專利名稱：抗沖擊性能改善的石膏/纖維板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種抗沖擊性能改善的無紙石膏/纖維板和制備這樣的石膏/纖維板的方法。更確切地說，本發(fā)明涉及具有埋置在背面以改善抗沖擊性能的玻璃纖維網(wǎng)的多層石膏/纖維板。
常規(guī)的石膏墻板或屋面板一般是由石膏料漿制備的，其中半水硫酸鈣(一般稱作煅燒石膏)的濕料漿放置在二層紙之間，并使該漿料硬化。該硬化的石膏是一種在煅燒石膏與水反應(yīng)形成二水硫酸鈣時獲得的硬質(zhì)產(chǎn)物。煅燒石膏是半水硫酸鈣(CaSO4.1/2H2O)或者無水硫酸鈣(CaSO4)。在稱為煅燒的步驟中充分加熱二水硫酸鈣時，除去了水化水，根據(jù)溫度和暴露時間形成半水硫酸鈣或無水硫酸鈣。在煅燒石膏中加入水使該石膏硬化時，大體上，煅燒石膏與水反應(yīng)，煅燒石膏再次水化。在一般的石膏墻板中，二層紙包含該料漿，并且提供安裝和使用時所需強度。墻板被切割成各種長度以進行隨后的加工，然后在外加熱的干燥器中干燥直至板干透。墻板的彎曲強度主要取決于紙的拉伸強度。硬化石膏作為芯層使用并用于防火，并且經(jīng)改性可以具有各種不同的用途。紙決定板的使用特性和可在板上采用的表面處理。
雖然紙覆蓋的墻板具有許多用途并且多年來一直是一種普遍使用的建筑材料，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)認識到，對于特定的應(yīng)用有利地是使用其強度和其它性能不依賴紙復面片材的石膏屋面板。幾個現(xiàn)有技術(shù)中的纖維增強石膏板如下在此全文引入供參考的Baig的美國專利號5,320,677描述了一種復合產(chǎn)品和制備該產(chǎn)品的方法，其中在加壓下加熱石膏顆粒的稀料漿和纖維素纖維，將石膏轉(zhuǎn)化為α半水硫酸鈣。纖維素纖維具有孔或在表面具有空隙，α半水合物晶體在纖維素纖維的空隙和孔中、其上或圍繞著它們而形成。然后，使加熱的料漿脫水形成氈片，優(yōu)選使用類似于造紙設(shè)備的設(shè)備，并且在冷卻該料漿足以使半水合物再水化為石膏之前，將氈片壓制成具有所需結(jié)構(gòu)的板材。冷卻壓制的氈片，半水合物再水化為石膏，從而形成尺寸穩(wěn)定的、堅固的和有用的建筑用板材。之后修整并干燥該板材。在專利號5,320,677中描述的方法與以前方法的不同點在于，石膏的煅燒在纖維素纖維的存在下進行，同時石膏以稀料漿的形式存在，這樣料漿浸濕纖維素纖維，同時載著溶解的石膏進入纖維的空隙中，并且經(jīng)煅燒在空隙內(nèi)和周圍就地形成針狀α半水石膏晶體。
Sellers等的美國專利號5,135,805描述了一種防水石膏產(chǎn)品，其是一種“無面板(faceless)”產(chǎn)品，也就是說它可以不包括由紙、玻璃纖維氈或類似材料制成的面板。美國專利號5,135,805描述的石膏產(chǎn)品一般包含增強纖維，例如纖維素纖維如木纖維或紙纖維、玻璃纖維或其它礦物纖維和聚丙烯或其它合成樹脂纖維。增強纖維的含量是制備硬化石膏產(chǎn)品的組合物干重的約10至約20重量％。該產(chǎn)品的密度一般是約50至約80磅/立方英尺。
在此全文引入供參考的Schafer等的美國專利號5,342,566涉及一種制備纖維石膏板的方法，其包括在初始混合步驟中混合預(yù)定量的纖維和水形成浸濕的松散的纖維混合物；在混合步驟使浸濕的纖維與預(yù)定量的干燥的煅燒石膏混合；促凝劑與干燥的煅燒石膏、纖維或水組分中的一種預(yù)混合；迅速將混合的組合物壓成氈片；在第一壓縮步驟中立即使氈片脫氣，在所獲得的氈片中加入預(yù)定量的水；并且立即壓縮該氈片以形成由粘結(jié)的纖維和石膏組成的板材。該方法也被用于制備均質(zhì)板，其優(yōu)選是纖維例如紙纖維增強的石膏板，其中在板成型、壓制和干燥之前將形成板材幾個層的材料相互疊置，并且每層的組成是相同的。Schafer等特別描述了三層板的制法，其中中間的芯層的組成與外層的組成不同。
Carbo等的臨時申請序列號60/073,503中描述了一種多層無紙石膏/纖維板和制備這樣的三層石膏/纖維板的方法，其中中間芯層的組成與外層的組成不同，其全文在此引入以供參考。
