CN101522410A - 防火石膏板 - Google Patents

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Abstract

一种连续形成多层板材的方法，包括制造石膏浆料，然后将石膏浆料分成至少首级石膏浆料和次级石膏浆料。形成具有水和膨胀材料的添加剂浆料，然后加入到次级石膏浆料以制造可膨胀层浆料，该膨胀层浆料覆盖在饰面材料的至少一部分上。首级石膏浆料分布在饰面材料上的次级石膏浆料和膨胀层浆料上以形成芯体。可选择地，另一层，边缘涂层，被施加在膨胀层上用于附加防火。边缘涂层包括第二膨胀材料。在失火期间，膨胀层膨胀以增加暴露于火中的石膏板的厚度并且边缘涂层膨胀以密封相邻石膏板之间的间隙。

Description

防火石膏板
技术领域
本发明涉及一种石膏板产品和制造该石膏板产品的方法。更特别地，本发明涉及一种利用膨胀表层而具有改进的防火性能的石膏板。
背景技术
石膏板是已经使用多年的已知建筑产品。它们主要用作室内墙壁和天花板产品，而且在一定程度上用作室外产品。包括硫酸钙半水化合物和水的浆料(slurry)用于形成芯体，且在搅拌器下方移动的纸面平装板上连续沉积。第二纸面平装板施加在其上且所成的组件形成板形。硫酸钙半水化合物或灰泥与充足的水反应以将半水化合物灰泥转换成联锁(interlocking)二水硫酸钙晶体矩阵，使它凝固并变得坚固。这样形成的连续带材在皮带上传输直到煅烧石膏凝固，且之后该带材被切割以形成所需长度的板材，该板材被传输通过干燥炉以消除过多的湿气。
该二水化合物晶体中的化学结合水有利于该石膏板的耐火特性。当暴露于热或火中时，该二水合物转变回半水化合物或甚至无水石膏的形式。水合作用的过量的水以蒸汽的形式被蒸馏出去。当蒸汽释放时，随着来自火焰的热能被用于推动脱水反应和蒸发水分，通过石膏板的热传递被降低。较厚的石膏板比较薄的石膏板更加耐火，因为热量穿透石膏板的整个厚度以蒸馏全部晶体水需要花费更长时间。
结晶水的损失通常导致石膏的收缩。因为损失了大量晶体水，并且原始的紧密的联锁石膏矩阵被放松，该石膏产品在火焰下也变得非常脆并且失去了它的强度和完整性。由于收缩，在石膏板内会形成很大的裂缝。收缩也引起在边缘接缝处的石膏板之间的开口放大。边缘接缝的放大、大裂缝和其他开口使得热量和热气加速传递通过该墙壁，且也使得火焰到达石膏板后面的木立筋(wood stud)而进一步为火焰增加燃料。
已知将特定纤维、矿石和/或无机微粒引入石膏芯体以改善石膏板的耐火性能。在美国专利No.4,647,486中教导了使用玻璃纤维保持石膏板强度和完整性。该专利也公开了将无水硫酸钙II(calcium sulfate anhydrite II)加入到芯体浆料中以降低收缩。
将膨胀(expandable)材料加入石膏芯体中也已经用作改善这些板的耐火性能的方法。当该墙板在火焰面前加热时，膨胀材料膨胀以至少部分代替所移除的水分。与非膨胀石膏芯体相比，这种墙板将花费更多时间烧穿或形成大裂缝。但是，整个石膏芯体都使用膨胀材料是相对昂贵的且引起健康和环境问题，因为需要大量无机添加剂用于均匀散布在整个石膏浆料中。
将珍珠岩和/或蛭石添加到墙板中用于防火是本领域公知的。美国专利No.3,376,147公开了将珍珠岩和蛭石添加到石膏板材中。该参考文献教导了这些材料是可膨胀的并且当暴露于火中时将膨胀。玻璃纤维也可选择地添加到芯体复合物(composition)中。在美国专利No.3,462,341中描述了在具有增大的边缘浓度的墙壁中的玻璃纤维的分布。美国专利No.5,601,888教导了石膏复合物的制造，该石膏复合物包括石膏、纸纤维和一个或更多个性能增强物质，例如无机纤维、粘土、蛭石和聚合物粘合剂。这些参考文献都没有示出共同起作用以改善耐火性能的芯体和涂层的结合。
