包含矿物填料的组合物、面板和片材以及其生产方法技术

提供了石膏面板、片材和多层片材以及其制备方法。例如，提供了纤维素长丝增强的石膏面板、片材和多层片材以及其制备方法。例如，在此类石膏面板、片材和多层片材中，石膏与纤维素长丝结合以加强石膏面板、片材和多层片材。纤维素长丝增强的石膏面板可以是例如包括蜂巢状结构或波状结构的芯。还提供了包含纤维素长丝和CaSO

Composition comprising mineral filler, panel and sheet, and process for producing the same

Gypsum panels, sheets and multilayer sheets are provided and methods of making the same are provided. For example, a gypsum panel, sheet and multilayer sheet reinforced with cellulose filaments are provided and methods of making the same are provided. For example, in such gypsum panels, sheets, and multilayer sheets, gypsum combines with cellulose filaments to strengthen gypsum panels, sheets, and multilayer sheets. A reinforced plasterboard with a cellulose filament can be, for example, a core comprising a honeycombed structure or a wavelike structure. Cellulose filaments and CaSO are also provided

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含矿物填料的组合物、面板和片材以及其生产方法本申请要求2014年10月10日提交的美国临时申请62/062,614的优先权，该临时申请通过引用整体结合在此。本披露涉及石膏面板、片材和多层片材以及其制备方法。例如，本披露涉及纤维素长丝增强的石膏面板、片材和多层片材以及其制备方法。例如，CaSO4·2H2O(石膏)晶体与纤维素长丝结合，以加强石膏面板、片材或多层片材。例如，纤维素长丝增强的概念可以用于石膏面板的表皮和/或芯，用于具有泡沫芯部分的轻量石膏面板，或者用于制造新型面板所使用的蜂巢状或波状结构。本披露还涉及包含纤维素长丝和CaSO4·2H2O的含水悬浮液。在建筑工业中，墙板例如也称为灰泥板、干式墙、石膏板和/或以商标灰泥板或板销售，该墙板典型地由内插在可称为例如表面纸、面/饰面纸(face/facingpaper)、无纸、表皮、壳体或外罩的两个饰面层之间。常规石膏板中的成分是例如石膏(8.326kg/m2；1.705lb/ft2；85重量％)、纸(0.981kg/m2；0.201lb/ft2；10重量％)、添加剂(0.294kg/m2；0.060lb/ft2；3重量％)以及淀粉(0.196kg/m2；0.040lb/ft2；2重量％)。用于生产这些原材料的每一种的数据来自U.S.LCI数据库和SimaPro二者。干式墙例如可用作内墙的阻燃面板和/或住宅建筑物和/或商业建筑物中的天花板，并且例如由于其较低制造和安装成本以及易于修复，所以已替换老旧的湿灰泥(plaster)墙技术。然而，干式墙的可能例如是一个缺点的已知性质是其重量。例如，1/2”干式墙的标准4’-乘以-8’片材可称重超过约50磅(23kg)并且用于例如实现防火等级的干式墙的5/8”片材典型地称重超过约70磅(32kg)。取决于其尺寸，特殊类型的干式墙(包括抗湿性产品)通常甚至是更重的。干式墙的另一个已知的潜在缺点在于它并不像灰泥一样有弹性的，使得例如在弯曲表面上的安装可能是有挑战性的。而且，干式墙更薄并且具有灰泥所没有的接头，该干式墙典型地比灰泥更易于有凹痕和孔。用于生产石膏墙板的某些已知方法总体上例如通过T.米切尔森(T.Michelsen)“建筑材料(调查)(BuildingMaterials(Survey))”，化学工艺百科全书(EncyclopediaofChemicalTechnology)，(1992，第4版)，第21卷，第621-24页进行描述。硫酸钙的基本化学例如通过A.兰吉雅(A.Lancia)等人，“硫酸钙(CalciumSulfate)”，化学工艺百科全书(2004，第5版，第4卷，第581-602页，约翰·威利父子出版社(JohnWiley&Sons)，霍博肯(Hoboken)，新泽西州(NJ))介绍。用于生产石膏墙板的已知方法包括将由含水浆液制成的实心石膏芯夹在两个饰面材料片材例如重纸之间，该含水浆液由半水硫酸钙(例如也称为煅烧石膏、灰泥或熟石膏)制备。在某些已知的方法中，通过将由煅烧石膏和其他成分制备的含水浆液连续沉积到两个饰面片材之一上并且然后使第二个饰面片材与石膏浆液的自由面接触以形成夹层状结构，以高速度连续地制造石膏墙板。