現(xiàn)有技術(shù)中的石膏/纖維板通過在板的背部粘結(jié)一層網(wǎng)以提高抗沖擊性而得到改善。雖然這樣改善的板材具有提高的抗沖擊性，但是，因為需要在單獨的步驟(該步驟存在與層壓方法有關(guān)的控制問題和屋面板之間的粘結(jié)問題)中將石膏板層壓到網(wǎng)上，所以該板材的生產(chǎn)速度低，能耗高，材料的成本提高，勞動力成本提高。由于被網(wǎng)和固體增強件覆蓋的板材的厚度改變，層壓步驟是困難的。隨著層壓步驟的厚度或斷面的變化，層壓步驟還存在不能在整個屋面板上保持恒定壓力的問題。當在表面上層壓網(wǎng)時，屋面板相互粘著問題是一個嚴重問題，因為膠實際上將疊置的屋面板以及表面上的網(wǎng)相互粘結(jié)。
本發(fā)明的目的是提供一種抗沖擊性改善的纖維增強石膏板，其可以避免許多現(xiàn)有技術(shù)中石膏/纖維板存在的問題。更確切地說，本發(fā)明提供一種多層石膏/纖維板，其具有埋置在背部以改善抗沖擊性的玻璃纖維網(wǎng)，該抗沖擊性是根據(jù)ASTME695方法通過軟體抗沖擊性和根據(jù)USG方法通過硬體抗沖擊性測定的，該二種方法分別記載在報告HPWL1#7122和HPWLl#7811-02中。根據(jù)本發(fā)明在石膏/纖維板中埋置增強網(wǎng)具有許多優(yōu)點，如高的生產(chǎn)速度、較好的產(chǎn)品外觀、增強網(wǎng)在板材中的整體加固和產(chǎn)品的成本降低。埋置增強網(wǎng)也改善了板材的加工性能和降低板材粘著(當板材水平疊置時相鄰板材的粘結(jié))的可能性。本發(fā)明的產(chǎn)品可以包括平齊式網(wǎng)，它不會抬高其放置的板材表面，并且因為它保護表面免受磨蝕和摩擦從而改善增強件在板材中的牢固性。產(chǎn)品的其它優(yōu)點是，產(chǎn)品中網(wǎng)的張力賦予板材增強的韌性。利用本發(fā)明的方法無需將板材輸送到第二工序，并且在標準的石膏纖維板生產(chǎn)線上生產(chǎn)該增強板材。
本發(fā)明大體上涉及一種抗沖擊性能改善的無紙石膏/纖維板和制備這樣的石膏纖維板的方法。這里使用的術(shù)語“無紙”石膏/纖維板是用來區(qū)分本發(fā)明涉及的增強石膏板和現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)石膏板，現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)石膏板也被稱作“墻板”或“拼裝式墻板”，其至少一表面由紙組成，包括在芯層中具有一些纖維增強件的“墻板”或“拼裝式墻板”。
抗沖擊性能改善的無紙石膏/纖維板是通過在多層石膏纖維板的背部埋置增強網(wǎng)優(yōu)選柔性玻璃纖維網(wǎng)制備的。在該方法中，在干燥前，在壓制該屋面板之前，將網(wǎng)裝入板材的成型區(qū)域。
不用說上述的概述和隨后的詳細描述僅是對本發(fā)明的說明和解釋，而不是對本發(fā)明的限制。
并入并構(gòu)成本發(fā)明一部分的


了本發(fā)明的幾個實施方案，并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的運行過程。
附圖1是本發(fā)明均質(zhì)單層板的局部端視圖；附圖2是本發(fā)明多層板的局部端視圖；附圖3是本發(fā)明生產(chǎn)線成型位置的側(cè)視圖的示意圖；附圖3A是本發(fā)明生產(chǎn)線改進的成型位置的部分側(cè)視圖的示意圖；附圖4是本發(fā)明生產(chǎn)線的壓制區(qū)域側(cè)視圖的示意圖；和附圖5是本發(fā)明生產(chǎn)線的成型位置的另一實施方案的部分側(cè)視圖的示意圖。
本發(fā)明大體上涉及一種抗沖擊性能改善的無紙石膏/纖維板和一種制備這樣的石膏/纖維板的方法。抗沖擊性能改善的無紙石膏/纖維板是通過在多層石膏/纖維板的背部埋置增強網(wǎng)，優(yōu)選一種柔性玻璃纖維網(wǎng)來制備的。在該方法中，在干燥前，在壓制板之前將該網(wǎng)裝入板的成型區(qū)域。
