具有抗真菌特性的建筑材料的制作方法
【專利說明】具有抗真菌特性的建筑材料
[0001] 相關(guān)申請
[0002] 本申請基于且要求于2013年6月20日提交的美國臨時專利申請序號61/837, 532 的優(yōu)先權(quán)，通過援引將其并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 構(gòu)建墻壁和屏障的最常見方式之一包括使用無機壁板板料或片材比如石膏墻板， 常常簡單稱為〃墻板〃或〃干墻（drywall)"。墻板能夠構(gòu)造為用于內(nèi)部、外部和濕法應(yīng)用。 與常規(guī)濕硬膏劑方法相反，墻板的使用常常是希望的，原因是墻板的安裝成本通常比安裝 常規(guī)硬膏劑壁更低。
[0004] -般地，墻板常規(guī)地通過將煅燒石膏和其它材料的含水漿料核心封閉于兩大片板 覆蓋紙之間來制造。各種類型的覆蓋紙是本領(lǐng)域已知的，正如其它類型的鑲面材料。在石 膏漿料硬化（也即與含水漿料的水反應(yīng)）和干燥之后，將片材切割為標準的尺寸。
[0005] 許多建材產(chǎn)品比如墻板良好地適用于吸收水分。例如，水分能夠被鑲面材料吸收 并且還能夠被墻板的核心材料吸收。水分能夠被這些材料吸收，特別是在高濕度環(huán)境比如 在浴室和地下室中如此。由于偶然的溢出或由于管道中的泄漏或建筑外飾中的泄漏，這些 建材產(chǎn)品還能夠變潮濕。不幸地，即使是少量水分也能夠刺激許多霉菌有機體的生長。某 些霉菌有機體是形成孢子的真菌有機體，在它們成熟時噴出能夠有害影響室內(nèi)空氣品質(zhì)的 變應(yīng)原物質(zhì)。因而，在霉菌侵染發(fā)生在建筑或家居當中的情況下，其所有者一般不得不拆除 壁體并用新材料替換。
[0006] 過去已開發(fā)了各種不同抗霉菌劑，并且用于建材產(chǎn)品比如墻板當中。例如，在過去 巰氧吡啶已用來預防墻板上或中的霉菌生長。例如，抗霉菌墻板公開于U.S.專利公開號 2006/0171976, U.S.專利公開號2007/0082170和U.S.專利號6, 893, 752中，通過援引將 其全部并入本文。
[0007] 盡管在本領(lǐng)域中巰氧吡啶的使用已給生產(chǎn)抗霉菌生長的墻板帶來很大進展，仍然 需要進一步改善。例如，巰氧吡啶并非在預防形成孢子的真菌有機體是完全有效的和/或 巰氧吡啶可以傾向于隨時間降低活性。因而，本公開涉及在生產(chǎn)抗霉菌建材產(chǎn)品比如墻板 中的進一步改善。 發(fā)明概要
[0008] 本公開一般涉及用于建材產(chǎn)品的霉菌抑制性組合物，其含有巰氧吡啶和與之組合 的一種或多種增效劑。根據(jù)本公開，某些種類能夠充當巰氧吡啶在建材產(chǎn)品比如墻板中的 增效劑，使得巰氧吡啶不僅更有效而且還能夠延長巰氧吡啶的效力。
[0009] 在一種實施方式中，本公開涉及建材產(chǎn)品。建材產(chǎn)品包括核心，其包含石膏。核心 包括第一面和第二面和相反的面。至少一個表面層（facing layer)附著至核心的第一面、 第二面或第一面和第二面。表面層可以包含紙漿纖維基底，比如紙基底。按照本公開，建材 產(chǎn)品還包括霉菌抑制組合物。霉菌抑制組合物包含于至少一個表面層中，于核心中，或于核 心和表面層兩者當中。霉菌抑制組合物包括抗微生物劑，其包含巰氧吡啶。霉菌抑制組合 物還包含增效劑。增效劑改善抗微生物劑的有效性。
[0010] 增效劑可以包含任何適宜的化合物，其能夠增加巰氧吡啶的效力。增效劑例如可 以包含金屬螯合劑、長鏈脂族胺、胺氧化物表面活性劑，或其混合物。在一種實施方式中，增 效劑包含環(huán)庚三烯酚酮或環(huán)庚三烯酚酮復合物，比如鋅環(huán)庚三烯酚酮復合物。在備擇實施 方式中，增效劑可以包含銅鹽比如銅胺鹽。銅鹽例如可以包含乙醇胺銅。
