Gipses ausmachen. Wie nachstehend in detaillierterer Weise beschrieben, enthält ein bevorzugter Gipskern ein oder mehrere Additiv, die seine Wasserbeständigkeit verbessern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Additiv, das aus hoch hydriertem Pflanzenöl (Soya, Palme und Mais) besteht, welches wachsähnliche Eigenschaften aufweist und durch konventionelle Mittel in die Verbundplatte inkorporiert werden kann. Die hydrierten Öle, die verwendet werden können, sind > 90% Triglycerid und weisen Fettsäuren mit einer Spanne von Kohlenstoffnummern mit C?_{[illegible
number]} (Stearinsäure) als die vorherrschende Komponente (> 50%) auf.
KURZE BESCHREIBUNG VON DIVERSEN ASPEKTEN DER ILLUSTRATION
1 ist ein Ablaufdiagramm, welches den Herstellungsvorgang von hydrierten Ölen illustriert.
2 stellt einen Vergleich zwischen der Wasserabsorption von Gips, welcher mit einem Pflanzenwachs präpariert ist, und Gips, der unter Verwendung von Paraffinwachs präpapiert ist, dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Bezeichnung „Gips„ wird verwendet, um Bezug zu nehmen auf sowohl Kalzimsulfat in dem stabilen Dihydrat Zustand, i.e. CaSO₄2H₂O, und schließt das natürlich vorkommende Mineral, die synthetisch abgeleiteten Derivate, sowie das Dihydrat Material, das durch die Hydrierung von Kalziumsul fat Halbhydrat oder Anhydrit entsteht, ein. Darüberhinaus bezeichnet der Begriff „Gips„ auch andere Formen von Kalziumsulfat, die während des Herstellungsprozesses von Gipsprodukten auftreten, wie beispielsweise Kalziumsulfat Anhydrat, Kalziumsulfat Halbhydrat, Kalziumsulfat Dihydrat bzw. Mischungen davon.
Es wird von denjenigen, die mit dem Stand der Technik vertraut sind, angenommen, dass bei der Herstellung von Gipsprodukten, Gips, Kalziumsulfat Dihydrat, bei Erhitzen auf spezifische Temperaturen, in kalzinierten Gips, i.e. Kalziumsulfat Halbhydrat, umgewandelt wird. Es ist der kalzinierte Gips, das Kalziumsulfat Halbhydrat, der üblicherweise für die Herstellung von Gipsprodukten, die von Stuckatur bis zu Gipskartonplatten und anderen geformten Produkten reichen, verwendet wird. Es wird des weiteren angenommen, dass durch Zugabe von Wasser zu dem Kalziumsulfat Halbhydrat, das Kalziumsulfat rehydriert wird auf die Dihydrat Form, und dass dieser Vorgang von einer Neuordnung der kristallinen Struktur begleitet wird, um ein Produkt herzustellen, das in getrocknetem Zustand eine rigide Struktur formen kann. Temperaturen von zwischen 100 Grad C und 200 Grad C werden üblicherweise angewendet, um Kalziumsulfat Dihydrat in die Halbhydrat Form umzuwandeln, wobei die gewählte Temperatur und Zeitperiode oft von den spezifischen Herstellungsbedingungen abhängen. So kann beispielsweise eine kürzere Wärmezeit bei etwas höherer Temperatur angewendet werden, um die Produktion zu beschleunigen, oder eine längere Zeit bei niedrigerer Temperatur, zum Beispiel, um den Qualitätsverlust gewisser Komponenten zu minimieren.
Im allgemeinen beginnt der Herstellungsprozess von Gipsprodukten damit, dass Rohgips, zumeist in Form von Steinbrocken, pulverisiert und dann mit Wasser vermischt wird, um einen Schlamm herzustellen. Zusätzlich zu Wasser können jeweils eine oder mehrere Kombinationen von anderen Agentien dem Präparat beigemischt werden. Zu den Beispielen derartiger anderer Agentien, die traditionell in der Herstellung von Gipsverkleidung verwendet werden, befinden sich Set Beschleuniger, Verzögerer, Schaummittel, Verstärkungsfasern und Dispersionsmittel, und welche nachstehend in detaillierterer Form beschrieben werden. Diese anderen Agentien werden üblicherweise in trockenem Zustand beigemischt, wobei jedoch Flüssigkeit auch verwendet werden können. Die Präparate werden üblicherweise nach erfolgtem Mischen bei hoher Temperatur erhitzt für spezifische Zeitperioden, wonach der entstandene Schlamm zwischen zwei faserigen Matten, wie beispielsweise Papier, deponiert wird, die hinlänglich porös sind, um das Wasser in dem wässrigen Gipsschlamm hierdurch evaporieren zu lassen. Danach wird das deponierte Präparat Druck ausgesetzt, um eine gewünschte Dicke zu erreichen. Mittels Erhitzung evaporiert das überschüssige Wasser durch die poröse Matte, nachdem sich der kalzinierte Gips setzt. Während sich der Gips hydratisiert bzw. setzt, bildet er Kalziumsulfat Dihydrat (CaSO₄2H₂O), ein relativ hartes Material, und formt kristalline Strukturen, welche Stärke bauen und das Trocknen sowie die Herstellung einer dimensional stabilen, wasserbeständigen Verbundplatte gestatten. Der Kern des Gipskartonplatten Produktes wird allgemein zumindest etwa 85 Gewichtprozent („GW.%„) des gesetzen Gipses ausmachen. Wie nachstehend in detaillierterer Weise beschrieben, enthält ein bevorzugter Gipskern ein oder mehrere Additiv, die seine Wasserbeständigkeit verbessern.