石膏/纖維板的抗沖擊性能增強和改善是通過在石膏/纖維板的背部埋置增強網(wǎng)獲得的。該網(wǎng)可以是編織的或非織造的，并且可以由各種不同的材料制成。優(yōu)選網(wǎng)是由非彈性材料的扁平線制成，例如玻璃纖維網(wǎng)。最優(yōu)選的網(wǎng)是在網(wǎng)中具有開口的玻璃纖維網(wǎng)，而開口的尺寸足以使定量的干燥石膏/纖維混合物穿過網(wǎng)，并且將網(wǎng)埋置在最終產(chǎn)品的硬化石膏中。
一種有效的玻璃纖維網(wǎng)是以編號0040/286從Bayex獲得的。Bayex0040/286是一種Leno編織網(wǎng)，其經(jīng)紗和緯紗為6/英寸(ASTM D-3775)，重量是4.5盎司/平方碼(ASTM D-3776)，厚度是0.016英寸(ASTM D-1777)以及經(jīng)紗和緯紗中的最小張力分別是150和200磅/英寸(ASTM D-5035)。它具有耐堿性并且手感堅硬。其它尺寸幾乎相同的玻璃纖維網(wǎng)的開口尺寸足以使部分石膏/纖維混合物在板成型期間穿過網(wǎng)，并且同樣是可以使用的。
其它有效的編織玻璃纖維網(wǎng)是以編號0038/503從Bayex獲得的。Bayex 0038/503是一種Leno編織網(wǎng)，其經(jīng)紗是6/英寸和緯紗為5/英寸(ASTM D-3775)，重量是4.2盎司/平方碼(ASTM D-3776)，厚度是0.016英寸(ASTM D-1777)以及經(jīng)紗和緯紗中的最小張力分別是150和165磅/英寸(ASTM D-5035)。它具有耐堿性并且手感堅硬。
另一有效的編織玻璃纖維網(wǎng)是以編號0038/504從Bayex獲得的。Bayex 0038/504是一種Leno編織網(wǎng)，其經(jīng)紗是6/英寸和緯紗為5/英寸(ASTM D-3775)，重量是4.2盎司/平方碼(ASTM D-3776)，厚度是0.016英寸(ASTM D-1777)以及經(jīng)紗和緯紗中的最小張力分別是150和165磅/英寸(ASTM D-5035)。它具有耐堿性并且手感堅硬。其它尺寸幾乎相同的玻璃纖維網(wǎng)的開口尺寸足以使部分石膏/纖維混合物在板成型期間穿過網(wǎng)，并且同樣是可以使用的。
另一有效的編織玻璃纖維網(wǎng)是以編號4447/252從Bayex獲得的。Bayex 4447/252是一種Leno編織網(wǎng)，其經(jīng)紗是2.6/英寸和緯紗為2.6/英寸(ASTM D-3775)，重量是4.6盎司/平方碼(ASTM D-3776)，厚度是0.026英寸(ASTM D-1777)以及經(jīng)紗和緯紗中的最小張力分別是150和174磅/英寸(ASTM D-5035)。它具有耐堿性并且手感堅硬。其它尺寸幾乎相同的玻璃纖維網(wǎng)的開口尺寸足以使部分石膏/纖維混合物在板成型期間穿過網(wǎng)，并且同樣是可以使用的。
該網(wǎng)優(yōu)選埋置在三層板的背部，同時經(jīng)紗的取向為板的長度方向。因為本發(fā)明的板在壓制步驟中向多個方向膨脹，所以可延伸網(wǎng)的使用賦予石膏/纖維板更好的粘結(jié)。
優(yōu)選網(wǎng)基本上埋置在板中并且被石膏/纖維混合物覆蓋，因為這可以將網(wǎng)固定在板上。附加地，將網(wǎng)完全埋置在石膏/纖維混合物中可以賦予板更好的抗沖擊性能。網(wǎng)在石膏/纖維混合物中的完全埋置也可以使該增強件不被消費者覺察到。
粘合劑在一個實施方案中，使用粘合劑處理網(wǎng)以便提高網(wǎng)和石膏/纖維板之間的粘結(jié)性。適合的粘合劑包括聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和專用類的粘合劑。優(yōu)選粘合劑是水活化的，即在板制備工藝的成型步驟中通過板中的水潤濕而引起活化。
石膏/纖維板組合物用于制備石膏纖維板的材料是常規(guī)材料。這里使用的術(shù)語“石膏”是指以穩(wěn)定的二水合物存在的硫酸鈣，即CaSO4.2H2O，并且包括天然形成的材料、經(jīng)合成制備的等價物，例如FGD石膏(一種合成石膏，是廢氣脫硫的副產(chǎn)物)，以及通過半水硫酸鈣(半水石膏與生石膏的混合物)或無水硫酸鈣水化形成的二水合物材料。這里使用的術(shù)語“硫酸鈣材料”是指以其任何形式存在的硫酸鈣，即無水硫酸鈣、半水硫酸鈣、二水硫酸鈣和它們的混合物。