[0011] 在又一實施方式中，增效劑可以包含油胺或十二烷基胺。在又一實施方式中，增效 劑可以包含脫氫乙酸（dehydroacetic acid)的金屬鹽螯合物。例如，增效劑可以包含脫氫 乙酸的鋅鹽。
[0012] 建材產(chǎn)品中存在的巰氧吡啶可以包含金屬巰氧吡啶比如吡硫翁鋅、吡巰翁鈉或其 混合物。
[0013] 巰氧吡啶可以呈顆粒、特別是小顆粒形式。例如，100%的顆粒可以具有小于5微 米的顆粒尺寸，而至少50%比如至少70%的顆粒具有小于1微米的顆粒尺寸。
[0014] 在備擇實施方式中，可以使用液體巰氧吡啶。
[0015] 疏氧吡啶可以以約50ppm至約10, OOOppm，比如約IOOppm至約5, OOOppm，比如約 500ppm至約3, 500ppm的濃度存在于建材產(chǎn)品的一種組分中。增效劑與疏氧吡啶的摩爾比 可以是約0. 5:1至約10:1，比如約1:1至約5:1，比如約2:1至約3:1。
[0016] 按照本公開處理的建材產(chǎn)品比如墻板能夠具有優(yōu)異的抗霉菌特性。例如，在根據(jù) ASTM試驗D3273測試，按照本公開處理的墻板能夠具有大于7、比如大于8、比如大于9的等 級評定，并且能夠甚至具有10的等級評定。
[0017] 下文更詳細地討論本公開的其它特征和方面。
[0018] 發(fā)明詳述
[0019] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的是，本文討論的僅是示范性實施方式的描述，而并不 期望限制本公開的更寬方面。
[0020] 目前，建筑材料比如墻板用巰氧吡啶復合物處理。巰氧吡啶復合物可以包含于核 心中以及由紙制成的表面層中。盡管巰氧吡啶具有優(yōu)異的抗霉菌特性，但是在某些實施方 式中，單獨的巰氧吡啶并不能夠符合目前用于評價抗真菌劑墻板的ASTM指南、特別是ASTM 試驗D3273。在這方面，本公開涉及用于建材產(chǎn)品的霉菌抑制性組合物，其比許多過去的配 制劑更有效。按照本公開，霉菌抑制組合物包含巰氧吡啶和與之組合的至少一種增效劑，由 此使得巰氧吡啶更有效和/或具有延長的效力。增效劑可以包含胺，金屬螯合劑比如鐵螯 合劑或銅螯合劑，銅鹽，表面活性劑，天然提取物等。
[0021] 巰氧吡啶比如巰氧吡啶復合物是良好的抗微生物劑。然而，微生物能夠隨時間對 巰氧吡啶解毒。本公開涉及在巰氧吡啶中包括增效劑以便使得解毒最小化。例如，金屬比 如鐵能夠是許多微生物比如霉菌的必需營養(yǎng)素。在一種實施方式中，增效劑包含能夠在環(huán) 境中存在的任意微生物周圍和內(nèi)部螯合鐵的化合物。采用金屬螯合劑比如鐵螯合劑能夠使 得有機體比如霉菌更虛弱從而更容易被巰氧吡啶攻擊。
[0022] 在備擇實施方式中，膜滲透劑可以與巰氧吡啶組合用于減弱微生物，以增強抗微 生物劑的活性。一種實施方式，膜滲透劑例如是長鏈胺比如長鏈脂族胺。
[0023] 按照本公開制備的霉菌抑制性組合物可以摻入任何適宜建筑產(chǎn)品比如墻板。在施 用至石膏或覆蓋石膏的表面層的情況下，抗微生物劑和增效劑的組合能夠以延長的時間段 抑制霉菌有機體生長。特別有優(yōu)勢的是，在根據(jù)ASTM試驗D3270測試時，本公開的霉菌抑 制組合物能夠展示獲得得分大于7、比如大于8、比如大于9、比如甚至得分為10的效力，其 中未觀察到可視的霉菌生長，即使墻板產(chǎn)品置于潮濕環(huán)境也是如此。
