复合轻量石膏墙板制造技术

本发明专利技术提供了一种轻量复合石膏板，包括泡沫低密度凝固石膏芯、顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层和底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层，通过顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结和在泡沫低密度凝固石膏芯上的顶部板层，以及通过底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结合在泡沫低密度凝固石膏芯上的底部板层。该泡沫石膏芯和非泡沫（或低泡沫）粘结层由石膏浆制成，该石膏浆包含灰泥、预凝胶淀粉、并优选包含萘磺酸盐分散剂和三偏磷酸钠。含石膏浆中使用肥皂泡沫时，该泡沫石膏芯的密度约为30pcf。石膏板具有轻量和高强度。本发明专利技术还提供了制备该石膏板的方法。

【技术实现步骤摘要】
复合轻量石膏板及其制备方法本申请是申请日为2007年8月29日，专利技术名称为“复合轻量石膏墙板”，申请号为200780040271.8的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及独特的具有高强度的轻量复合石膏板。本专利技术还涉及利用独特的含石膏浆形成泡沫低密度凝固(set)石膏板芯和非泡沫(或低泡沫)粘结高密度层来制造这种轻量复合石膏板的方法，该粘结高密度层将顶部和底部板层(coversheet)粘结到该板芯。
技术介绍
石膏(二水合硫酸钙)的某些性质使其在制造工业和建筑产品(如石膏墙板)的应用上备受欢迎。石膏是一种丰富的，通常很便宜的原料，其通过脱水和再水合过程，可被铸造、模塑或以其它方式形成有用的形状。制成石膏墙板和其它石膏制品的基底材料是硫酸钙的半水合物形式(CaSO4·1/2H2O)，通常称为“灰泥”，它是由硫酸钙的二水合物形式(CaSO4·2H2O)热转换，从中除去1-1/2水分子而生成。传统的含石膏产品如石膏墙板具有很多优点，例如低成本和易于加工。利用淀粉作为制造含石膏产品的浆体中的成分已经在制造这些产品方面实现了各种改进。例如，预凝胶淀粉可增强含石膏产品包括石膏墙板的抗弯强度和耐压强度。已知的石膏墙板包含小于10lbs/MSF水平的板淀粉。在含预凝胶淀粉的石膏浆中有必要使用大量的水，以便保证浆体有适当的流动性。但是，大部分水最终必须通过干燥去除，而干燥费用昂贵，因为干燥过程使用高成本的燃料。干燥步骤也很费时。人们发现使用萘磺酸盐分散剂能增强浆体的流动性，由此克服对水的需求问题。此外，人们还发现如果使用水平（量）够高，萘磺酸盐分散剂能交联到预凝胶淀粉上，以便在干燥后将石膏晶体粘结到一起，由此增强石膏复合品的干强度。在过去，人们没有认识到三偏磷酸盐影响石膏浆的水需求。然而，本专利技术人发现在特定分散剂的存在下，将三偏磷酸盐水平增加到目前未知的水平上可能以出人意料的减少的水量，实现浆体适当的流动性，甚至在高水平淀粉存在下。这当然是非常可取的，因为它反过来减少干燥的燃料用量以及与后来水去除处理步骤相关的处理时间。因此，本专利技术人还发现石膏墙板的干强度可通过在用于制造墙板的浆体中使用萘磺酸盐分散剂结合预凝胶淀粉来增强。传统的石膏墙板具有用于工作的足够强度，并满足标准测试要求如钉拉阻力（77lb）和芯硬度（11lb）。然而，传统墙板质重，通常重达1600-1700lb/MSF。如果能找到一种生产板重（密度）大大降低而对钉拉阻力和硬度特性无不良影响的高强度石膏墙板的方法，这将是对本领域的有用贡献。人们还知道在制造石膏墙板中，粘结层可用以促进纸板层对凝固石膏芯的粘着或粘结。通常，这些粘结层相对很厚，约为7mil-25mil，甚至达到50mil（mil，密尔）。预计较薄的粘结层较难适用并显示出其它缺点。但是，使用这些厚的粘结层会减少成品墙板中的芯硬度。这些干粘结层中的最终密度大于约70pcf-90pcf。术语“pcf”定义为磅每立方英尺（lb/ft3）。如果能找到一种用更薄、更轻的粘结层来制造低密度凝固石膏板，而不削弱芯硬度或其它重要板性质的方法，这将是对本领域的有用贡献。
技术实现思路
本专利技术一般包括一种轻量石膏复合板，包括具有一顶面和一底面的一泡沫低密度凝固石膏芯，该泡沫低密度凝固石膏芯用含石膏浆制成，该含石膏浆包括灰泥，以及基于灰泥重量，约0.5-10%重量的预凝胶淀粉，约0.1-3.0%重量的萘磺酸盐分散剂和约0.12-0.4%重量的三偏磷酸钠，该轻量石膏复合墙板还包括一覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的顶面上的顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层，一覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的底面上的底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层，一顶部板层以及一底部板层，其中该顶部板层通过顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结合在泡沫低密度凝固石膏芯上，该底部板层通过底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结合在泡沫低密度凝固石膏芯上。