用于增強石膏的纖維是有機纖維，并且優(yōu)選是易于獲得的纖維素纖維。例如纖維素纖維可以是廢棄物例如廢紙、用過的報紙、廉價的家用廢紙和紙漿制備中的廢棄纖維。
在該產(chǎn)品的芯中使用膨脹珍珠巖用于降低芯層的密度?？梢允褂贸Ｒ?guī)膨脹珍珠巖、優(yōu)選珍珠巖膨脹至密度為約5至10磅/立方英尺。
在本發(fā)明的板中可以使用石膏/纖維板中常規(guī)使用的附加組分。這樣的常規(guī)組分包括促凝劑、潤濕劑、殺菌劑等。
多層石膏纖維板本發(fā)明打算制備如附圖1的板102所示的完全具有均一結(jié)構(gòu)的纖維增強石膏板以及具有二層或多層如附圖2所示各層具有不同組成100和101的復合板。在具有均一結(jié)構(gòu)的板中，如附圖1所示，增強網(wǎng)120埋置在板的背面。在具有多層結(jié)構(gòu)的板中，增強網(wǎng)120布置在層之間，例如在層100和101之間，但是優(yōu)選網(wǎng)120埋置在板外層100的背面，如附圖2所示。首先將描述制備具有珍珠巖和纖維與石膏用于中間芯層的多層板。然后將描述制備本發(fā)明不同板所使用的方法和設(shè)備。
可以參照附圖3描述板的成型，附圖3表示3條成型線。每個成型線具有3條預(yù)成型帶3126、3166和3136，在其上濕纖維和干燥的煅燒石膏與外加劑制成表面層，濕的珍珠巖、纖維(有或無)和干燥煅燒石膏制成芯層。對于上表面層和下表面層，來自磨機(未示出)的濕纖維被閉路氣動輸送機2511、2512輸送到成型位置，在這里通過旋風器將纖維從空氣中分離出。分離的纖維沉積在纖維成型設(shè)備3114、3134頂部的往復式輸送機中。根據(jù)優(yōu)選配方的重量比，纖維成型設(shè)備經(jīng)出料輥將預(yù)定量的纖維攤鋪在預(yù)成型帶3126、3136上，形成氈片。
緊接著出料輥之后分別是修整輥3117和3137，其刮去多余的纖維，并因此使氈片的厚度均勻。修整輥的高度可以調(diào)節(jié)，以確保沉積的纖維氈片具有均勻的重量。在輥子上可以施加真空以便靠壓縮空氣抽出多余的纖維。通過修整輥刮去的纖維通過氣動輸送機2513和2507靠壓縮空氣循環(huán)到纖維成型設(shè)備3113和3134頂部相同的往復式輸送機中。預(yù)成型帶以恒定的速度運轉(zhuǎn)。
將來自配料倉(未示出)的干燥的煅燒石膏外加劑混合物加入灰泥成型倉3124、3164和3144。灰泥，正如下面所解釋的一樣，主要是煅燒石膏，雖然灰泥可以包括其它用于控制化學反應(yīng)的常規(guī)外加劑。通過常規(guī)手段例如輸送機、斜槽或輥子從成型倉中計量石膏。這些倉的底部具有速度可調(diào)節(jié)的皮帶輸送機和整套氈片秤3125、3145和3165用于根據(jù)配方控制沉積在預(yù)成型帶上的灰泥量。在纖維氈片的上面加入準確量的灰泥作為頂層。
可以固定在輸送輥126上的連續(xù)網(wǎng)帶120如附圖3所示被輸送到成型帶4010上。優(yōu)選，網(wǎng)120的經(jīng)紗的取向平行于成型帶4010的移動方向。
在預(yù)成型帶的端部，將纖維灰泥層向下引到混合管3129、3148和3168上?；旌瞎馨ㄒ惶揍旪X輥(未示出)，其使纖維和灰泥充分混合，獲得均質(zhì)的組合物，并且將該組合物從預(yù)成型帶的端部(給料處)輸送到位于成型帶4010的網(wǎng)120之上的混合管的出料處。根據(jù)從預(yù)成型帶端部至混合管的距離，一系列的釘齒輥控制材料向下移動。當網(wǎng)在成型帶4010上移動時，部分纖維/灰泥混合物落入增強網(wǎng)120的開口。噴嘴附加地向氈片的底層澆水。
附圖3A表示另一實施方案，其中網(wǎng)的升降桿128布置在網(wǎng)120和成型帶4010之間。優(yōu)選升降桿128達到成型帶4010整個寬度的長度。當網(wǎng)120在混合管3129的下面通過時，升降桿用于使網(wǎng)120向上與成型帶4010表面隔開約2英寸。網(wǎng)120向上離開成型帶4010的間距可以使部分從混合管3129落下的纖維/石膏混合物穿過網(wǎng)至成型帶4010上，并且在板成品中包埋網(wǎng)(至少部分)。如果需要，升降桿128可以振動以使大量的石膏/纖維混合物穿過網(wǎng)120。