Natürlich vorkommende und synthetische Wachsarten finden weite Verwendung in einer Reihe von verschiedenen Industriezweigen, wie beispielsweise in der Herstellung von Nahrungsmitteln, pharmazeutischen und kosmetischen Produkten, sowie Produkten der persönlichen Pflege. Der Begriff Wachs wird verwendet, um eine breite Klasse von organischen Ester und Wachs Verbindungen, die eine Vielfalt von chemischen Strukturen umspannen und eine grosse Spannweite an Schmelztemperaturen aufweisen, zu bezeichnen. Die gleiche Verbindung wird oft als „Wachs„, „Fett„ oder „Öl„ bezeichnet, je nach der Umgebungstemperatur, den Kettenlängen der veresterten Fettsäuren und deren Grad an Sättigung bzw. Ungesättigtheit. Es trifft im allgemeinen zu, dass je höher der Grad der Sättigung und je länger die Kettenlänge der veresterten Säuren ist, desto höher wird der Schmelzpunkt des Triglycerids sein.
Unabhängig von der verwendeten Bezeichnung, wird die Wahl einer Wachsart für eine gewisse Anwendung oft dadurch bestimmt, ob dieselbe bei der Temperatur des Produktes, mit dem es verwendet werden soll, flüssig oder fest ist. Unter den Faktoren, welche bestimmen, ob ein Wachs bei einer gegebenen Temperatur flüssig oder fest ist, befinden sich Eigenschaften wie z.B. der Grad der Sättigung bzw. Ungesättigtheit der Wachskomponenten, in erster Linie der Fettsäuren, und einer Dimension wie beispielsweise Jodnummer oder Jodwert („IW„). Der Jodwert misst die Menge Jod, die in einem gegebenen Zeitraum von einer Verbindung oder Mischung absorbiert wird, und der „IW„ ist deshalb ein Maßstab der Ungesättigtheit, oder der Anzahl von zweifachen Bindungen dieser Verbindung bzw. Mischung. Im allgemeinen trifft zu, dass je höher der Sättigungsgrad und je größer die Ketten länge der veresterten Fettsäuren, desto höher der Schmelzpunkt. Auf ähnliche Weise, je niedriger der Jodwert der Zusammensetzung, desto härter bzw. fester ist dieselbe bei einer gegebenen Temperatur.
Die Bezeichnung „Triglyceride„ bezieht sich auf Fettsäure Ester von Glycerol. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Spezifikation bezieht sich der Begriff „freie Fettsäure„ auf eine Fettsäure, die nicht kovalent durch eine Ester-Verbindung an Glycerol gebunden ist; der Begriff „Fettsäurekomponente„ wird benützt, um eine Fettsäure zu beschreiben, die kovalent durch eine Ester-Verbindung an Glycerol gebunden ist.
Wachs kann aus einer Reihe natürlicher Quellen, wie beispielsweise Petroleumprodukten oder Pflanzenextrakten, gewonnen werden. Petroleum und Pflanzenextrakte sind komplizierte Mischungen, und oftmals sind Reinigungsschritte erforderlich, um Wachs aus ihnen zu gewinnen. Es ist oft notwendig, ein Wachs ausgiebig zu reinigen und chemisch zu modifizieren, um es für einen bestimmten Zweck brauchbar zu machen. Totz derartiger Modifizierungen hindern viele der physikalischen Eigenschaften der Wachse, die ihrer Struktur innewohnen, dieselben daran, dass sie erfolgreich angewendet werden können, bzw. sie verlangen nach weiteren, teuren Behandlungsmethoden.
So zum Beispiel wird Paraffinwachs, das aus verschiedenen Arten von Kohlenwasserstoffen besteht, durch Destillation von Petroleum gewonnnen. Mittleres Paraffinwachs besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen mit geraden Ketten, wobei die Längen der Karbonketten zwischen 20 und 40 liegen, und der Rest typisch aus Isoalkanen und Cycloalkanen besteht. Der Schmelzpunkt von mittlerem Paraffin liegt zwischen ungefähr 50 Grad C-65 Grad C.
Mikrokristallines Paraffinwachs besteht aus verzweigten und zyklischen Kohlenwasserstoffen, wobei die Längen der Karbonketten zwischen etwa 30 bis etwa 100 betragen, und der Schmelzpunkt des Wachses bei etwa 75 Grad C bis etwa 85 Grad C liegt. Weitere Beschreibungen von Mineralölwachsen befinden sich der „Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd Edition, Volume 24, pages 473-76, von Kirk-Othmer. (Enzyklopädie der Chemischen Technologie, 3. Ausgabe, Band 24, Seite 473-76).
Darüber hinaus gibt es vielfache kommerzielle Anwendungen der natürlich vorkommenden Karbonsäuren („Fettsäuren„) und ihrer Derivate, am häufigsten der Glyzerin Derivate, in denen alle drei Hydroxy Gruppen des Glycerol Moleküls mit einer Karbonsäure verestert sind. Die Karbonsäuren können entweder gesättigt oder ungesättigt sein. Die dreifach substituierten Glycerole (Triglyceride) sind wesentliche Komponenten der meisten tierischen und pflanzlichen Fette, sowie von Ölen und Wachsen. Wenn alle drei Hydroxy Gruppen eines Glycerol Moleküls mit derselben Fettsäure verestert wurden, wird von einem Monosäure Triglycerid gesprochen.
Triglyceride und freie Fettsäuren können vorzugsweise aus pflanzlichen Quellen, wie z.B. Soya, Baumwollsamen, Mais, Canola und Palmölen, gewonnen werden. Die Triglyceride werden nach einem normalen Raffinierprozess mittels Methoden, die laut dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet. So zum Beispiel koennen pflanzliche Triglyceride durch Extraktion mit Lösemitteln von Biomasse gewonnen werden, unter Anwendung von aliphatischen Lösemitteln. Spätere zusätzliche Reinigung kann möglicherweise Destillation, fraktionale Kristallisation, Degummieren, Bleichen und Ausdämpfen involvieren. Die dadurch erhaltenen Triglyceride sind entweder teilweise oder zur Gänze hydriert.
