复合石膏板及其相关方法技术

本申请涉及复合石膏板及其相关方法。本文公开了一种复合石膏板，其包含板芯和实质性厚度(例如，至少约0.02英寸)的富集层。富集层包含比板芯高的增强添加剂重量百分数。板芯具有比富集层的厚度大的厚度并形成板体积的大部分。富集层具有比板芯的密度高的密度(例如，高至少约1.1倍)。还公开了一种制备复合石膏板的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
复合石膏板及其相关方法
[0001]与相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请是优先权日为2015年6月24日、专利技术名称为“复合石膏板及其相关方法”的中国专利技术专利申请第201680046161.1号(相应的国际申请号为PCT/US2016/038737)的分案申请。
[0003]本专利申请要求于2015年6月24日提交的美国临时专利申请号62/184,060和于2016年2月2日提交的美国临时专利申请号62/290,361及于2016年6月17日提交的美国专利申请号15/186,176、于2016年6月17日提交的美国专利申请号15/186,212、于2016年6月17日提交的美国专利申请号15/186,232和于2016年6月17日提交的美国专利申请号15/186,257的优先权，这些临时专利申请和专利申请以引用的方式并入本文。


[0004]本申请涉及复合石膏板及其相关方法。

技术介绍

[0005]凝固石膏(即，二水合硫酸钙)是一种众所周知的材料，其被用于许多产品中，包括用于建筑施工和装修的面板及其他产品。一种这样的面板(常被称为石膏板)呈凝固石膏芯夹在两个覆盖片材(例如，纸面的板)之间的形式并通常用于建筑物的内墙和天花板的干墙施工中。在芯的任一侧上，常常在纸
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芯界面处，可包含一个或多个致密的层(常被称为“撇渣面层”)。
[0006]在板的制造过程中，将灰泥(即，呈半水合硫酸钙和/或无水硫酸钙形式的煅石膏)、水和视情况其他成分在通常如本领域中所用术语的销式混合器(pin mixer)中混合。形成浆料并然后从混合器泄放到移动的传送带上，传送带承载有已经施加(通常在混合器的上游)撇渣面层之一(如果存在的话)的覆盖片材。浆料被铺展在纸上(纸上任选地包含有撇渣面层)。借助于例如成形板或类似物，向浆料上施加另一个具有或不具有撇渣面层的覆盖片材以形成具有所需厚度的夹层结构。浇铸混合物并通过煅石膏与水的反应形成结晶水合石膏(即，二水合硫酸钙)的基质来让其硬化以形成凝固(即，再水合的)石膏。正是煅石膏的所需水合允许凝固石膏晶体的互锁基质的形成，从而赋予产品中的石膏结构以强度。需要加热(例如，在窑中)以赶走剩余的游离(即，未反应的)水而产生干燥的产物。
[0007]赶出的多余的水表明系统效率低下。需要能量输入来去除水，并减慢制造过程来适应干燥步骤。然而，减少系统中的水量而不削弱石膏板(例如商业石膏板产品)的其他关键方面已被证明是非常困难的，所述其他关键方面包括板重量和强度。
[0008]另一挑战在于在保持强度的同时减轻石膏板的重量。板的强度的一个量度为“耐拔钉性”，有时简称为“拔钉性”。为了减轻板的重量，可向浆料中引入发泡剂以在最终产品中形成空气空隙。在石膏板总成(envelope)中用空气代替实心体将减轻重量，但实心体的缺失也会导致强度更小。补偿强度的损失是本领域中减重努力中的重大障碍。
[0009]应理解，该背景描述是本专利技术人给出以帮助读者的，而不应视为指现有技术，也不
应视为指出任何所指出的问题自身在本领域中是理解的。虽然所描述的原理在一些方面和实施方案中可缓解其他系统中固有的问题，但是应理解，受保护的创新的范围由附随的权利要求书限定，而不由要求保护的专利技术解决本文提及的任何特定问题的能力限定。

