轻量的降低密度的耐火石膏面板制造技术

本发明专利技术提供了一种包括高膨胀蛭石的降低重量且降低密度的石膏面板，其具有的耐火能力至少可相比于(如果不优于)具有大得多的石膏含量、重量和密度的商用耐火石膏面板的耐火能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种包括高膨胀蛭石的降低重量且降低密度的石膏面板，其具有的耐火能力至少可相比于(如果不优于)具有大得多的石膏含量、重量和密度的商用耐火石膏面板的耐火能力。【专利说明】轻量的降低密度的耐火石膏面板相关申请的交叉引用本专利申请要求2011年2月25日提交的题为“Lightweight, Reduced DensityFire Rated Gypsum Panels (轻量的密度降低的耐火石膏面板)”的美国临时专利申请N0.61/446，941的优先权，所述申请以全文引用方式并入本文。
本公开通常涉及具有改进的隔热性质、耐热收缩性和耐火性的降低重量和密度的石骨面板。
技术介绍
在建筑和其他建造应用中通常所用的石膏面板(如石膏墙板或天花板面板)通常包括具有纸、玻璃纤维或其他合适材料的覆盖片材的石膏芯。石膏面板通常通过如下方式制得:混合煅烧石膏或“灰泥”与水和其他成分以制备用于形成面板芯的浆料。如本领域通常理解，灰泥主要包括一种或多种形式的煅烧石膏，即经受脱水(通常通过加热)以形成无水石膏或半水石膏(CaSO4.1/2 H2O)的石膏。煅烧石膏可包括来自天然或合成来源的β半水合硫酸钙、α半水合硫酸钙、水溶性硫酸钙无水石膏，或这些的任意者或全部的混合物。当被引入浆料中时，煅烧石膏开始水合过程，所述水合过程在形成石膏面板的过程中完成。当所述水合过程适当地完成时，其产生多种结晶形式的凝固石膏二水合物(即CaSO4.2Η20的形式)的通常连续的结晶基质。在面板的形成过程中，覆盖片材通常作为连续幅材提供。石膏浆料作为流或带在第一覆盖片材上沉积。所述浆料以预定的大约厚度在第一覆盖片材的整个宽度上铺展，以形成面板芯。将第二覆盖片材置`于浆料的顶部上，从而将石膏芯夹在覆盖片材之间，并形成连续面板。连续面板通常沿着输送机传输，以允许所述芯继续水合过程。当所述芯充分水合并硬化时，将其切割成一种或多种所需尺寸以形成单独的石膏面板。然后将面板传递至并经过窑炉，所述窑炉在足以将面板干燥至所需游离水分水平(通常为相对较低的游离水分含量)的温度下。取决于所用的过程和面板的预期用途和其他这种考虑，可将包含石膏和其他添加剂的另外的浆料层、条或带施用至第一或第二覆盖片材，以为精制面板提供特定的性质，如硬化的边缘或硬化的面板面。类似地，可在过程中的一个或多个位置处将泡沫添加至石膏芯浆料和/或其他浆料条或带，以在石膏芯或精制面板的芯的部分内提供气穴分布。取决于所需面板尺寸、覆盖层组成、芯组成等，可进一步切割和加工所得面板以用于多种应用中。取决于石膏面板的预期用途和应用，石膏面板的厚度通常为约1/4英寸至约I英寸。面板可应用于多种用于形成墙、天花板和使用一种或多种紧固元件(如螺钉、钉子和/或粘合剂)的其他类似系统的结构元件中。如果精制石膏面板暴露于相对较高的温度，如通过高温火焰或气体制得的那些石膏面板，则石膏芯的部分可吸收足够的热量以开始使水从芯的石膏二水合物晶体中释放。热量吸收以及水从石膏二水合物中释放可足以将通过面板或面板内的热传递延迟一段时间。石膏面板可充当阻挡层，以防止高温火焰直接经过墙系统。取决于热源温度和暴露时间，由石膏芯吸收的热量可能足以基本上将芯的部分再煅烧。在某些温度水平下，施加至面板的热量也可导致石膏芯的无水石膏中的相变和结晶结构的重排。在一些情况中，盐和杂质的存在可降低石膏芯晶体结构的熔点。由于这些高温加热作用中的一些或全部，石膏面板可在一个或多个方向上经历面板尺寸的收缩，且这种收缩可导致面板的结构完整性的破坏。当面板附接至墙、天花板或其他框架组件时，面板收缩可导致面板与安装于相同组件中的其他面板以及与它们的支撑件分离，并在一些情况下导致面板或支撑件(或两者)的坍塌。作为结果，高温火焰或气体可直接进入或经过墙或天花板结构。