墙壁或地板/天花板组件着火测试简单地测量该系统在标准ASTM(美国试验与材料学会)E119测试程序中达到指定的限制标准所花费的时间。对于墙壁组件，该限制标准定义为热能通过墙壁的路径，在墙壁的未暴露表面上超过所规定的温升，在着火过程中该墙壁承载双重设计载荷的能力(对于承重墙)，或水通过该组件射出。根据ASTM C36，按照ASTM E119测试，当应用在承重木立筋墙壁的每个表面上的单层中时，5/8-英寸(16mm)厚X型板必须具备不小于一小时耐火等级。1/2-英寸(12mm)X型板在相同组件上必须具备45分钟的耐火等级。
第二类型的耐火石膏板，已知为类型C(增强的X型)，甚至提供更好的性能。除了玻璃纤维添加剂，C型板材还包括特殊矿物，该特殊矿物在加热时膨胀，稍微弥补由于石膏熔化和脱水导致的板材收缩。这有助于增加石膏芯体的稳定性，显著增强板材的耐火性能。
发明内容
本领域存在对具有改善的耐火性能而不需要大量典型膨胀材料的石膏板的需求。本领域也存在对能用于石膏板上的耐火层的需求，该石膏板膨胀以改善防火性能。
具有包括石膏和高温抗收缩材料的芯体的石膏板满足这些和其他需求。所述芯体形成在具有至少二个相对表面和二个相对边缘的板材内。边缘和/或表面至少之一涂覆膨胀层，该膨胀层包括具有高于芯体密度的石膏矩阵和膨胀或可扩充材料。饰面材料覆盖该膨胀层的至少一部分。
连续形成多层板材的方法包括制造石膏浆料，然后将石膏浆料分成至少首级石膏浆料和次级石膏浆料。形成具有水和膨胀材料的添加剂浆料，然后加入到次级石膏浆料以制造覆盖在整个或至少一部分饰面材料上的膨胀层浆料。首级石膏浆料分布在饰面材料上的首级石膏浆料和膨胀层浆料上以形成芯体。
可选择地，另一层，边缘涂层，被施加到膨胀层以用于附加防火。边缘涂层包括第二膨胀材料。在着火过程中，边缘涂层膨胀以密封相邻石膏板之间的间隙。
对于所用膨胀材料的数量，它增加到膨胀层而非芯体浆料，这更多地增加厚度，从而改善了耐火性能。如果期望相同的耐火性，可以降低该膨胀材料的膨胀材料数量，由此降低材料成本。
降低加入石膏板的添加剂数量也降低了产品的整体重量。除了由于限制添加剂数量而节省成本，板材重量的降低也降低了运输成本并减少了搬运或安装板材的工人的疲劳。
附图说明
图1是本发明石膏板和基底的剖视图；和
图2是示出具有可选择的边缘涂层的本发明石膏板的剖视图。
具体实施方式
现在参考图1，本发明包括多层石膏板，通常为10，该多层石膏板包括芯体12，膨胀层14和饰面材料16。该板材的附加层或覆盖层内含物是可预料的。石膏板10包括至少二个相对表面20，22和二个相对边缘24，26。在石膏板的制造过程中，芯体材料12的连续带材被生产并切割形成单个板材，通常以30表示。每个板材30优选地包括至少二组相对边缘。有一组相对切割边缘(未示出)，在该切割边缘处板材30彼此分离，并且有一组相对最终(finished)边缘24，26。
该板材芯体12由首级石膏浆料制成，该首级石膏浆料包括硫酸钙半水化合物，抗收缩材料和水。包括相同成分的次级浆料用于制造膨胀层14。每种成分的细节和在每种浆料中它们各自的数量将在下文更详细描述。