总体上，多种多样的天然或合成的煅烧石膏可以用于制备插入在两个表皮之间的石膏悬浮液。用于制造石膏墙板的芯组合物的常规工艺最初包括在高速混合装置中将干燥成分预先混合。干燥成分可以包括半水硫酸钙、加速剂以及粘合剂(例如，淀粉)。然后例如在叶式混合器装置中将干燥成分与一部分含水芯组合物混合在一起。湿润部分可以包含第一组分，该第一组分包含例如水、纸浆以及任选地流变改性剂和缓凝剂的混合物。纸浆溶液提供形成芯组合物的石膏浆液的水的主要部分。第二湿润组分可以包含例如泡沫和其他常规添加剂(如果需要的话)的混合物。总共，干燥部分和湿润部分包含形成芯组合物的含水石膏浆液。在芯组合物已凝固(即，与含水悬浮液中存在的水反应)和干燥之后，将所形成的片材切割成标准大小。在凝固和干燥之后硬化物的机械性能例如大部分取决于针状物和板形式的水合半水化物的生长和互锁晶体；晶体形态可以经由水合条件的变化并且通过芯组合物中化学添加剂的存在或不存在来改变，如辛格(Singh)等人(晶体生长和材料的表征的进展(ProgressinCrystalGrowthandCharacterizationofMaterials)，53,57-77,2007)所教授的。使用石膏墙板面板制成的墙和天花板典型地通过例如使用钉子或螺钉将墙板面板固定到结构件来构造，该结构件诸如常常称为“墙骨”的钢材或木材的垂直取向和水平取向的片。石膏夹层组件的芯已面临许多不同的材料，包括但不限于纸和玻璃纤维毡。最常见的墙板是通过将由煅烧石膏和其他组分制备的含水浆液制成的芯插入在两个板封面纸片材之间来产生的。用于石膏墙板的基于纤维素的纸加工和特征在例如龙(Long)的美国专利号4,459,272和许(Xu)等人的美国专利号8,034,203中披露。这些专利例如教授了各种类型的封面纸或饰面纸如马尼拉(Manila)和再循环的报纸和/或旧瓦楞纸箱适用于特定应用。无纸干式墙是一种更新型干式墙，它使用一个或多个表皮和/或芯的玻璃纤维代替木浆，以便减少霉菌生长，同时使得它更耐弯折、裂隙以及凹痕。此类干式墙的实例包括例如在克瑙夫(Knauf)等人的美国专利号3,993,822和柯里尔(Currier)的美国专利号7,989,370中披露的那些干式墙。然而，由于二氧化硅的密度高于木材成分的密度，所以此类干式墙可能例如比具有基于纤维素的饰面的那些干式墙更重并且更难以安装和完成。标称厚度为1/2英寸的常规石膏墙板典型地被制备为每1,000平方英尺(MSF)板约1600至约1800磅(每一千平方米约7,800kg至约8,300kg)。这对应于约38至约43磅/平方英尺(约0.61至约0.69g/cm3)的板密度。已做出许多现有尝试，以经由改变面板的表层和/或芯的组成来加强并加亮传统的墙板产品，但是例如，这常常以成本增加和/或成品性能降低为代价。已做出努力来制备轻量石膏面板，例如以便加速并促进干式墙的安装和处理和/或减少运输成本。制备轻量面板的策略通过多种方法减小芯的密度。然而，这例如可能是以芯强度显著减弱为代价。轻量或低密度石膏墙板例如通过将气泡夹带到石膏板芯浆液中并添加发泡表面活性剂来产生。然而，较低密度通常通过牺牲例如强度来获得。玻璃纤维和/或有机聚合物已添加到石膏中，以提高或补偿这些低密度石膏板的强度损失。不幸的是，这些合成产品可引起例如大量额外成本和/或对环境的污染。为了减小芯的密度并因此减小石膏墙板的总体重量，最广泛使用的已知方法涉及将含有夹带的空气的预先生成的泡沫引入到石膏浆液中。此类墙板的实例包括例如在苏西奇(Sucech)的美国专利号5,643,510和余(Yu)等人的美国专利号7,731,794和RE44,070中披露的那些墙板。石膏墙板的密度(以及因此的重量)可以减小的程度通常是有限的，例如通过墙板在钉拉测试中的性能，即将板拉到钉头部的板所需要的力的量。石膏中空气的体积分数通常是有限的，因为当空气的量增加超过某一水平时墙板芯的强度减小。同样，当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含纤维素长丝和CaSO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.10 US 62/062,6141.一种包含纤维素长丝和CaSO4·2H2O的片材，所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约0.1％的纤维素长丝。2.如权利要求1所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约1％的纤维素长丝。3.如权利要求2所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约5％的纤维素长丝。4.如权利要求2所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约15％的纤维素长丝。5.如权利要求2所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约25％的纤维素长丝。6.如权利要求1所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计约0.1％至约50％的纤维素长丝。