附圖5表示另一實施方案，其中，在網(wǎng)129向下朝著成型帶4010移動之前，網(wǎng)120通過張緊輥136的下方和定點輥138的上方。當網(wǎng)120在混合管3129的下方通過時。定點輥138用于使網(wǎng)120向上與成型帶4010的表面隔開幾英寸。網(wǎng)120向上離開成型帶4010的間距可以使部分從混合管3129落下的纖維/石膏混合物穿過網(wǎng)至成型帶4010上，并且在板成品中包埋網(wǎng)(至少部分)。網(wǎng)120向上離開成型帶4010的最佳間距取決于網(wǎng)120的開口尺寸、纖維/石膏混合物的含溫量、成型帶4010的速度和其它操作條件。在附圖5所示的實施方案中，其長度為成型帶4010整個寬度的攤鋪顎板140安裝在混合管3129的出料側(cè)。攤鋪顎板140用于網(wǎng)120在成型帶4010的上方被升高時將濕的纖維和石膏混合物攤鋪在增強網(wǎng)的整個寬度上。附圖5表示的實施方案可以增加穿過網(wǎng)至成型帶4010上的纖維/石膏量，并且獲得網(wǎng)更完全地被埋置的產(chǎn)品。
對于多層板，芯層是以類似于表面層的方式形成的。在將要描述的實施例中，在芯層中包含低的纖維百分比，因為在芯層中使用一定體積的膨脹珍珠巖。芯層中含有膨脹珍珠巖用于降低整個板的比重。膨脹珍珠巖與石膏組合獲得一種不燃的芯材料，其可以使芯層通過ASTM E136測試方法。優(yōu)選，濕紙纖維和珍珠巖顆粒的混合物被潤濕，這樣它們將攜帶水化所加入的用于形成芯層的灰泥至最佳強度所需的水。正如下面所解釋的一樣，在優(yōu)選的實施方案中，粘合劑優(yōu)選液體淀粉首先與用于潤溫珍珠巖的水混合，纖維單獨與水混合。然后濕纖維和濕珍珠巖混合在一起形成均勻的混合物。
再次參照附圖3，溫珍珠巖、淀粉和纖維混合物(來自來示出的輸送機)沉積在纖維成型機3154中，纖維成型機的結(jié)構(gòu)和操作與成型機3114、3134的相同。珍珠巖、淀粉和纖維混合物通過排料輥沉積到預(yù)成型帶3166上，方法同板的表面層。預(yù)成型帶3166使來自纖維成型機倉3154的珍珠巖、淀粉和纖維混合物和來自成型倉3164的灰泥成層狀，并且將這些組分輸送到混合管3168中。成型倉3164包括整套的氈片秤3165。芯層成型生產(chǎn)線包括修整輥3157、氈片秤3156和混合管3168，它們操作與表面層成型生產(chǎn)線中這些元件的操作相同。
在成型帶4010上形成加貼網(wǎng)的氈片之后，如附圖4所示，在壓制生產(chǎn)線中壓制該三層氈片。在一實施方案中，成型帶4010也是壓制生產(chǎn)線的一部分，并且延伸穿過壓制和校準區(qū)域。在另一實施方案(未示出)中，在脫氣位置和壓縮位置之間存在開口縫隙。在脫氣位置的最后的壓縮輥之后，安裝噴霧嘴用于額外地加入潤濕氈片上表面的水。
壓制生產(chǎn)線包括三個主要部分，脫氣位置4012、壓制位置4013和校準位置4014?？梢哉{(diào)節(jié)這些位置以改變輸送帶之間的間距以及施加在氈片或石膏、纖維、外加劑和其它材料上的壓力。因此位置的調(diào)節(jié)可以使使用者改變板的厚度。
最初，氈片在脫氣位置4012預(yù)壓縮以除去氈片中的空氣。對于標準板，該位置使氈片的厚度從幾英寸降低至可以例如在3/8至3/4英寸之間改變的最終厚度。沿著氈片的外側(cè)邊和中心，將錐形帶引向該壓制位置。這些錐形帶使壓制的板沿著屋面板的邊部成為錐形。隨后在壓縮位置4013中壓縮脫氣的氈片，這里氈片承受高的負荷并且被壓制到最后的板厚度。然后氈片經(jīng)過校準位置4014，其保持板的厚度以使硬化過程繼續(xù)進行。
在壓制之后和干燥之前，切割板并準備進入干燥器。預(yù)修剪這些永久成型和壓制的板并切割成例如長24英尺的片材?？梢允褂酶邏核娚淝懈詈托拚叢俊＠?，可以使用2個固定式噴射器修整邊部，而使用移動的十字水力噴射切割板至所需長度。在切割區(qū)域或稍前，通過向前移動的輸送帶支承板。另外正如現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的一樣，空氣噴射或類似的裝置(未示出)也可以提供氣墊。帶輸送機(在附圖4中未示出)使板厚獲得更高的輸送速度。