板材芯体12和膨胀层14的基本成分是石膏，也可称为石膏粉(landplaster)，生石膏(terra alba)或二水硫酸钙。通过向灰泥中加水形成浆料以将石膏制成板材，灰泥也就是已知的熟石膏、煅烧石膏或硫酸钙半水化合物。硫酸钙半水化合物与水化合以形成二水硫酸钙晶体的联锁矩阵。任何包括硫酸钙半水化合物、无水硫酸钙或包含它们两者的煅烧石膏可用于任一浆料中。
硫酸钙半水化合物能产生至少二普通晶体类型，α和β类型。β硫酸钙半水化合物通常用于石膏板板材中，但是也想到由α硫酸钙半水化合物或α和β半水化合物的混合物制成的板材也可用于本发明。β-煅烧灰泥是在首级和次级浆料中优选的硫酸钙半水化合物。可以想到，无水石膏被用作煅烧石膏的较少组分，优选地在每种浆料中的量小于该煅烧石膏含量的重量20％。
石膏复合物(gypsum composite)在它们的硅石含量和在沉积物中的可溶性盐的数量和类型方面变化。这些沉积物通常不会在煅烧前移除，并且因此存在于硫酸钙半水化合物中。一定的低熔点可溶性盐的存在，特别是氯化物，降低了石膏复合物的熔点且能导致显著的高温收缩。石膏复合物的熔点降低已经由SEM测试确定。石膏复合物中的可溶性盐的高含量降低了石膏的熔点并且增加了石膏的收缩。优选地，可溶性盐的含量在重量上小于0.2％。
灰泥的另一期望特性是高硅石成分，优选硅石(silica)成分是粘土矿物例如高岭土。在石膏复合物中具有高硅石成分的灰泥提高了熔点。这对于更好的耐火性是优选的。高硅石硫酸钙半水化合物的示例是高于1％重量的硅石或高于2％重量的粘土含量。
在本发明优选实施例中，芯体12和膨胀层14都包括干燥组份重量的至少50％的硫酸钙半水化合物。更优选地，芯体12包括至少60％重量的且甚至更优选地包括70％—99％重量的硫酸钙半水化合物。芯体12中灰泥的优选数量为基于干燥固体重量的大约70—大约90％重量。
在重量百分比基础上膨胀层14通常具有较少的灰泥，因为它具有至少一附加成分。基于浆料中干燥固体的重量，膨胀层14中的灰泥量优选地为60％至大约90％。
芯体12和膨胀层14的另一基本成分是高温抗收缩材料。任何与其他组分相容并且不收缩的材料可用作抗收缩材料。大多数抗收缩材料是增加石膏复合物熔点以减少或防止高温收缩的填充物。通过用少量这些填充物替换灰泥，与不具有这些填充物的凝固芯体相比，凝固芯体12收缩更少。抗收缩材料的示例包括玻璃纤维，玻璃或人造纤维，微硅粉，硅藻土和粘土例如高岭土。许多高硅矿物质降低石膏中的收缩。优选地，出于成本考虑，芯体可以不具有膨胀材料。使用抗收缩材料的量是基于干燥成分重量的0.1％至大约3％。优选的抗收缩材料是高岭土。也应该认识到不是全部玻璃纤维都是抗收缩的。仅抗收缩材料能用于该成分中。
除了抗收缩材料，玻璃纤维(通常长度为1/2”至3/4”且直径10—16微米，熔点高于800oC)被加入到石膏芯体和膨胀层中以在两饰面纸板在火中烧毁后将整个石膏板保持在一起(或保持完整性)。
石膏芯体12和膨胀层14的第四基本成分是水。在石膏制品制造过程中，水是以液体存在的。灰泥和抗收缩材料被加入水以形成浆料。优选地，水尽可能纯净以降低副反应。如上所述，一定的盐的存在能改变石膏的凝固速度和收缩趋势。限制引入水中的盐的数量将使得更容易控制产品的凝固时间和收缩。
在本发明一些可选实施例中，一个或更多个添加剂被包括在首级石膏浆料，次级石膏浆料或两者中。浓度记为已制成板材的每1000平方英尺(93m2)中的数量(“MSF”)。凝固延时剂(高达大约2lb./MSF)(高达大约9.7g/m2)或凝固加速剂(高达大约35lb./MSF)(高达大约170g/m2)被加入以改变水合作用发生的速率。“CSA”是一凝固加速剂，该凝固加速剂包括95％的硫酸钙二水化合物与5％的糖和硼酸共研磨(co-ground)并且加热到250℉(121℃)以使糖变成焦糖。CSA可从USG公司，Southard，OK Plant获得，并且可根据作为参考并入在此的美国专利No.3,573,947制造。