Außerdem können Fettsäuren durch Hydrolyse aus natürlichen Triglyceriden gewonnen werden (d.h., alkalische Hydrierung, gefolgt von bekannten Reinigungsmethoden, einschließlich Destillation und Ausdämpfen) oder durch Synthese aus petrochemischen Fettalkoholen. Die drei Fettsäuren und Triglyceride sind des weiteren von kommerziellen Quellen erhältlich, einschließlich Cargill, Archer Daniels Midland und Central Soya.
In einer früheren US-Patentanmeldung haben wir die Verwendung gesättigter Soja- und Palmkernölwachse in Zusammensetzungen zur Wasserbeständigkeitsmachung von Papierprodukten, die aber trotzdem recyclierbar sind, beschrieben; zu solchen Papierprodukten gehörte Packpapier, das für Kartons zum Versand von Lebensmittelprodukten verwendet wird. Die freien Fettsäuren und Fettsäurebestandteile waren vorzugsweise gesättigt, konnten aber auch ungesättigt sein, solange die sich daraus ergebende Beschichtungszusammensetzung bei der Temperatur fest war, bei der die Beschichtung verwendet wurde. Es wird auch davon ausgegangen, dass diese Wachse im allgemeinen von der US Food and Drug Administration (U.S. amerikanische Lebens- und Arzneimittelbehörde) als ungefährlich betrachtet werden.
Pflanzenöle und Tierfette können unter Verwendung von Fachleuten bekannten Methoden synthetisch hydriert werden, so dass sie niedrige oder sehr niedrige Jodzahlen haben. Gesättigte Triglyceride mit einer niedrigen Jodzahl (einem Jodzahlbereich von 0-70, wobei 0-30 zu bevorzugen ist) können durch Hydrierung handelsüblicher Öle wie Sojabohnen-, Sojastearin-, Mais-, Raps-, Canola-, Sonnenblumen-, Palmen-, Palmenkern-, Kokosnuss-, Crambe-, Leinsamen-, Erdnuss-, Fisch- und Tallöl oder aus Fetten, wie Tierfetten, einschließlich Schweinefett und Talg sowie Mischungen daraus, hergestellt werden. Diese Öle können außerdem aus gentechnisch manipulierten Pflanzen zur Erreichung von Ölen mit niedriger Jodzahl mit einem hohen Prozentsatz an Fettsäuren produziert werden.
Aus Tierfetten gewonnene Wachse könnten in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, indem Abkühlung als Quelle für Fette mit niedriger Jodzahl verwendet wird. Bei diesem Prozess, der normalerweise zur Fraktionierung von Fett verwendet wird, wird die Mischung lange genug abgekühlt, dass die härteren Fraktionen der Fette kristallisieren. Das Kühlen wird gefolgt von Filterung, wobei die härteren Fraktionen auf dem Filter zurückbleiben. Diese härteren Fraktionen besitzen eine niedrigere Jodzahl und daher einen Schmelzpunkt, der höher ist als der Schmelzpunkt des Fettes, aus dem sie getrennt wurden.
Zu weiteren Wachsen, die verwendet werden könnten, and die aus verschiedenen Quellen gewonnen werden, gehören Carnauba, Montanwachs, Rizinussamen, Zucker-rohrwachs, Candelillawachs, Kutikularwachs und Wachsmyrte, sowie von Tieren gewonnene Wachse wie u.a. Bienenwachs, Lanolin und Schelllack.
Die vorliegende Erfindung bringt die beste Leistung mit einem hydrierten Triglycerid, bei dem die Jodzahl nahe Null liegt, was das Triglycerid temperatur-beständiger macht. Die Triglyceride können aus solchen mit einer Jodzahl von 0-30 ausgewählt werden, aber ein Triglycerid mit einer Jodzahl von ca. 2 bis ca. 5 wird bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung sind die freien Fettsäuren und Fettsäurebestandteile der Triglyceride vorzugsweise gesättigt. Die Eigenschaften der freien Fettsäure/Triglyceridmischung, wie beispielsweise Schmelzpunkt, variieren in Abhängigkeit von der Kettenlänge und dem Sättigungsgrad der freien Fettsäuren und der Fettsäurebestandteile der Triglyceride. Nimmt beispielsweise der Sättigungsgrad ab, sinkt auch der Schmelzpunkt. Ähnlich sinkt der Schmelzpunkt auch, wenn die Kettenlänge der Fettsäuren abnimmt. Bevorzugte Fettsäuren sind gesättigte Fettsäuren wie Palmitinsäure; sowie auch gesättigte Fettsäuren mit längeren Karbonketten, wie Arachinsäure und Behensäure. Stearinsäure wird ebenfalls bevorzugt.
Zu Materialien, die ebenfalls bei der Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Gipsprodukten wirksam sein sollen, gehören beispielsweise Polyvinylalkohol mit oder ohne geringe Mengen Polyvinylacetat; sowie Metallresinate.
Des Weiteren werden Wachs, Bitumen oder Mischungen aus diesen verwendet; zu diesen Mischungen können auch folgende gehören: eine Mischung aus Wachs und/oder Bitumen mit Kornblumen und Kaliumpermanganat, Wachs-Bitumen-Emulsionen mit oder ohne Materialien wie Kaliumsulfat, Alkali und alkalische Erdaluminate, Portlandzement; eine Wachs-Bitumen-Emulsion, hergestellt durch Hinzufügen eines fettlöslichen, wasserdispergierenden Emulgators zu einer Mischung aus geschmolzenem Wachs und Bitumen, und Vermischen der genannten Bestandteile mit einer Lösung aus Kasein, die als Dispergator ein Alkalisulfonat eines Polyacryl-Methylen-Kondensationsprodukts enthält.
