低重量和密度的耐火石膏面板制造技术

一种具有足以提供至少17.0分钟的隔热指数的耐火能力的约5/8英寸至3/4英寸厚的低重量低密度石膏面板，在所选实施例中，当经受U419测试工序时，其在至少30分钟内不会破坏，所述石膏面板也具有显著的耐水性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低重量和密度的耐火石膏面板相关专利申请的交叉引用本部分继续申请要求2010年6月7日提交的在先美国专利申请N0.12/795，125 的权益，所述美国专利申请N0.12/795，125为2006年6月7日提交的美国专利申请 N0.11/449，177的延续申请，所述美国专利申请N0.11/449，177要求2005年6月9日提交的美国临时专利申请N0.60/688，839的优先权，并于2010年6月8日授权为美国专利 N0.7，731，794，所述专利的全部内容以引用方式并入本文。
如上引用的在先申请涉及制备包含含磷酸盐的组分、预胶化淀粉和萘磺酸盐分散剂的石膏浆料的方法，以及通过所述方法制得的产品。所述在先申请也涉及通过将含磷酸盐的组分、预胶化淀粉和萘磺酸盐分散剂引入用于制备面板的浆料中，从而增加低重量和密度的石膏面板的干强度的方法。
技术介绍
诸如石膏面板的常规含石膏的产品具有许多优点，如低成本和易加工性，尽管当切割或钻孔产品时可产生大量的石膏粉尘。在在先申请中已通过将淀粉和其他成分引入用于制备这种产品的浆料中而在制备含石膏的产品中实现了各种改进。淀粉可增加含石膏的产品(包括石膏面板)的挠曲强度和压缩强度。通常必要的是在含有预胶化淀粉的石膏浆料中使用大量的水，以确保浆料的适当流动性。遗憾的是，所述水的大部分必须最终通过加热而去除，由于在加热过程中所用的燃料的高成本，这是昂贵的。加热步骤也是耗时的。如在先申请中所说明，已发现萘磺酸盐分散剂的使用可增加浆料的流动性，因此克服了水需求的问题。另外，也发现如果萘磺酸盐分散剂的使用量足够高，则其可交联至预胶化淀粉以在干燥之后结合石膏晶体，由此增加石膏复合材料的干强度。在过去未认识到含磷酸盐的组分会影响石膏浆料的水需求。然而，如在在先申请中所说明，本专利技术人发现，在特定分散剂的存在下将含磷酸盐的组分的量增加至至今为止的水平有可能使用出乎意料的降低量的水而获得适当的浆料流动性，甚至在高淀粉量的存在下。当然，这是高度有利的，因为这转而降低了燃料使用，并降低了与随后的水去除处理步骤相关的处理时间。本专利技术人也发现，可通过在用于制备面板的浆料中使用萘磺酸盐分散剂以及预胶化淀粉来增加石膏面板的干强度。在先申请的专利技术包括石膏面板，所述石膏面板包括在两个基本上平行的覆盖片材之间形成的凝固石膏组合物，所述凝固石膏组合物为使用水、灰泥、预胶化淀粉、萘磺酸盐分散剂和任选的水溶性磷酸盐(优选三偏磷酸钠)的含石膏的浆料制得的凝固石膏组合物。 该石膏面板具有高强度，以及比常规石膏面板低得多的重量。另外，在切割、锯切、折断或钻孔根据该实施例制得的面板时产生少得多的粉尘。在先申请的专利技术的另一实施例包括一种制备石膏面板的方法， 所述方法包括混合包含水、灰泥、预胶化淀粉和萘磺酸盐分散剂的含石膏的浆料，其中所述预胶化淀粉以至少约0.5重量％直至约10重量％的量(以灰泥重量计)存在。将所得含石膏的浆料沉积于第一纸质覆盖片材，并将第二纸质覆盖片材置于经沉积的浆料上以形成石膏面板。在含石膏的浆料充分硬化以用于切割之后，切割石膏面板，并干燥所得石膏面板。含石膏的浆料可任选地包含含磷酸盐的组分，例如三偏磷酸钠。其他常规成分也可在浆料中使用，视情况包括促进剂、粘结剂、纸纤维、玻璃纤维和其他已知成分。通常添加肥皂泡沫以降低最终石膏面板产品的密度。本专利技术通常涉及具有良好的隔热性质、良好的耐热收缩性、良好的耐火性，以及 (在本专利技术的一些方面)良好的耐水性的低重量和密度的石膏面板。在建筑和其他建造应用中所用的石膏面板(如石膏墙板或天花板面板)通常包括具有由纸、玻璃纤维或其他合适的材料制成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“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 *1/240)的石膏。煅烧石膏可包括来自天然或合成来源的3半水合硫酸钙、a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。当将煅烧石膏引入用于形成面板芯的浆料中时，其开始水合过程，所述水合过程在石膏面板的形成过程中完成。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 ? 2H20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。