已制得抵抗相对较高的温度的作用一段时间的石膏面板，这可固有地延迟高热水平经过面板或在面板之间经过，并进入(或经过)使用所述面板的系统。通常配制称为防火或“耐火”的石膏面板以提高面板延迟热量经过墙或天花板结构的能力，且所述石膏面板在控制建筑物内的火灾蔓延中起到重要作用。作为结果，建筑规范当局和其他有关公共和私人实体通常设定了用于耐火石膏面板的耐火性能的严格标准。 可通过进行通常接受的测试来评价石膏面板耐火和相关的极高热量的能力。在建造工业中常规使用这种测试的例子，例如由保险商实验室(“UL”)出版的那些测试(如ULU305、U419和U423测试工序和方案)，以及描述于由美国材料试验协会(ASTM)出版的规范E119中的工序。这种测试可包括使用石膏面板构建测试组件，通常在由木或钢壁骨形成的墙框架的每一面上单层施用面板。取决于测试，组件可经受或不经受载荷力。组件(例如根据UL U305、U419和U423构建的组件)的一侧的表面例如根据加热曲线(如ASTM E119工序中所述的那些)暴露于增加的温度一段时间。在测试过程中监测靠近受热侧的温度以及组件的未受热侧的表面的温度，以评价暴露的石膏面板所经受的温度以及传递通过组件到达未暴露面板的热量。当面板具有一个或多个结构破坏时和/或当组件的未暴露侧上的温度超过预定阈值时，终止测试。通常，这些阈值温度基于这种传感器中的任一者的最大温度和/或温度传感器在组件的未受热侧上的平均值。如在UL U305、U419和U423以及ASTM E119中所述的那些的测试工序涉及组件对热传递通过整个组件的抗性。在一方面，所述测试也提供了当组件经受高温加热时，组件中所用的石膏面板对在χ-y方向(宽度和长度)上的收缩的抗性的量度。这种测试也提供了面板对结构完整性的损失的抗性的量度，所述结构完整性的损失产生墙组件中的面板之间的开放间隙或空间，从而导致高温进入组件的内部腔体。在另一方面，所述测试提供了石膏面板抵抗热传递通过面板和组件的能力的量度。据信这种测试反映了特定系统提供建筑物居住者和消防员/火灾控制系统解决或逃离火灾条件的机遇之窗的能力。在过去，使用多种策略来改进耐火石膏面板的耐火性。例如，已提供了更厚更致密的面板芯，其相对于致密度较低的石膏面板使用更多石膏，并因此包括增加量的化学结合于石膏(硫酸钙二水合物)内的水以充当受热器来降低面板收缩，并增加结构稳定性和面板的强度。或者，已将包括玻璃纤维和其他纤维的各种成分掺入石膏芯中，以通过增加芯的拉伸强度和通过在整个芯基质中分布收缩应力而提高石膏面板的耐火性。类似地，已在过去使用某些粘土(如尺寸小于约I微米的那些)和胶体二氧化硅或氧化铝添加剂(如尺寸小于I微米的那些)的量，以在石膏面板芯中提供增加的耐火性(和耐高温收缩性)。然而公认的是，通过降低芯中的石膏量而降低石膏面板的芯的重量和/或密度将不利地影响面板的结构完整性和它们对火和高热条件的抗性。另一方法是将非膨胀蛭石(也称为蛭石矿石)和矿物纤维或玻璃纤维添加至石膏面板芯中。在这种方法中，预期蛭石在受热条件下膨胀，以弥补芯的石膏组分的收缩。据信矿物纤维/玻璃纤维将石膏基质的部分保持在一起。这种方法描述于美国专利N0.2，526，066和N0.2，744，022，所述专利讨论了以足以在高温条件下抑制石膏面板的收缩的比例使用粉碎的非剥离型蛭石和矿物纤维及玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐火石膏面板，其包括设置于两个覆盖片材之间的凝固石膏芯，所述凝固石膏芯具有约40磅/立方英尺(约640kg/m3)或更小的密度(D)，并包含凝固石膏的结晶基质和高膨胀粒子，所述高膨胀粒子可在约1560°F(约850℃)下加热约1小时之后膨胀至其初始体积的约300％或更大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：余强，W·栾，W·D·宋，S·维拉玛斯纳尼，A·李，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：
国别省市：