Weitere Inhaltsstoffe umfassen wasserunlösliche, thermoplastische organische Materialien wie Erdöl und Naturbitumen, Kohlenteer und thermoplastische synthetische Harze wie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid und ein Copolymer aus Vinylacetat und Vinylchlorid und Acrylharzen; eine Mischung aus Metall-Harzseife, einem wasserlöslichen alkalischen Erdmetallsalz und Rückstandsöl; eine Mischung aus Erdölwachs in Form einer Emulsion und Rückstandsöl, Kiefernteer oder Kohlenteer; eine Mischung aus Rückstandsöl und Harz; aromatische Isocyanate und Diisocyanate; sowie Polysiloxane mit organischen Wasserstoffverbindungen.
Wachs-Bitumen-Emulsionen der oben beschriebenen Art werden häufig eingesetzt, um die wasserabstoßenden Eigenschaften des Gipskerns von Wandbauplatten zu verbessern. Der Wachsanteil der Emulsion besteht aus einem Paraffin oder mikrokristallinen Wachs, kann jedoch auch aus einem anderen Wachs bestehen. Generell hat Bitumen einen Schmelzpunkt von 46,1 Grad C (115 Grad F), festgestellt mit der Ring-und-Kugel-Methode. Der Gesamtanteil an Wachs und Bitumen in der wässrigen Emulsion beträgt im allgemeinen ca. 50 bis 60 Gew.-%, wobei das Massenverhältnis des Bitumens zum Wachs von ca. eins zu eins bis zehn zu eins variiert. Bekannt sind verschiedene Methoden zur Herstellung der Wachs-Bitumen-Emulsion (U.S. Patent-Nr. 3,935,021 an D. R. Greve und E. D. O'Neill). Zu den verwendbaren handelsüblichen Wachs-Bitumen-Emulsionen gehören die Wachsemulsion der United States Gypsum Co.; Monsey Products No. 52 Emulsion; Docal No. 1034 der Douglas Oil Co. und Conoco No. 7131. Der Anteil der verwendeten Wachs-Bitumen-Emulsion kann in einem Bereich von 3 bis ca. 10 Gew.-% liegen, bevorzugt sind ca. 5 bis 7 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Inhaltsstoffe der Zusammensetzung, aus der der ausgehärtete Gipskern hergestellt ist, einschließlich des in der Wachs-Bitumen-Emulsion enthaltenen Wassers, jedoch ausschließlich zusätzlicher Wassermengen, die der Gipszusammensetzung zur Herstellung eines wässrigen Gipsschlamms hinzugefügt werden.
Die Verwendung einer Mischung aus Materialien, insbesondere Polyvinylalkohol und Wachs-Bitumen-Emulsion der vorgenannten Art zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Gipsprodukten ist im U.S.-Patent Nr. 3,935,021 beschrieben. Die Quelle des Polyvinylalkohols ist vorzugsweise eine substantiell vollständig hydrierte Form von Polyvinylacetat, d.h. ca. 97 bis 100% hydriertes Polyvinylacetat. Der Polyvinlyalkohol muss kaltwasserunlöslich sein und erst bei höheren Temperaturen wasserlöslich, beispielsweise bei Temperaturen von ca. 62 Grad C (140 Grad F) bis ca. 96,2 Grad C (205 Grad F). Generell hat eine Lösung von Polyvinlyalkohol mit einem Wasseranteil von 4 Gew.-% bei 20 Grad C eine Viskosität von ca. 25 bis 70 cp, gemessen mit der Kugelfall-Methode nach Höppler. Erhältlich sind handelsübliche Polyvinlyalkohole für die Verwendung in Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung von E.I. du Pont de Nemours and Company (Wilmington, Delaware) unter dem Markennamen ELVANOL^® und von der Monsanto Co. unter dem Markennamen GELVATOL^®. Beispiele für Produkte dieser Art sind ELVANOL^® Güteklasse 71-30, 72-60 und 70-05; und GELVATOL^®, Güteklasse 1-90, 3-91, 1-60 und 3-60, welches auch unter dem Namen WS-42 (Air Products Corp., Allentown, Pennsylvania) vertrieben wird.
Die verwendeten Mengen Polyvinlyalkohol und Wachs-Bitumen-Emulsion müssen mindestens jeweils ca. 0,05 Gew.-% bzw. ca. 2 Gew.-% betragen. Die bevorzugten Mengen Polyvinlyalkohol und Wachs-Bitumen-Emulsion liegen bei ca. 0,15 bis 0,4 Gew.-% bzw. ca. 3 bis 5 Gew.-%.
Soweit nicht anders angegeben, bezieht sich der Begriff Gewichtsprozent („Gew.-%„) hierin und in den Ansprüchen auf den Gewichtsanteil basierend auf dem Gesamtgewicht der Inhaltsstoffe der Zusammensetzung, aus der der ausgehärtete Gipskern hergestellt ist.
Ein weiteres Additiv, das in Kernen von Produkten auf Gipsbasis verwendet werden könnte, um ein wasserabstoßendes Produkt herzustellen, ist ein organisches Siloxan-Polymer, auf das beispielsweise in den U.S. Patenten Nr. 3,455,710; 3,623,895; 4,136,687; 4,447,498 und 4,643,771 verwiesen wird. Der Gewichtsanteil des organischen Siloxan-Polymers muss mindestens 0,2 Gew.-% betragen. Der bevorzugte Anteil liegt in einem Bereich von ca. 0,3 bis ca. 0,6 Gew.-%.