另外，芯体12和/或膨胀层14复合物可选择地包括淀粉，例如预胶凝淀粉或酸改性淀粉。添加预胶凝淀粉增加了凝固和干燥石膏铸件的强度且最小化或避免在增强的潮湿条件(例如，相对于对煅烧石膏的提高的水比率)下纸板层剥离的风险。本领域普通技术人员将意识到生淀粉的预胶凝方法，例如，举例来说，在水中以至少大约185℉(85℃)的温度蒸煮(cooking)生淀粉或其他方法。预胶凝淀粉的适当示例包括，但不限于，可从Burge Milling Inc.商业获得的PCF 1000淀粉，和都可从Archer Daniels Midland Company商业获得的AMERIKOR 818和HQM PREGEL淀粉。如果包括，预胶凝淀粉可以任何合适数量存在。例如，如果包括，预胶凝淀粉能加入到用于形成凝固石膏复合物的混合物中，使得它以凝固石膏复合物重量的大约0.5％至大约10％的数量存在。
其他可选成分可用于将最终产品的芯体12和/或膨胀层14的一个或更多个特性改进高达(up to)15lb./MSF(高达大约73g/m2)的纸纤维也加入到浆料。分散剂或表面活性剂是通常的用于改善浆料粘性或表面特性的添加剂。磺酸萘(naphthalene sulfonate)是优选的分散剂，例如来自Geo SpecialtyChemicals，Cleveland，OH的
Figure A200780038168D00091
优选地，加入到芯体浆料的分散剂的数量高达16lb./MSF(高达78g/m2)。在下文更详细描述的加入到石膏浆料中的乳化石蜡(wax emulsion)的数量高达20gal./MSF(0.8l/m2)以改善最终石膏板材的耐水性。除了其他防腐剂之外，羟基吡啶硫酮盐也是可使用的。当羟基吡啶硫酮盐(pyrithione salt)与任何其他添加剂共同使用时，不存在已知的反作用。因此可以预料，当与加入到石膏芯体浆料以改变凝固石膏芯体12的其他特性的任何添加剂组合时，可使用羟基吡啶硫酮盐。
在使用起泡剂以在凝固的含石膏产品中产生空隙从而提供更轻的重量的本发明实施例中，能在准备起泡的凝固石膏产品中使用已知的任何传统起泡剂。许多这种起泡剂是已知的且可以容易地在商业上获得，例如从GEOSpecialty Chemicals，Ambler，PA获得。泡沫和用于准备起泡的石膏产品的优选方法在作为参考并入在此的美国专利No.5,683,635中公开。如果使用起泡剂，泡沫优选地单独从石膏浆料产生。然后当浆料排出浆料搅拌器时预先产生的泡沫注入浆料中。整体浆料从搅拌器排出。当它排出时或在排出后立即将浆料分为至少两部分。泡沫被泵入将会形成石膏芯体12的至少一浆料流中。然后浆料和泡沫流向下游移动以变成石膏芯体12。在添加泡沫之后不需要额外的搅拌。随着它通过软管和管道移动到网架(forming table)，泡沫和浆料充分混合。
在一些实施例中，三偏磷酸盐化合物(trimetaphosphate compound)被加入到用于制造芯体12和/或膨胀层14的石膏浆料中，以提高产品的强度并降低凝固石膏的抗凹陷性能。优选地，三偏磷酸盐化合物的浓度为基于煅烧石膏重量的约0.1％至约2.0％。包括三偏磷酸盐化合物的石膏复合物在作为参考并入在此的美国专利No.6,342,284中公开。示例性三偏磷酸盐包括三偏磷酸钠，三偏磷酸钾或三偏磷酸锂盐，这些可从Astaris，LLC.，St.Louis，MO.获得。