该轻量石膏复合板的顶部和底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层包括含石膏浆总量约10%-16%的重量。在一种优选的实施方式中，覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的顶面上的顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层包括含石膏浆总量约6-9%的重量，而覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的底面上的底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层包括含石膏浆总量约4-6%的重量。具体实施方式人们意外地发现，用更薄、更轻的顶部和底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层制备泡沫低密度凝固石膏芯以达到重顶部（面）板层和底部（背）板层的良好结合，可获得具有钉拉阻力、芯硬度和板强度的复合石膏板。本专利技术的复合石膏板包含一具有顶面和底面的泡沫低密度凝固石膏芯，一覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的顶面上的顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层，一具有泡沫低密度凝固石膏芯-表面的顶部（或面）板层，该顶部板层通过顶部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结合在泡沫低密度凝固石膏芯上，一覆盖在泡沫低密度凝固石膏芯的底面上的底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层，以及一具有泡沫低密度凝固石膏芯-表面的底部（或背）板层，该底部板层通过底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层结合在泡沫低密度凝固石膏芯上。优选地，该顶部板层为重量约60lb/MSF(厚度约18mil)的纸。此外，顶部（面）板层和底部（背）板层大体上与泡沫低密度凝固石膏芯平行。泡沫低密度凝固石膏芯由含灰泥的泡沫石膏浆制成，并包含预凝胶淀粉，以及优选包含萘磺酸盐分散剂，还优选包含三偏磷酸钠。该顶部和底部非泡沫（或低泡沫）粘结高密度层可包括石膏浆总量约10%-16%的重量。根据本专利技术的一种实施方式，可提供由含石膏、预凝胶淀粉、萘磺酸盐分散剂和三偏磷酸钠的泥浆制成的成品复合石膏板。萘磺酸盐分散剂以基于干灰泥重量约0.1%-3%重量的量存在。预凝胶淀粉以基于配方中干灰泥重量的至少0.5%重量，高至约10%重量的量存在。三偏磷酸钠以基于配方中干灰泥重量的约0.12%-0.4%重量的量存在。浆体中可能用到的其它成分包括粘合剂、纸纤维、玻璃纤维和促进剂。新配制的含石膏浆中可添加产生空气间隙的肥皂泡沫，以帮助降低最终含石膏产品例如石膏墙板或复合石膏板中的泡沫低密度凝固石膏芯的密度。约0.5%-10%重量的预凝胶淀粉，约0.1%-3.0%重量的萘磺酸分散剂，以及最低限度的至少0.12%重量、高至约0.4%重量的三偏磷酸盐（均基于石膏浆中使用的干灰泥的重量）的组合意外并大大地增加了石膏浆的流动性。这大大降低了生产具有足够流动性的用于制备含石膏浆产品如石膏墙板的石膏浆的需水量。三偏磷酸钠盐的水平，其至少为标准配方（三偏磷酸钠）两倍，被认为可促进萘磺酸盐分散剂的分散活性。空气间隙会降低泡沫低密度凝固石膏芯和板层之间的粘结强度。因为一半以上的复合石膏板体积可由泡沫引起的空气间隙组成，这些泡沫会妨碍泡沫低密度凝固石膏芯和纸板层之间的粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合石膏板，包括：具有干密度的凝固石膏芯；该凝固石膏芯邻接于具有干密度的第一粘结层，该凝固石膏芯的干密度小于第一粘结层的干密度，相差至少10pcf；第一粘结层，其厚度为2mil至小于7mil；该板具有35pcf或更低的干密度;且该凝固石膏芯的平均芯硬度为至少11磅，如根据ASTM C473所测定的。

【技术特征摘要】
2006.09.29 US 11/537,3951.一种复合轻量石膏板，包括：具有干密度的泡沫低密度凝固石膏芯；该泡沫低密度凝固石膏芯邻接于具有干密度的第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，该泡沫低密度凝固石膏芯的干密度小于第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的干密度，相差至少10pcf；第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，其厚度为2mil至小于7mil；该板具有35pcf或更低的干密度；且该泡沫低密度凝固石膏芯的平均芯硬度为至少11磅，如根据ASTMC473所测定的。2.一种复合轻量石膏板，包括：具有干密度的泡沫低密度凝固石膏芯；该泡沫低密度凝固石膏芯邻接于具有干密度的第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，该泡沫低密度凝固石膏芯的干密度小于第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的干密度，相差至少10pcf；第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，其厚度为2mil至小于7mil；该板具有35pcf或更低的干密度；且该板的干密度(pcf)与平均芯硬度(lb)的比率为小于3.2，其中芯硬度根据ASTMC473测定。