不燃板在優(yōu)選的實施方案中，制備三層纖維增強板，其中芯層具有低含量的有機材料，該有機材料可以使芯層通過ASTM E136測試方法。本發(fā)明改進的纖維增強板可以被劃分為不燃板，因為各種不同的具體標準例如BOCA規(guī)定，在板的芯層進行ASTM測試方法之前，從板的頂層和低層這二層中切去1/8英寸。由于除去了紙纖維含量相對高的表面層，剩余部分即芯層變?yōu)椴蝗嫉摹，F(xiàn)有技術(shù)的纖維板是相對不燃性的，因為它們采用不燃性的纖維例如石棉和降低測試期間釋放熱量的礦物質(zhì)例如三水合鋁。本發(fā)明的板通過ASTM E136測試，因為芯層的組成中包括總量不超過2％的有機材料，還包括噴涂到珍珠巖上的極微量的0.6％的淀粉，紙的含量不超過1.4％，紙包括來自碎片(纖維)和來自回收的板材料的紙。然而本發(fā)明的板具有高的強度，該強度是由表面層中高的紙纖維含量提供的。
在該實施方案中，三層即下表面層(“SLB”)、上表面層(“SLT”)和中間芯層(“CL”)的組成示于下表1中。
表1組分 SLB SLT CL尺寸紙纖維18181.4 ％灰泥 828262％珍珠巖0 0 36％淀粉 0 0 0.6 ％
增強工序增強工序由下列步驟組成將玻璃纖維網(wǎng)攤開在成型帶上，將混合紙纖維和灰泥組成的下表面層攤鋪在纖維網(wǎng)上，隨后噴灑水化所需的額外的水。一旦表面層/纖維網(wǎng)的相對位置已經(jīng)確定，使芯層和頂層混合，攤鋪并沉積在下表面層上。此時，形成三層氈片，并送到預(yù)壓縮機中除去剩余的空氣在上表面層加入水化所需額外的水，并輸送氈片通過壓制機。在壓制機中壓制該材料，并且灰泥硬化，將生坯板中所有的材料粘結(jié)在一起。同時纖維網(wǎng)牢固地埋置在生坯板的下表面層中，連續(xù)的生坯板離開壓制機，使用高壓水噴射將生坯板切割成所需的尺寸，并將單個板輸送到干燥器中。除去水化之后的自由水，將板材輸送到涂覆生產(chǎn)線，在這里，在板材的上表面涂覆密封層。然后將板材輸送到第二干燥器，以便從板材的上表面除去剩余的濕氣。將板材輸送到修整生產(chǎn)線，切割到應(yīng)有尺寸，評級并裝箱待裝運。
下面的實施例將用于說明本發(fā)明石膏/纖維板產(chǎn)品的制備方法，其中該石膏/纖維板是三層纖維增強板，芯層具有含量相對低的有機材料，以便按照各種不同的建筑標準(例如BOCA)的規(guī)定和根據(jù)ASTM E136的測試結(jié)果應(yīng)該劃分為不燃性建筑材料。因為本發(fā)明的板包含總量低于約2％的有機材料，還包括少量的0.6％的噴涂在珍珠巖上的淀粉，并且紙(包括來自碎片(纖維)和來自回收板材料的紙)含量不超過1.4％，所以本發(fā)明的板材具有不燃額定值。然而，本發(fā)明的板具有高的強度，該強度是由表面層中的紙含量提供的。然而，應(yīng)當理解該實施例僅是出于說明的目的，并且許多其它的石膏纖維產(chǎn)品也屬于本發(fā)明的范圍。
實施例復合的無紙纖維增強石膏板是以如下方式制備的。煅燒石膏(半水石膏)與回收的紙纖維、膨脹珍珠巖、淀粉、水和硫酸鉀混合制成三層板。如下表2所示，配制三種纖維和石膏的配方作為下表面層(“SLB”)、上表面層(“SLT”)和中間層(“CL”)。使用這些配方制備厚度是5/8英寸的3層石膏/纖維板，所使用的連續(xù)方法和設(shè)備描述在上述標題“多層石膏纖維板”下。
表2SLB％干重 SLT％干重 CL％干重占板的部分％ 28.028.0層中的組分纖維 18.018.0 1.4石膏 82.082.0 61.4珍珠巖0 0 36.6淀粉 0 0 0.6干基總層 100 100 100水濕基總層所使用的纖維是來自雜志、報紙和類似材料的廢紙纖維?！盎夷唷笔羌s97％的半水硫酸鈣，余量是惰性雜質(zhì)。該灰泥需要約18重量％的水以完全形成水合物。增強網(wǎng)是上述的Bayex 0038/503。