[0024] 如上文描述，墻板常規(guī)地通過將煅燒石膏和其它組分的含水漿料核心封閉在一個 或多個表面層之間來制備。表面層可以包含不同的物質(zhì)。在一種實施方式中，表面層含有 紙漿纖維。在這方面，表面層可以包含紙比如紙板。在備擇實施方式中，表面層可以包含淀 粉或淀粉層。在又一實施方式中，淀粉可以用來將含紙漿的表面層附著至核心物質(zhì)。
[0025] 用來制備墻板核心的漿料包含單獨或與各種其它物質(zhì)組合的煅燒石膏。在一種實 施方式中，例如，核心可以還包括填料物質(zhì)，粘合劑等。
[0026] 石膏一般天然地得自石膏巖。將石膏巖磨碎至希望的細度，然后進行煅燒。通過 加熱石膏巖進行煅燒以便除去水分和產(chǎn)生硫酸鈣半水合物。硫酸鈣半水合物，在與水混合 的情況下，將硬化并形成核心物質(zhì)。
[0027] 在生產(chǎn)墻板的情況下，煅燒石膏和其它組分的含水漿料能夠連續(xù)沉積在兩個表面 層之間。漿料能夠含有任何煅燒石膏，包括硫酸鈣半水合物，硫酸鈣硬石膏（anhydrite)或 兩者。硫酸鈣半水合物能夠產(chǎn)生至少兩種晶型，α和β形式。可以使用β或α硫酸鈣 半水合物。
[0028] 在某些實施方式中，添加劑被包括在石膏漿料中，以修飾最終產(chǎn)品的一種或多種 特性。所述添加劑能夠包括淀粉，消泡劑，表面活性劑，分散劑等。所述添加劑能夠包括萘 磺酸鹽/酯和蠟乳液。還可以存在硬化促進劑，其包括將硫酸鈣二水合物與糖共同研磨并 加熱至250° F(121°C )使糖焦糖化。
[0029] 在某些實施方式中，三偏磷酸鹽化合物能夠加至石膏漿料以增強產(chǎn)品的強度并減 少硬化石膏的疲軟。優(yōu)選，三偏磷酸鹽化合物的濃度是約〇. 1%至約2. 0%，按煅燒石膏的 重量計。示范性三偏磷酸鹽包括三偏磷酸鹽的鈉、鉀或鋰鹽。
[0030] 此外，石膏組合物任選地能夠包括淀粉比如預膠化淀粉或酸改性的淀粉。預膠化 淀粉的包含增加硬化且干燥的石膏鑄件的強度和在增加水分（例如是指升高的水：煅燒石 膏比率）的條件下最小化或避免紙脫層的風險。預膠化淀粉能夠加至混合物用來形成硬化 石膏組合物，從而其以硬化石膏組合物的約〇. 5 %至約10 %重量百分比的量存在。
[0031] 石膏板料的厚度一般為大于1/8英寸。石膏板料的厚度能夠是約3/8英寸（9. 5mm) 至約2英寸（51mm)，約3/4英寸（19mm)至約11/4英寸（32mm)或約1/2英寸（13mm)至約 1 英寸（25mm)。
[0032] 按照本公開，霉菌抑制性組合物可以施用至含水漿料以產(chǎn)生墻板核心，其可以施 用至表面層之一、可以施用至兩個表面層或可以施用至表面層和核心兩者。按照本公開，霉 菌抑制組合物一般地包含巰氧吡啶和與之組合的一種或多種增效劑。如本文所用，巰氧吡 啶包括疏氧啦啶鹽，和特別是疏氧啦啶的多價金屬鹽。例如，疏氧啦啶鹽能夠形成自多價金 屬比如鎂，鋇，鉍，鍶，銅，鋅，鎘，鋯及其混合物。
[0033] 巰氧吡啶已知為數(shù)種名稱，包括2巰基吡啶-N-氧化物；2-吡啶硫醇-1-氧化物 (CAS登錄號1121-31-9) ;1_羥基吡啶-2-硫酮和1羥基-2(1H)-吡啶硫酮（CAS登錄號 1121-30-8)。鈉衍生物（C5H 4NOSNa)稱為吡巰翁鈉（CAS登錄號3811-73-2)。巰氧吡啶鹽 可商購自 Arch Chemicals，Inc.，比如鈉 OMADINE 或鋅 OMADINE。
[0034] 巰氧吡啶可以以不同形式加至建材產(chǎn)品。在一種實施方式中，例如巰氧吡啶可以 包含含水分散液，比如含有吡硫翁鋅的含水分散液。巰氧吡啶可以作為顆粒和特別小的顆 粒包含于含水分散液中。例如，顆粒能夠具有這樣的顆粒尺寸，其中100%的顆粒具有小于 約5微米的顆粒尺寸和至少約50%的顆粒比如至少