In der bevorzugten Form muss der Kern der mit Fasernplatte armierten Gipsplatte eine Dichte von ca. 640,74 bis ca. 881,02 kg/m³ aufweisen (40 bis ca. 55 lbs/cu.ft.), bevorzugt ca. 736,85-800,92 kg/m³ (46 bis ca. 50 lbs/cu. ft.). Die Herstellung von Kernen mit der festgelegten Dichte kann durch Verwendung bekannter Techniken erreicht werden, wie zum Beispiel durch den Zusatz der entsprechenden Menge Schaum zu dem wässrigen Gipsschlamm, aus dem der Kern geformt wird.
Zusätzlich können einer wässrigen Gipszubereitung verschiedene andere Verbindungen beigemischt werden. Agentien wie z.B. Beschleuniger zur Steuerung von Eigenschaften in begrenztem Maß, wie die Abbindezeit der Verbindung, können hinzugefügt werden. Solche Agentien sind Natriumsulfat, Kugelmühlenbeschleuniger, Aluminiumsulfat, Kalziumsulfat, Eisenchlorid, und Eisensulfat, ein tertiäres Amin wie Dimethylethanolamin, eine organisch-metallische Verbindung wie Dibutylindilaurat und andere, Fachleuten bekannte Verbindun gen. Um die Abbindezeit der Zusammensetzungen weiter zu steuern, können Verzögerungsagentien hinzugefügt werden; diese Agentien, die gemeinsam mit den Beschleunigern wirken, wirken sich auf die Abbindezeit der Zusammensetzung aus. Verzögerer werden normalerweise in niedrigen Konzentrationen verwendet, wie z.B. ungefähr 0,0005 Gew.-% bis ungefähr 0,0019 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzung.
Stärke, Zeolithe und andere trocknende Agentien können hinzugefügt werden, sowie Zuschlag- und Füllstoffe wie Sand, Vermikulit, Perlit, Bimsstein, härtende Zuschlagstoffe oder andere Stoffe, die Fachleuten bekannt sind. Zu zusätzlichen Bestandteilen gehören Dispersantien, Schaumbildner und Verstärkungsmaterialien oder -fasern. Zu solchen Fasern gehören Glasfasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polyolefinfasern, Synthetikharzfasern, Holzfasern, Holzspäne und andere Zellulosefasern. Antimikrobe und antifungale Verbindungen, Kupfersulfate und eine Reihe von Bioziden können ebenfalls hinzugefügt werden, um das Wachstum von Schimmel oder anderen Organismen oder Mikroorganismen zu verhindern.
In der vorliegenden Erfindung wurden wässrigen Schlämmen aus Gips einzelne Wachse zugesetzt. Diese Wachse wurden entweder als getrocknete Pulver oder in Form einer Emulsion hinzugefügt. Es ist jedoch möglich, Kombinationen von Wachsen in anderen Ausführungen anzuwenden. Diese Kombinationen könnten ein oder mehrere Wachs(e) verwenden, von denen jedes – falls verfügbar – als getrocknetes Pulver oder als Flüssigkeit oder Emulsion – wie für das Wachs geeignet – oder Kombinationen aus fest, flüssig/Emulsion hinzugefügt wird. Solche Kombinationen könnten eine Kombination aus Soja- und Palm-, Soja- und Rizinussamen- oder andere Pflanzenwachse in Kombination mit einem anderen Wachs sein, wie z.B. tierische Wachse wie beispielsweise Bienenwachs oder andere pflanzliche Wachse, wie Rizinussamen, oder mit natürlichen oder synthetischen erdölbasierten Wachsen wie Paraffinen, Rohparaffin, mikrokristallinem oder Fischer-Tropsch-Wachs.
Die spezifischen Wachse, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind ein Palmölwachs und ein Sojabohnenwachs, aus hydriertem Öl zubereitet. Das letztere wird als Marcus Nat 155 bezeichnet, das von der Marcus Oil and Chemical Corp., Houston, Texas hergestellt wird. Diese Wachse sind auch als Lebensmittelzusätze verwendbar.
Die Eigenschaften der beiden Wachse sind in Tabelle 4 und 5 zusammengefasst, wo ersichtlich ist, dass diese Wachse Jodzahlen von jeweils 5 bzw. 2 haben.
Das Sojabohnenöl hat einen gemäß Tropfpunkt nach Mettler gemessenen Schmelzpunkt von zwischen 68,4-71,2 Grad C (155-160 Grad F), während der des Palmölwachses zwischen 57,8-61,2 Grad C (136-142 Grad F) liegt. Diese Wachse sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Viskosität von 10-11 cP (60-65 SUS) bei einer Temperatur von 99,9 Grad C (210 Grad F) haben.
Beide Wachse bestehen aus 98 Gew.-% Triglycerid mit Spuren von Fettsäuren. Das Triglycerid verleiht dem Wachs Säure- und Ester-Funktionalität, die durch Neutralisierung mit KOH zur Bestimmung des Verseifungswerts (SAP) gemessen werden kann.
Fachleuten ist es bereits bekannt, dass Polymere mit niedrigem Molekulargewicht wie synthetische Ethylen-Akrylsäure-Copolymere ab Verseifungswerten von über ca. 130 mgKOH/g bis ca. 150 mg/g KOH genügend Funktionalität und Polarität besitzen, dass sie in warmem alkalischem Wasser löslich werden.
Zusätzlich zu den 98% Triglycerid können Palm- und Sojawachse Monoglycerid (bis zu 2%) und Spuren von Sterolen, Metallen und anderen geringeren Komponenten enthalten.
Als die Wachse mit bekannten Methoden der Flüssiggaschromatographie (GLC) auf ihren Fettsäuregehalt hin analysiert wurden, wurde festgestellt, dass das Sojabohnen-wachs aus zwischen 82-94% Stearinsäure (C_18:0) und zwischen 3-14% Palmitinsäure (C_16:0) besteht. Im Vergleich dazu besteht Palmölwächs aus ca. 55% Stearinsäure (C_18:0), 39,5% Palmitinsäure (C_16:0), 1,1% Myristinsäure (C_14:0) und ca. 1,0% Ölsäure (C_18:1).