利用任何本领域技术人员已知方法制造浆料。在优选实施例中，通过结合干燥组分，例如硫酸钙半水化合物和抗收缩材料，以制造每种浆料。如果存在潮湿组分的话，潮湿组分可直接加入水中。然后干燥组分加入到潮湿组分中，搅拌并以连续方式分配。
可以预料在各自搅拌器中搅拌首级和次级浆料。但是，在其他实施例中，公共浆料被搅拌并在从搅拌器分配时分为首级浆料和次级浆料，因为膨胀层14由次级石膏浆料制成，该次级石膏浆料与首级石膏芯体12中使用的非常相似。次级浆料可作为首级浆料的滑流(slip stream)而获得，或者它可以是单独组成的。当滑流取自首级石膏浆料时，它优选地随着该首级浆料从浆料搅拌器排出被分离。
次级浆料的密度优选地高于石膏芯体12的密度。次级浆料的高密度特性可通过不同的方法获得。优选地，通过降低次级浆料的总空隙量而增加次级浆料的密度。在一实施例中，不添加泡沫而制造次级浆料。另一实施例中向次级浆料中加入比首级浆料中更少的泡沫。当存在更少的泡沫时，就存在更少的能降低石膏密度的混入空气。在又一实施例中，相同数量的泡沫被加入到首级浆料和次级浆料中，然后次级浆料被搅动、拍打或其他处理以破裂一些泡沫气泡，由此与首级浆料相比增加密度。
膨胀(intumescent)材料被加入到次级浆料。当膨胀材料暴露于引起它膨胀的热量或火焰时，它将经历化学或物理变化。当从它们的晶体和裂缝中释放的水分由于热量而突然膨胀时，一些矿物质例如珍珠岩或蛭石像爆米花一样膨胀。其他材料，例如膨胀聚合物系统，变得粘滞，然后形成膨胀泡沫，该膨胀泡沫硬化成稠密、隔热的多胞状焦炭(char)。但是，应该注意确保在正常着火条件下该聚合物膨胀。可膨胀石墨也可用作膨胀材料。由于珍珠岩、云母和蛭石的合理成本且容易获得，它们是膨胀材料的优选示例。
膨胀材料的数量以所选的确切材料为依据。当使用蛭石时，随着膨胀材料数量的增加，优选使用基于次级浆料重量的大约5％至大于20％重量的数量。
本发明优选实施例包括消防(firecode)石膏板10。X类型，或耐火石膏板10，包含结合入石膏芯体12中的添加物，例如碎玻璃纤维。当暴露于火并且饰面纸板16被烧光之后，这些添加物用于桥接石膏晶体并且降低随着石膏板的水分转变成蒸汽而形成的裂缝的尺寸。这进一步延长了板材10的完整性，使它能持续作为火焰屏障起作用并且因此而阻碍热量通过墙壁或天花板组件的通路。
膨胀层14覆盖至少一个表面20，22的至少一部分，至少一个边缘24，26的至少一部分或它们的组合的至少一部分。膨胀层14优选地施加于至少一个边缘24，26或者施加在边缘附近的板材的表面20，22上。当暴露于例如火焰的热源时，膨胀层14膨胀并且有助于充满由蒸发水分留下的空隙，增厚板材10，密封板材之间的空间，密封板材中形成的裂缝，占据空间降低边缘接缝开口的空间并且使得火焰或热气难以穿过所暴露板材。最可能受益于膨胀层14的区域在边缘24，26上，该边缘毗邻(abut)相邻板材10的边缘24，26，和所面对的表面或在边缘24，26几英寸之内和/或紧固件32附近的表面，该紧固件32将板材10固定在基底(substrate)34上。可选择地，膨胀层14在板材10的边缘24，26附近处更厚。