然后将第二覆盖片材置于顶部上，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。然后将面板经过在足以完成水合过程并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)的温度下的窑炉。取决于所用的过程和面板的预期用途和其他考虑，可将包含石膏和其他添加剂的另外的浆料层、条或带施用至第一和/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。在某些高温水平下，高温火焰或气体也可导致石膏芯中的相变以及结晶结构的重排。这种温度还可导致石膏芯晶体结构中的盐和杂质的熔化或其他络合。另外，取决于热源温度和暴露时间，由于这种高温火焰或气体所导致的由石膏芯吸收的热量可足以再煅烧芯的部分。更具体地，当加热至212° F (IO(TC)时，石膏芯经历分解反应，其中根据如下等式 I，在石膏转化为半水合物时，75%的结晶水作为蒸汽被去除:CaSO4 ? 2H20 — CaSO4 ? 1/2H20+11/2H20 [I]进一步加热至250° F (120°C)去除了剩余的结晶水，同时半水合物转化为无水石膏(其为硫酸钙)，(等式2):CaSO4 ? 1/2H20 — CaSO4+1/2H20 [2]到芯到达392° F (200°C)的时候，所有石膏转化为无水石膏相。这些转变温度为大概的，并可随着石膏中的杂质或添加剂而变化。推动反应[I]和[2]所需的脱水热量总共为390Btu/lb(906kJ/kg)。由相变反应所吸收的所述能量以及由产生的蒸汽所带走的热量充当实质受热器，并产生石膏作为防火材料的许多独特品质。例如，将石膏从75° F加热至400° F (24至204°C)所需的能量是加热相等质量的混凝土的能量的超过七倍那样多。当石膏煅烧，在过程中吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石膏面板，其包括设置于两个覆盖片材之间的凝固石膏芯，所述面板具有在约27至约37lb/ft3（约433至约592kg/m3）范围内的密度和至少约17分钟的隔热指数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.25 US 13/035,8001.一种石膏面板，其包括设置于两个覆盖片材之间的凝固石膏芯，所述面板具有在约 27至约371b/ft3 (约433至约592kg/m3)范围内的密度和至少约17分钟的隔热指数。2.根据权利要求1所述的石膏面板，其中所述面板具有至少约Illb(约5kg)的芯硬度， 并且在约0.625英寸(约1.588cm)的标称面板厚度下所述面板具有至少约851b (约39kg) 的拔钉阻力，所述拔钉阻力根据ASTM标准C473-09测定。3.根据权利要求1或权利要求2所述的石膏面板，其中所述面板显示出约10%或更小的高温收缩率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的石膏面板，其中所述面板具有约5重量％或更小的吸水率，所述吸水率根据ASTM标准C473-09测定。5.根据权利要求1至4中任一项所述的石膏面板，其中所述凝固石膏芯由浆料形成，所述浆料包含至少水、灰泥和有效提供比由不含淀粉的浆料形成的凝固石膏芯更大的芯硬度的量的淀粉。6.根据权利要求1至5中任一项所述的石膏面板，其中所述凝固石膏芯由浆料形成，所述浆料包含至少水、灰泥、以灰泥重量计约0.5重量％至约10重量％的量的淀粉，以及以灰泥重量计约0.1重量％至约0.3重量％的量的矿物纤维、玻璃纤维或碳纤维或它们的组合。7.根据权利要求5或权利要求6所述的石膏面板，其中所述浆料还包含:(i)以灰泥重量计约0.1重量％至约3重量％的量的分散剂；(ii)以灰泥重量计约0.1重量％至约0.5 重量％的量的含磷酸盐的组分；(iii)以灰泥重量计至少约0.4重量％的量的硅氧烷；(iv) 以灰泥重量计至少约2重量％的量的预胶化淀粉；或(V) (i)- (iv)的任意组合。8.根据权利要求5至7中任一项所述的石膏面板，其中所述浆料还包括有效增加如下性质的量的硅氧烷:(i)面板的耐水性，使得所述面板具有约5重量％或更小的吸水率， 所述吸水率根据ASTM标准C473-09测定；(ii)面板的耐高温收缩性，使得所述面板显示出比具有由不含硅氧烷的浆料形成的凝固石膏芯的面板的高温收缩率更小的高温收缩率；(iii)面板的耐高温收缩性，使得所述面板显示出为具有由不含硅氧烷的浆料形成的凝固石膏芯的面...

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