所獲得的三層板的厚度是5/8英寸，密度是55磅/立方英尺，其中中間層是44％，每個表面層是28％。由于中間層相對低的紙含量，根據(jù)各種不同建筑標準(例如BOCA)的規(guī)定獲得的板可以劃分為不燃性建筑材料。本發(fā)明改善的纖維增強板可以達到不燃額定值，因為根據(jù)建筑標準(例如BOCA)在燃燒測試之前可以從板的上層和下層這二層切去1/8英寸。由于除去了紙纖維含量相對高的表面層，根據(jù)ASTM測試時剩余部分即芯層是不燃的?，F(xiàn)有技術(shù)的纖維板是相對不燃性的，因為它們采用不燃性的纖維例如石棉和降低測試期間釋放熱量的礦物質(zhì)例如三水合鋁。本發(fā)明的板可以達到不燃額定值，因為芯層的組成中包括總量不超過約2％的有機材料，還包括噴涂到珍珠巖上的極微量的0.6％的淀粉，并且紙的含量不超過1.4％，紙包括來自碎片(纖維)和來自回收的板材料的紙。然而本發(fā)明的板具有高的強度，該強度是由表面層中高的紙纖維含量提供的。正如ASTM測試E-695所示的一樣，與無網(wǎng)增強件的類似板相比本發(fā)明的板具有優(yōu)良的抗沖擊性。
根據(jù)ASTM E695下描述的測試方法測試下面實施例中制備的板的抗沖擊性。同樣按照ASTM E695測試幾個商業(yè)上可獲得的5/8英寸厚的板。測試結(jié)果列于下表3中。
表3板類型沖擊強度X類石膏板 120FIBEROCK AR 150實施例的板大于250X類石膏板是常規(guī)石膏板。FIBEROCK AR是一種被稱為AbuseResistant的商業(yè)產(chǎn)品，其是在無玻璃纖維網(wǎng)下制備的。實施例板的沖擊強度超過測試該板所用設(shè)備的最大極限值。
這里表示和描述的本發(fā)明的形式被認為僅是說明的目的。對于專業(yè)人員來說，顯然可以進行許多改變而不會偏離本發(fā)明的宗旨和權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備抗沖擊性能改善的石膏/纖維板的方法，所述的方法包括步驟混合預(yù)定量的纖維、煅燒石膏和水以形成一種濕的松散纖維混合物；將增強網(wǎng)鋪設(shè)在成型帶的上表面；將所述的混合物堆積在所述的網(wǎng)上以形成所述混合物層，所述混合物層具有基本上均勻的稠度；和將所述的網(wǎng)和所述混合物壓制在一起以便將所述的網(wǎng)埋置在所述混合物層的下表面，形成由粘結(jié)的纖維和石膏與所述的埋置在表面的網(wǎng)組成的板；和干燥所述板以獲得精加工的板。
2.一種制備抗沖擊性能改善的石膏/纖維板的方法，所述的方法包括步驟混合預(yù)定量的纖維和水以形成一種濕的松散纖維混合物；將所述的溫纖維與預(yù)定量的干燥煅燒石膏混合以形成混合的組合物；將增強網(wǎng)鋪設(shè)在成型帶的上表面；將所述的混合組合物堆積在所述的網(wǎng)上以形成所述混合組合物層，所述混合組合物層具有基本上均勻的稠度；和將所述的網(wǎng)和所述混合組合物壓制在一起以便將所述的網(wǎng)埋置在所述混合物層的下表面，形成由粘結(jié)的纖維和石膏與所述的埋置在其表面的網(wǎng)組成的板；和干燥所述板以獲得精加工的板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其還包括在所述的壓制步驟之前使部分所述混合組合物通過所述網(wǎng)開口的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的網(wǎng)在所述成型帶上方并有一定間距，所述混合組合物在此堆積在所述網(wǎng)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述網(wǎng)振動，此時所述混合組合物堆積在所述網(wǎng)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，還包括在所述堆積的混合組合物層中加入水的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法制備的石膏/纖維板制品。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)完全埋置在所述石膏/纖維板中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的石膏/纖維板制品，其中所述的網(wǎng)是非彈性的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)是玻璃纖維。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)是編織的。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的石膏/纖維板制品，其中所述的編織網(wǎng)是Leno編織物。