7.如权利要求2所述的片材，其中所述片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计约5％至约30％的纤维素长丝。8.如权利要求1至7中任一项所述的片材，其中所述片材包含基于该片材的总干重，至少约50重量％的CaSO4·2H2O。9.如权利要求1至7中任一项所述的片材，其中所述片材包含基于该片材的总干重，至少约80重量％的CaSO4·2H2O。10.如权利要求1至7中任一项所述的片材，其中所述片材包含基于该片材的总干重，约50重量％至约95重量％的CaSO4·2H2O。11.如权利要求1至7中任一项所述的片材，其中所述片材包含基于该片材的总干重，约70重量％至约85重量％的CaSO4·2H2O。12.如权利要求1至11中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约60g/m2的基本重量。13.如权利要求1至11中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约200g/m2的基本重量。14.如权利要求1至11中任一项所述的片材，其中所述片材具有高达约2000g/m2的基本重量。15.如权利要求1至11中任一项所述的片材，其中所述片材具有约60g/m2至约2400g/m2的基本重量。16.如权利要求1至15中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约0.5g/cm3的密度。17.如权利要求1至15中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约0.8g/cm3的密度。18.如权利要求1至15中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约1g/cm3的密度。19.如权利要求1至15中任一项所述的片材，其中所述片材具有约0.5g/cm3至约0.8g/cm3的密度。20.如权利要求1至15中任一项所述的片材，其中所述片材具有约0.9g/cm3至约1.3g/cm3的密度。21.如权利要求1至20中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约0.05mm的厚度。22.如权利要求1至20中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约0.15mm的厚度。23.如权利要求1至20中任一项所述的片材，其中所述片材具有至少约0.2mm的厚度。24.如权利要求1至20中任一项所述的片材，其中所述片材具有约0.15mm至约0.40mm的厚度。25.如权利要求1至20中任一项所述的片材，其中所述片材具有约0.20mm至约0.35mm的厚度。26.如权利要求1至25中任一项所述的片材，其中所述片材当根据TAPPIT494om–01测量时具有至少约2N·m/g的拉伸指数。27.如权利要求1至25中任一项所述的片材，其中所述片材当根据TAPPIT494om–01测量时具有至少约10N·m/g的拉伸指数。28.如权利要求1至25中任一项所述的片材，其中所述片材当根据TAPPIT494om–01测量时具有至少约14N·m/g的拉伸指数。29.如权利要求1至25中任一项所述的片材，其中所述片材当根据TAPPIT494om–01测量时具有从约1N·m/g至约20N·m/g的拉伸指数。30.如权利要求1至25中任一项所述的片材，其中所述片材当根据TAPPIT494om–01测量时具有从约10N·m/g至约14N·m/g的拉伸指数。31.如权利要求1至30中任一项所述的片材，其中所述片材并不具有取向。32.如权利要求1至30中任一项所述的片材，其中所述片材具有机器方向(MD)取向或横向方向(CD)取向。33.如权利要求1至30中任一项所述的片材，其中所述片材具有机器方向(MD)取向。34.如权利要求1至30中任一项所述的片材，其中所述片材具有横向方向(CD)取向。35.如权利要求1至34中任一项所述的片材，其中所述片材是呈卷的形式。36.如权利要求1至35中任一项所述的片材，其中所述片材已在造纸机上制成。37.如权利要求36所述的片材，其中该造纸机的速度设定在约100m/分钟至约2000m/分钟。38.如权利要求1至34中任一项所述的片材，其中所述片材已在手抄纸机上制成。39.如权利要求1至34中任一项所述的片材，其中所述纤维素长丝具有从约200μm至约2mm的平均长度。40.如权利要求1至39中任一项所述的片材，其中所述纤维素长丝具有从约30nm至约500nm的平均宽度。41.如权利要求1至40中任一项所述的片材，其中所述纤维素长丝具有从约200至约5000的平均纵横比。42.至少一种如权利要求1至41中任一项所定义的片材在多层片材的制造中的用途。43.至少一种如权利要求1至41中任一项所定义的片材在石膏面板的制造中的用途。44.一种包含纤维素长丝和CaSO4·2H2O的多层片材，所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约0.1％的纤维素长丝。45.