所期望的膨胀量取决于加入膨胀层14的膨胀材料的类型和数量以及膨胀层本身的厚度。随着膨胀层14的厚度增加，膨胀量增大。优选地，施加20至约250密耳厚的膨胀层14。也可使用更厚的涂层，但是增加了产品的成本。在优选涂层水平中，膨胀层14的膨胀可大于八分之一英寸。膨胀层14中可选择成分包括商业可获得的全部膨胀涂层。
参考图2，边缘涂层40可选择地应用于至少一个边缘24，26上。边缘涂层40包括第二膨胀材料，该第二膨胀材料膨胀以密封相邻板材10之间的间隙42。边缘涂层40的其他组分包括水，但是，应预见到，可选择的材料加入到边缘涂层40中。任何膨胀材料都可用作第二膨胀材料。优选的第二膨胀材料是蛭石和/或云母。第二膨胀材料是与第一膨胀材料或者相同或者不同的膨胀材料。优选地，边缘涂层40仅包括水和第二膨胀材料。
饰面材料16可选择地设置在板材10的一个或更多个表面20，22和/或一个或更多个边缘24，26上的全部层的外侧上。使用饰面16增加了板材10的弯曲强度。任何已知的可以用作饰面16的材料都是可以使用的。纸是非常普通的饰面材料16。多重纸是特别优选的，其中一层或更多层牛皮纸可以被使用并且被一层或更多层马尼拉纸覆盖。马尼拉纸优选用于设置在朝向生活区域的那层上。其他饰面材料也是合适的，包括聚合板材和由纤维例如玻璃纤维制成的板材。预备不具有饰面材料的石膏板也是可以预见的。
表面20，22之一或两者被覆盖饰面材料。当表面20，22都被覆盖时，一表面优选覆盖第一装饰纸(facing paper)，而第二表面覆盖另一饰面材料，例如第二装饰纸。第一装饰纸和第二装饰纸常常是不同的，但是，在表面20，22上具有相同饰面材料的板材也是可以预见的。
示例1—7
根据表格1的配方(formulation)制造测试墙板。测量水并将水置于大的韦林氏搅切器的搅拌容器中。测量干燥组分并彼此混合，然后加入到搅拌容器内的液体中。在浸渍10秒之后，开启搅拌器10秒以将干燥成分彻底搅拌入液体中以形成浆料。通过将浆料铸造(cast)成12英寸乘以14英寸(35.6cm)乘以5/8英寸(16cm)厚的模型来制造样品墙板。将过多的浆料从模型上刮掉。墙板重量记为每1000平方英尺(93m2)的重量。
表1
 
样品 组分 芯体配方 ELS配方 ELS厚度 板材重量
1对照(control) 灰泥水USG 95玻璃纤维CSA       1400g2000ml14g10g5g    0.0 2234lb(1015Kg)
2均匀芯体 灰泥水USG 95 1400g2000ml14g   0.0 2443lb(1110Kg)
 
蛭石玻璃纤维CSA      100g10g5g  
3均匀芯体 灰泥水USG 95蛭石玻璃纤维CSA       1400g2000ml14g200g10g5g    0.0 2576lb(1171Kg)
4二层墙板 灰泥水USG 95蛭石玻璃纤维CSA       1000g1420g10g8g3g    400g580g4g40g5g2g   0.15 2245lb(1020Kg)
5二层墙板 灰泥水USG 95蛭石玻璃纤维CSA       1000g1420g10g8g3g    400g580g4g80g5g2g   0.15 2314lb(1051Kg)
6二层墙板 灰泥水USG 95蛭石玻璃纤维CSA       1000g1420g10g8g3g    400g580g4g120g5g2g   0.15 2413lb(1096Kg)
7二层墙板 灰泥水USG95 1000g1420g10g   400g580g4g   0.15 2377lb(1080Kg)
 
蛭石玻璃纤维CSA      8g3g 160g5g2g  