13.一種制備抗沖擊性能改善的石膏/纖維板的方法，所述的方法包括步驟混合預(yù)定量的纖維和水以形成一種濕的松散纖維混合物；將所述的濕纖維與預(yù)定量的干燥煅燒石膏混合以形成混合的組合物；將增強網(wǎng)鋪設(shè)在成型帶的上表面；將所述的混合組合物堆積在所述的網(wǎng)上以形成所述混合組合物層，所述混合組合物層的具有基本上均勻的稠度；將低密度的多孔顆?；旌衔锱c水混合形成溫的低密度顆粒料；將所述濕的低密度多孔顆粒與預(yù)定量的干燥的煅燒石膏混合形成第二組合物；將第二組合物堆積在所述第一層上形成具有基本上均勻的稠度的第二層；將所述濕纖維與預(yù)定量的干燥的煅燒石膏混合以形成第三組合物；將所述第三組合物堆積在所述第二層上以形成具有基本上均勻的稠度的第三層；和將所述的網(wǎng)和所述三層壓制在一起以便將所述的網(wǎng)埋置在所述第一層的表面，形成由粘結(jié)的纖維和石膏與所述的埋置在表面的網(wǎng)組成的板；和干燥所述板以獲得精加工的板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其還包括在所述的壓制步驟之前使部分所述混合組合物通過所述網(wǎng)開口的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述的網(wǎng)在所述成型帶上方并有一定間距，所述第一混合組合物在此堆積在所述網(wǎng)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述網(wǎng)振動，此時所述第一混合組合物堆積在所述網(wǎng)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，還包括在所述堆積的第一混合物層中加入水的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的方法制備的石膏/纖維板制品。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)完全埋置在所述石膏/纖維板中。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的石膏/纖維板制品，其中所述的網(wǎng)是非彈性的。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)是玻璃纖維。
22.根據(jù)權(quán)利要求18的石膏/纖維板制品，其中所述網(wǎng)是編織的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的石膏/纖維板制品，其中所述的編織網(wǎng)是Leno編織物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備抗沖擊性能改善的石膏/纖維板的方法,其中將預(yù)定量的纖維、煅燒石膏和水混合以形成一種濕的松散纖維混合物;將增強網(wǎng)鋪設(shè)在成型帶的上表面;將所述的混合物堆積在所述的網(wǎng)上以形成所述混合物層;和將所述的網(wǎng)和所述混合物壓制在一起以便將所述的網(wǎng)埋置在所述混合物層的下表面,形成由粘結(jié)的纖維和石膏與所述的埋置在表面的網(wǎng)組成的板。
文檔編號B28B23/02GK1248520SQ9911857
公開日2000年3月29日 申請日期1999年9月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月9日
發(fā)明者M·R·萊恩, F·T·瓊斯, G·J·科米爾 申請人:美國石膏公司