如权利要求44所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约1％的纤维素长丝。46.如权利要求45所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约5％的纤维素长丝。47.如权利要求45所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计至少约20％的纤维素长丝。48.如权利要求44所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计约0.1％至约50％的纤维素长丝。49.如权利要求45所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于这些纤维素长丝和该CaSO4·2H2O的总重量，按重量计约5％至约35％的纤维素长丝。50.如权利要求44至49中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于该多层片材的总干重，至少约50重量％的CaSO4·2H2O。51.如权利要求44至49中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于该多层片材的总干重，至少约70重量％的CaSO4·2H2O。52.如权利要求44至49中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于该多层片材的总干重，至少约90重量％的CaSO4·2H2O。53.如权利要求44至49中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材包含基于该多层片材的总干重，约60重量％至约90重量％的CaSO4·2H2O。54.如权利要求44至53中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约60g/m2的基本重量。55.如权利要求44至53中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约200g/m2的基本重量。56.如权利要求44至53中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约5000g/m2的基本重量。57.如权利要求44至53中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有约200g/m2至约25,000g/m2的基本重量。58.如权利要求44至57中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少2个层。59.如权利要求44至57中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少5个层。60.如权利要求44至57中任一项所述的多层片材，其中所述片材具有至少10个层。61.如权利要求44至57中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有从2个层至50个层。62.如权利要求44至61中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约1.0g/cm3的密度。63.如权利要求44至61中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约1.3g/cm3的密度。64.如权利要求44至61中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有约1.0g/cm3至约1.5g/cm3的密度。65.如权利要求44至64中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约0.1mm的厚度。66.如权利要求44至64中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约1.0mm的厚度。67.如权利要求44至64中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有至少约2.0mm的厚度。68.如权利要求44至64中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有约0.2mm至约10mm的厚度。69.如权利要求44至64中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有约1/4英寸(约6.4mm)、约3/8英寸(约9.5mm)、约1/2英寸(约12.7mm)、约5/8英寸(约15.9mm)或约1英寸(约25.4mm)的厚度。70.如权利要求44至69中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材并不具有取向。71.如权利要求44至69中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有机器方向(MD)取向或横向方向(CD)取向。