技术实现思路

[0010]在一个方面，本公开提供了一种复合石膏板。所述复合板包含板芯，所述板芯包含由至少水、灰泥和任选地增强添加剂形成的凝固石膏。所述板芯限定呈相对关系的第一和第二芯面以及富集层。所述富集层以与第一芯面粘结的关系设置。所述富集层由增强添加剂、水和例如胶结材料(如灰泥)形成以在连续结晶基质中形成水合胶结材料如凝固石膏。增强添加剂优选在富集层中比在板芯中更富集(以重量百分数计)。如本文所用，增强添加剂在用于形成富集层的浆料中比在用于形成板芯的浆料中“更富集”(或该术语的变型)的任何提及包括以下情况：(a)富集层和板芯均由增强添加剂形成，和(b)富集层由增强添加剂形成，但板芯含零含量或不含增强添加剂。
[0011]富集层具有比板芯的密度高至少约1.1倍的密度，并在一些实施方案中具有约0.02英寸(约0.05cm)至约0.2英寸(约0.5cm)的厚度。板芯优选具有比富集层的厚度大的厚度。增强添加剂包括如本文所述的赋予强度的添加剂，其有助于产生如本文所述的所需强度性质。
[0012]由比在板芯浆料中所含含较高重量百分数的增强添加剂的富集层浆料形成的板将允许一个或多个效率或工艺有益效果。例如，通过使增强添加剂集中于形成较小厚度的较小重量部分(即，富集层)而在形成较大厚度的较大重量部分(即，板芯)时使用较少或不使用增强添加剂，板中增强添加剂的总用量可减少。令人惊奇并出人意料的是，由较高重量百分数的增强添加剂形成的富集层能够在整个板芯上分配所需的所得性质，使得板展现出强度性质。结果，板芯可由较少的增强添加剂总量制成，并且在一些实施方案中可比常规的板芯轻且不如常规的板芯致密。继而，总板重量可随板的大重量部分(即，芯)中密度的减小而减轻。
[0013]就一些增强添加剂如某些预胶化淀粉而言，它们可能需要浆料中的水，即它们将增大水需求量。通过减少用于形成板芯的浆料中增强添加剂的量，在一些实施方案中，可减少用于形成芯的浆料中的水需求量。因此，例如，可减少制备板时的总体用水量，由于系统中使用较少的水使得较少的水需要通过在窑中加热来赶走，故这可进一步提高效率。结果，生产线速度可得到改进并且干燥成本可降低。
[0014]复合石膏板可在所需密度的范围内。在一些实施方案中，板可以超轻的重量制成，如以约33pcf或更小的板密度制成。应理解，板重量是密度和厚度的函数。因此，如本领域中应理解，密度可用作板重量的量度。可实现这样的超轻重量而不削弱所需的强度性质。例如，在一些实施方案中，根据ASTM C473
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10方法B，复合石膏板可展现出至少约65磅力(例如，至少约72磅力、至少约77磅力等)的耐拔钉性。
[0015]在另一个方面，本公开提供了一种制造复合石膏板的方法。该方法包括制备包含水和增强添加剂的富集层浆料。富集层浆料还可包含基础材料(如胶结材料)以赋予例如质量和密度的主要来源，例如，可水合形成凝固石膏的互锁基质的灰泥。以与第一覆盖片材粘结的关系施加富集层浆料以形成具有第一面和第二面的富集层。富集层的第一面面向第一
覆盖片材。所述方法还包括混合至少水、灰泥和任选地增强添加剂以形成板芯浆料。以与富集层粘结的关系施加板芯浆料以形成板芯。板芯具有第一面和第二面，其中第一板芯面面向富集层第二面。以与第二板芯面粘结的关系施加第二覆盖片材以形成板前体。干燥板前体以形成板。当板芯浆料含有增强添加剂时，富集层浆料含有比板芯浆料高的重量百分数的增强添加剂。在一些实施方案中，富集层具有约0.02英寸(约0.05cm)至约0.2英寸(约0.5cm)的厚度。当干燥时，板芯具有比富集层的厚度大的厚度。
[0016]在另一个方面，本公开提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合石膏板，所述复合石膏板包含：(a)板芯，所述板芯包含由至少水、灰泥和增强添加剂形成的凝固石膏，所述增强添加剂包含强度增强淀粉，所述芯限定第一芯面；和(b)富集层，所述富集层由至少水、灰泥和所述增强添加剂形成，所述富集层以与所述第一芯面粘结的关系设置，所述富集层的干密度比所述板芯的干密度高至少约1.1倍；其中：(i)所述增强添加剂在形成所述富集层时以比在形成所述板芯时高的浓度包含，(ii)所述富集层的干燥厚度是约0.02英寸(约0.05cm)至约0.09英寸(0.23cm)；(iii)所述板芯具有为所述富集层的干燥厚度的5倍至35倍的干燥厚度，(iv)根据ASTM C473
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10方法B，所述板具有至少68磅(302N)力的耐拔钉性，和(v)所述板具有33pcf(530kg/m3)或更小的密度。2.一种复合石膏板，所述复合石膏板包含：(a)板芯，所述板芯包含由至少水、灰泥和任选地增强添加剂形成的凝固石膏，所述增强添加剂包含强度增强淀粉，所述芯具有干密度和干燥厚度，所述芯限定呈相对关系的第一和第二芯面；和(b)富集层，所述富集层由至少水、灰泥和所述增强添加剂形成，所述增强添加剂包含强度增强淀粉，所述富集层以与所述第一芯面粘结的关系设置，所述富集层的干密度比所述板芯的干密度高至少约1.1倍；其中：(i)当在形成所述芯时存在所述增强添加剂时，所述富集层由为在形成所述板芯时所用至少2.5倍的所述增强添加剂形成，(ii)所述板芯具有30pcf(480kg/m3)或更小的干密度，(iii)所述板芯的干燥厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：发明
国别省市：