3.一种复合轻量石膏板，包括：具有干密度的泡沫低密度凝固石膏芯；该泡沫低密度凝固石膏芯邻接于具有干密度的第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，该泡沫低密度凝固石膏芯的干密度小于第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的干密度，相差至少10pcf；第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，其厚度为2mil至小于7mil；该板具有35pcf或更低的干密度；且该板在1/2英寸厚度的钉拉阻力与平均芯硬度的比率为4-8，各自如根据ASTMC473所测定的。4.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中该泡沫低密度凝固石膏芯的平均芯硬度为至少11磅，如根据ASTMC473所测定的；和由包含水、灰泥、预凝胶淀粉以及萘磺酸盐分散剂的非泡沫含石膏浆形成第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层，用于形成第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的量占用于形成泡沫低密度凝固石膏芯和第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的总重量的4-9％。5.如权利要求4所述的复合轻量石膏板，其中用于形成第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的量占用于形成泡沫低密度凝固石膏芯和第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的总重量的4-6％。6.如权利要求4所述的复合轻量石膏板，其中用于形成第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的量占用于形成泡沫低密度凝固石膏芯和第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的总重量的6-9％。7.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中该泡沫低密度凝固石膏芯置于第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层之间，泡沫低密度凝固石膏芯的干密度小于第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的干密度，相差至少10pcf，且第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层具有2至小于7mil的厚度。8.如权利要求7所述的复合轻量石膏板，其中第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的至少一者具有60pcf至70pcf的干密度。9.如权利要求7所述的复合轻量石膏板，其中第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的至少一者具有45pcf至60pcf的干密度。10.如权利要求7所述的复合轻量石膏板，其中由包含水、灰泥、预凝胶淀粉以及萘磺酸盐分散剂的非泡沫含石膏浆形成第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层,用于形成第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的量占用于形成泡沫低密度凝固石膏芯和第一与第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的浆体的总重量的10-16％。11.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中该板的干密度为24-35pcf。12.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层是非泡沫的。13.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中第一非泡沫或低泡沫高密度粘结层是低泡沫的。14.如权利要求7所述的复合轻量石膏板，其中第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的至少一者是非泡沫的。15.如权利要求7所述的复合轻量石膏板，其中第一和第二非泡沫或低泡沫高密度粘结层的至少一者是低泡沫的。16.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，其中该板的干密度为24-30pcf。17.如权利要求1-3中任一项所述的复合轻量石膏板，所述泡沫低密度凝固石膏芯由浆体形成，该浆体包含水、灰泥、泡沫，和以基于灰泥重量0.5％-10％的量存在的淀...

【专利技术属性】
技术研发人员：于强，卫新·戴维·宋，
申请(专利权)人：美国石膏公司，
类型：发明
国别省市：美国;US