In der bevorzugten Form ist die Wasserbeständigkeit des Gipsplatte aus der Erfindung so beschaffen, dass sie zwischen ca. 5% bis ca. 20% Wasser absorbiert, vorzugsweise zwischen ca. 5% und ca. 15%, und am besten zwischen ca. 6% bis ca. 7% Wasser, getestet in einem Immersionstest.
PRÄPARIERUNG VON BEISPIELEN
Beispiel 1. Auswirkung von wasserbasierter Triglyceridemulsion auf die Wasserbeständigkeit von Gips.
Zum Zweck der Veranschaulichung der Erfindung wurden Proben von Gips der Standardqualität (nicht wasserbeständig) aus einer in einem kommerziellen Baubedarfsgeschäft gekauften Gipsplatte mit der Standardstärke von 12,7 mm (1/2 Zoll) und einer Größe von 2,43 m mal 1,22 m (8 Fuß mal 4 Fuß) entnommen. Der Hersteller der Platte war die United States Gypsum Corp. Chicago, Illinois. Die Proben wurden präpariert, indem Gipsquadrate mit einer Größe von 152,4 mm (6 Zoll) mal 152,4 mm (6 Zoll) aus dem Mittelteil der Platte geschnitten und das Papier auf beiden Zeiten der Platte abgekratzt wur de. Zusätzlich wurde ungefähr 1,6 mm (1/16 Zoll) Gips direkt an der Papierbeschichtung abgekratzt. Der sich daraus ergebende Gips wurde mit einem Hammer pulverisiert und durch ein Sieb mit 2,5 mm (12 mesh) Maschenweite gesiebt. Das Gipspulver wurde in einen offenen Metallbehälter gegeben und eine Stunde lang in einen vorgeheizten Ofen mit 276,80 Grad C (530 Grad F) gestellt. Das sich ergebende Gips-Anhydrid wurde mit „Kalziumsulfat Halbhydrat„ beschriftet [missing word?] verwendet zur Präparierung von Proben zur Auswertung.
Es wurde eine Emulsion nach folgender Formel und Prozedur präpariert:
Fünfzehn Gramm (15g) Wachs der Marcus Oil & Chemical (Houston, Texas) NAT 155 (Sojawachs) wurde in eine 400 ml Sorvall^(R) (Norwalk, Connecticut) Edelstahlkammer gegeben und auf einer Elektrokochplatte geschmolzen, bis es klar war. Dem geschmolzenen Wachs wurde 1 g Polystepä F-5 Nonylphenol ethoxylated (12 Mol Ethylenoxid) (Stepan Company Northfield, Illinois) und 1g der 30-prozentigen KOH-Lösung hinzugefügt. Die Mischung wurde im geschmolzenen Zustand gehalten und 30 Min. gerührt. Getrennt davon wurden 50 g Leitungswasser zum Sieden gebracht. Das kochende Wasser wurde der heißen geschmolzenen Wachsmischung hinzugefügt und sofort in ein Sorvall^(R) Omni-Mixer Homogenisiergerät gesetzt, das mit einem Messerrotor-Rührwerk vom Modell Sorvall^(R) 17183 ausgerüstet war.
Nach 1 Min. 30 Sek. wurde die Kammer in klares Leitungswasser gesetzt und unter weiterem Rühren abkühlen gelassen. Nach dem Abkühlen auf Umgebungstemperatur sah die resultierende Emulsion flüssig und undurchsichtig aus. Diese Emulsion wurde als Sojawachs-Emulsion Nr. 4 bezeichnet.
Es wurden unter Verwendung der obigen Zutaten sechs Gipsproben nach folgenden Formeln präpariert:
Tabelle 1: Gipsformeln
Jede Probe wurde von Hand mit einer Glasstange gut gemischt, bis sie einheitlich war. Das Probenmaterial wurde in Plastikzylinder (Polyvinylchlorid, „PVC") mit einem inneren Nenndurchmesser von 38,1 mm (1 ½ Zoll) und 12,7 mmm (1/2 Zoll) Höhe gegeben. Die Zylinder wurden auf eine Glasplatte mit 6,35 mm (1/4 Zoll) gestellt. Überschüssiges Probenmaterial wurde entsorgt. Die Zylinder und Glasplatte wurden eine Stunde lang in einen Elektroofen gestellt, der auf 125,1 Grad C (257 Grad F) vorgeheizt war, um sie zu trocknen. Die Proben wurden aus dem Ofen genommen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen.
Die Wasserbeständigkeit der Proben wurde bewertet, indem ein Glasrohr mit einem inneren Nenndurchmesser von 1,6 mm (1/16 Zoll) bis an die Markierung bei 25,4 mm (1 Zoll) mit Wasser gefüllt wurde. Diese Wassersäule wurde dann auf die Probenfläche gestellt (wobei die Proben von einer Glasplatte gestützt wurden), und die zur Absorption des Was sers erforderliche Zeit wurde gemessen. Die Daten für die Wasserabsorptionsrate sind in Tabelle 1 dargestellt, was deutlich die gesteigerte Wasserbeständigkeit von Gips zeigt, die durch die Beimischung eines pflanzenbasierten Wachses im Vergleich zu den kein Wachs enthaltenden Kontrollproben hervorgerufen wurde. Beispiel 2. Auswirkung eines Pflanzenwachses in Pulverform auf die Feuchtigkeits-beständigkeit von Gips.
Eine Probe von Marcus Nat Wax 155 (Sojawachs) wurde in eine 400 ml Sorvall^(R) (Norwalk, Connecticut) Edelstahlkammer gegeben und gemahlen. Das gemahlene Wachs wurde durch ein Sieb mit ca. 190 mm (75 mesh) gesiebt.