72.如权利要求44至69中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有机器方向(MD)取向。73.如权利要求44至69中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有横向方向(CD)取向。74.如权利要求44至73中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD790测量时具有至少约5MPa的挠曲强度。75.如权利要求44至73中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD790测量时具有至少约10MPa的挠曲强度。76.如权利要求44至73中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD790测量时具有至少约20MPa的挠曲强度。77.如权利要求44至73中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD790测量时具有从约5MPa至约35MPa的挠曲强度。78.如权利要求44至77中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材具有从约10MPa/gcm-3至约15MPa/gcm-3的挠曲强度。79.如权利要求44至78中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有至少约5MPa的拉伸强度。80.如权利要求44至78中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有至少约10MPa的拉伸强度。81.如权利要求44至78中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有从约5MPa至约30MPa的拉伸强度。82.如权利要求44至81中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有至少约200MPa的拉伸模量。83.如权利要求44至81中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有至少约400MPa的拉伸模量。84.如权利要求44至81中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材当根据ASTMD638测量时具有从约200MPa至约600MPa的拉伸模量。85.如权利要求44至84中任一项所述的多层片材，其中所述纤维素长丝具有从约200μm至约2mm的平均长度。86.如权利要求44至84中任一项所述的多层片材，其中所述纤维素长丝具有从约30nm至约500nm的平均宽度。87.如权利要求44至86中任一项所述的多层片材，其中所述纤维素长丝具有从约200至约5000的平均纵横比。88.如权利要求44至87中任一项所述的多层片材，其中所述多层片材中的所述片材已在造纸机或手抄纸机上制成。89.如权利要求1至88中任一项所述的片材，其中所述片材是波状片材。90.一种石膏面板，该石膏面板包含一个第一多层片材、一个第二多层片材和一个芯，该芯包括夹在所述第一多层片材与所述第二多层片材之间的蜂巢状或波状结构，所述第一多层片材、所述第二多层片材和所述蜂巢状或波状结构各自包含纤维素长丝和CaSO4·2H2O。91.如权利要求90所述的石膏面板，其中所述第一多层片材包括根据权利要求44至88中任一项所述的多层片材，基本上由该多层片材组成或者由该多层片材组成。92.如权利要求90或91所述的石膏面板，其中所述第一多层片材是饰面片材并且具有从2个至10个层。93.如权利要求90至92中任一项所述的石膏面板，其中所述第二多层片材包括根据权利要求44至89中任一项所述的多层片材，基本上由该多层片材组成或者由该多层片材组成。94.如权利要求90至92中任一项所述的石膏面板，其中所述第二多层片材是背面片材并且具有从2个至5个层。95.如权利要求90至94中任一项所述的石膏面板，其中所述蜂巢状或波状芯包括根据权利要求1至43中任一项所述的片材，基本上由该片材组成或者由该片材组成。96.如权利要求90至95中任一项所述的石膏面板，其中所述蜂巢状或波状芯包括根据权利要求44至89中任一项所述的多层片材，基本上由该多层片材组成或者由该多层片材组成。97.如权利要求96所述的石膏面板，其中所述多层片材具有2个层。98.如权利要求90至97中任一项所述的石膏面板，其中所述石膏面板的密度小于约0.45g/cm3。99.如权利要求90至97中任一项所述的石膏面板，其中所述石膏面板的密度小于约0.40g/cm3。100.如权利要求90至97中任一项所述的石膏面板，其中所述石膏面板的密度小于约0.35g/cm3。10...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·多里斯，贲玉霞，安巧芝，A·多里斯，王晓宇，
申请(专利权)人：FP创新研究中心，
类型：发明
国别省市：加拿大,CA