Eine Probe Paraffinwachspulver (geliefert von Moore and Munger Corp.) mit einem Schmelzpunkt von 59,4 Grad C (139 Grad F) wurde präpariert, indem mit einer Rasierklinge dünne Scheiben vom Wachsblock geschabt wurden. Diese Späne wurden gefroren und dann zu Flocken mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1-3 mm pulverisiert.
Kalzinierter Gips wurde in einer 50 ml Glasflasche gewogen und trocken mit den angegebenen Mengen Trockenwachs (siehe Tabelle 2) vermischt. Es wurde dann Wasser hinzugefügt und mit einer Glasstange gemischt, bis eine gleichmäßig glatte Mischung erreicht war. Die Mischung wurde in runde PVC-Zylinder mit einem Innendurchmesser von 38,1 mm (1 ½ Zoll) und 12,7 mmm (1/2 Zoll) Höhe gegeben, die auf einer Glasplatte standen. Die PVC-Zylinder waren mit einer dünnen Schicht Silikon-Trennmittel (Nappa) ausgesprüht, bevor der Gipsschlamm eingefüllt wurde.
Die Proben wurden dann zum Trocknen eine Stunde lang bei 93,34 Grad C (200 Grad F) in einen Elektro-Laborofen mit Temperaturkontrolle gegeben.
Um die Wasserabsorption der Proben zu überprüfen, wurden die trockenen Gipszylinder aus den PVC-Behältern genommen und gewogen; die gewogenen Gipsproben wurden dann 2 Minuten lang in 50,8 mm (2 Zoll) Leitungswasser mit Raumtemperatur getaucht. Dieses Eintauchen bestand daraus, dass die Proben auf ein Sieb gestellt und in ein Wasserbad mit Raumtemperatur gestellt wurden. Die Proben wurden aus dem Wasserbad genommen, mit einem Papierhandtuch abgetupft, um überschüssiges Oberflächenwasser zu beseitigen und dann erneut gewogen; die Menge absorbierten Wassers wurde als Prozentsatz des ursprünglichen Gewichts berechnet.
Die folgende Tabelle (Tabelle 2) zeigt die Probenformeln und Ergebnisse der Wasserabsorptionstests, basierend auf dem Durchschnitt von zwei Experimenten.
Tabelle 2. Probenformeln und Wasserabsorption
Die Ergebnisse zeigen, dass die Wasserabsorptionsraten für aus Pflanzen gewonnene Wachse mit denen von Paraffinwachs vergleichbar sind (Tabelle 2, 2). Handelsüblich hergestellten wasserbeständigen Gipskartonplatten kann normalerweise Paraffinwachs in Mengen von 3-5% des Gipsgewichts beigefügt sein. Beispiel 3. Auswirkungen der Beifügung von Pflanzenwachs zu Gips: Festigkeitstest.
Um die Auswirkung der Beifügung von Pflanzenwachs zu Gips zu testen, wurden Gipsproben unter Verwendung der in Tabelle 3 (unten) dargestellten Formeln präpariert. Die Gipsschlämme wurden dann in einen Kanal aus extrudiertem Aluminium gegeben, um Probenstäbe von 8mm mal 8mm Querschnitt zu erzeugen, die dann in einen Schraubstock gespannt wurden und so eine auskragende Stange formten. Die Kraft wurde auf die auskragende Stange ca. 5mm vor dem Kragpunkt ausgeübt, bis das Objekt versagte. Die in Gramm gemessene Größe der Kraft wurde beim Versagen aufgezeichnet.
Tabelle 3 zeigt, dass das Hinzufügen von aus Pflanzen gewonnenem Wachs zu Gips keine negative Auswirkung auf die Festigkeit von Gips hat.
Tabelle 3. Auskrag-Festigkeitstest
Beispiel 4. Auswirkungen von aus Pflanzen gewonnenem Wachsen auf die Wasserbeständigkeit von Papiererzeugnissen: Wasserdampfdiffusionsrate.
Dampfdiffusion ist eine wichtige Eigenschaft von Beschichtungen auf Wachsbasis. Die Dampfdiffusionsrate gibt an, wie schnell Dampf die Wachsbeschichtung durchdringen und die Eigenschaften der darunter liegenden Schicht, wie z.B. Papier, verschlechtern würde. Bei Kartons, die Obst oder Gemüse enthalten, ist eine niedrige Dampfdiffusionsrate wünschenswert, da ein Überschuss an Feuchtigkeit zum Verderben von Obst und Gemüse führen würde. Geflügel wird oft in Gefrierkartons versandt, bei denen es sich normalerweise um wachsbeschichtete Wellpappekartons handelt (mit Wachs beschichtetes Packpapier), die mit Geflügel (oder anderen Lebensmitteln) gefüllt und dann schnell abgekühlt werden, oft durch Eintauchen in ein Eis/Wasserbad. Wenn das Papier nicht vor Wasser geschützt wäre, würde die Festigkeit des Kartons herabgesetzt, was die Verwendung dieser Art Kartons unpraktikabel machen würde.
In diesem Experiment wurde die Dampfdiffusionsrate durch eine modifizierte Methode nach ASTM D3833 getestet. Die Modifizierung erforderte die Verwendung von Klammern zur Sicherstellung der Haftung der Auskleidungspappe am Aluminiumgefäß. Die in Tabelle 6 zusammengefassten Ergebnise zeigen, dass die Sojabohnenwachs-Zusammensetzung Dampfdiffusionsraten erreichte, die mit denen des Kontrollpräparats (ein Wachs auf Erdölbasis) vergleichbar waren.

* Anzahl der Kohlenstoffatome:Anzahl der Doppelbindungen (so bezieht sich z.B. 18:2 auf Linolsäure, Palmitinsäure (16:0), Stearinsäure (18:0), Ölsäure (18:1), Arachinsäure (20:0) und Behensäure (22:0).)

* Anzahl der Kohlenstoffatome:Anzahl der Doppelbindungen (so bezieht sich z.B. 18:2 auf Linolsäure)

Claims

Eine Zusammensetzung, mit der die Wasserbeständigkeit eines Gipsprodukts erreicht wird; wobei diese Zusammensetzung aus einem hydrierten Pflanzenwachs besteht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Jodzahl zwischen 0 und ungefähr 30, einen Schmelzpunkt zwischen 49 Grad C (120 Grad F) und ca. 85 Grad C (185 Grad F) (Tropfpunkt nach Mettler) besitzt und in der das Wachs aus einer Gruppe gewählt wird, zu der Sojabohnen, Mais, Baumwollsamen, Raps, Canola, Sonnenblumen, Palmen, Palmenkerne, Kokosnuss, Cranbe, Leinsamen und Erdnüsse gehören; die Zusammensetzung wird dabei dem Gips in einer Menge hinzugefügt, die ausreichend dafür ist, um das Gipsprodukt wasserbeständig zu machen, und in der das Gipsprodukt ca. 1% Wachs bis ca. 15% Wachs enthält.
Eine wie in Anspruch 1 beschriebene Zusammensetzung, in der das Wachs im Prinzip zu mehr als ungefähr 90 Gew.-% aus Triglyceriden besteht, und in der die Triglyceride aus einer Fettsäure bestehen, wobei die Fettsäure ungefähr 8 bis 22 Kohlenstoffatome besitzt.
Eine wie in Anspruch 2 beschriebene Zusammensetzung, in der die Triglyceride zu zwischen ungefähr 50 Gew.-% bis 98 Gew.-% aus Stearinsäure bestehen.
Eine wie in Anspruch 2 beschriebene Zusammensetzung, in der das Wachs eine Jodzahl von ca. 1 bis ca. 10 hat.
Eine wie in Anspruch 1 beschriebene Zusammensetzung, in der das Wachs eine Jodzahl von ca. 2 bis ca. 5 hat.
Eine wie in Anspruch 4 beschriebene Zusammensetzung, bei der der Schmelzpunkt zwischen ca. 63 Grad C (145 Grad F) und ungefähr 73,9 Grad C (165 Grad F) liegt.
Eine wie in Anspruch 6 beschriebene Zusammensetzung, in der das Wachs Sojawachs ist, und in der das Sojawachs entweder als Wachs in fester Form oder als wässrige Emulsion hinzugefügt wird.
Eine Methode, mit der ein Gipsprodukt wasserbeständig gemacht wird, die aus folgenden Schritten besteht: Bildung einer Beigabe aus Gips und Wasser; Zufügung eines hydrierten Pflanzenwachses zu der Gips-Beigabe, wobei das Wachs aus einer Gruppe gewählt wird, zu der Sojabohnen, Mais, Baumwollsamen, Raps, Canola, Sonnenblumen, Palmen, Palmenkerne, Kokosnuss, Cranbe, Leinsamen und Erdnüsse gehören; wobei das Wachs sich dadurch auszeichnet, dass es eine Jodzahl zwischen 0 und ca. 30 und einen Schmelzpunkt zwischen ca. 49 Grad C (120 Grad F) und ca. 85 Grad C (185 Grad F) besitzt (Tropfpunkt nach Mettler), die Beigabe zwischen ein Paar Papierschichten gelegt wird, die Platten eines Gipsprodukts bilden; Erhitzen auf eine Temperatur zwischen ca. 93 Grad C (200 Grad F) bis ca. 149 Grad C (300 Grad F) und Trocknen lassen der aufgelegten Beigabe
Eine wie in Anspruch 8 beschriebene Methode, in der das Wachs der Gipsbeigabe in Form eines festen Wachses beigegeben wird.
Eine wie in Anspruch 9 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 1% Wachs bis ca. 15% Wachs enthält.
Eine wie in Anspruch 10 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 2% Wachs bis ca. 10% Wachs enthält.
Eine wie in Anspruch 11 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 3% Wachs bis ca. 6,5% Wachs enthält.
Eine wie in Anspruch 12 beschriebene Methode, in der das Wachs Sojawachs ist.
Eine wie in Anspruch 8, 9 bzw. 13 beschriebene Methode, in der das Wachs der Gips-Beigabe in einer Emulsion beigefügt wird.
Eine wie in Anspruch 14 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 1% Wachsemulsion bis ca. 20% Wachsemulsion enthält.
Eine wie in Anspruch 15 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 2% Wachsemulsion bis ca. 15% Wachsemulsion enthält.
Eine wie in Anspruch 16 beschriebene Methode, in der das Gipsprodukt ca. 8% Wachsemulsion bis ca. 13% Wachsemulsion enthält.
Eine wie in Anspruch 9 bzw. 14 beschriebene Methode, in der die Gips-Beigabe gebildet und in eine wasserbeständige Gipskartonplatte gelegt wird.
Eine wasserbeständige Gipskartonplatte mit einem Kern, der eine festgelegte Zusammensetzung hat, die durch in Anspruch 10 bzw. Anspruch 15 beschriebene Verfahren hergestellt wird.
Eine wie in Anspruch 8 bzw. 14 beschriebene Methode, zu der des Weiteren die Hinzufügung von einem oder mehr Materialien gehört, die aus der Gruppe gewählt werden, die durch aus Erdöl abgeleiteten Wachse, Paraffine, Fischer-Tropsch-Wachse, mikrokristalline Wachse, von Mineralien abgeleitete Wachse, Bitumen, Polyvinylalkohol und hydrophobe Agentien gebildet wird.