使用Delta 12英寸台式钻床(Delta International Machinery Corp.，Jackson，TN)和4英寸直径孔锯从12英寸×14英寸(30.5cm×35.6cm)的板材样品的中心切割样品。从每个实验制造墙板样品(1ab made board sample)上取下4英寸(～10cm)直径的圆盘。钻头以低速运转从而获得光滑的样品切割。避免磨损围绕样品圆周的边缘，因为它能导致圆盘直径测量误差。在测试之前，为于精确测量，使用Mitutoyo Digimatic测径器(Mitutoyo AmericaCorp.，Aurora，IL)对每个圆盘的厚度和外直径都测量两次。每个样品测量两次，在彼此大约成直角的两个位置的每一处测量一次，两次测量取平均值。
六个圆盘样品以2×3的模式布置在烘炉地板上用于每次着火测试。样品置于具有数字化16段(segment)程序控制器的3500瓦电马弗Lind/Blue M1100℃箱式窑炉内部(Lindberg/Blue M，Asheville，NC)。窑炉设置在传统的试验防护罩内部以安全地对测试过程中产生的燃烧气体通风。
窑炉被程序设定为逐渐增加温度至850℃，保持该温度36分钟，然后逐渐降低该温度。控制参数按照如下设定：P＝20，I＝40，D＝10，Ct＝1，SSP＝30，SP1＝850，TM1＝0.01，SP2＝850，TM2＝1.0，SP3＝350，TM3＝0.3，SP4＝100，TM4＝-.3，SP5＝50，TM5＝off。
六个圆盘样品在室温下置于窑炉中。圆盘样品靠近窑炉端部放置，离前门大约2英寸(50.8mm)的间隔。
防护罩门保持开启并且在开始测试之前启动防护罩风扇。在关闭窑炉门之后，运行程序，需要大约一小时完成每批测试。随时监测窑炉温度并且与标准曲线相比较。
在窑炉程序已经运行完毕并且温度降低到50℃以下(通常需要3个小时)后，样品从窑炉中移除并且允许快速冷却至室温。开始第二组厚度和直径的测量。根据在测试之前的平均样品直径和测试之后的平均样品直径之间的差值除以测试之前的平均样品直径，再乘以100来计算直径收缩的百分量。根据在窑炉加热之前和之后的厚度的差值除以加热之前的厚度再乘以100来计算厚度收缩的百分量。对于表I所示的每个复合物的三个样品，这些数值取平均。消防石膏产品的收缩应该小于5％。
表II
 
样品 直径收缩平均值％         开始厚度平均值           结束厚度平均值           厚度收缩平均值％        
1 对照 4.407 0.682 0.598 12.32
2 均匀 3.570 0.697 0.651 6.60
3 均匀 1.619 0.697 0.750 -7.60
4 分层 4.080 0.647 0.618 4.48
5 分层 4.227 0.669 0.672 -0.45
6 分层 4.100 0.692 0.748 -8.09
7 分层 1.279 0.663 0.730 -10.1
上述结果证明，当膨胀材料仅存在于石膏板的膨胀层中时，能获得良好的厚度膨胀。另外，与将膨胀材料分布在整个样品中相比，需要更少膨胀材料以获得特定(particular)水平的收缩减小。平均厚度收缩的负值表示在加热测试之后膨胀样品超过样品的初始厚度。样品2和3示出由于膨胀材料数量增加而收缩减小。在膨胀层中的膨胀材料的数量仅在样品4-7中增加。尽管与具有均匀石膏层的样品3相比使用了更少的蛭石，但最好的结果在样品6和7中获得。含有40和80克蛭石的样品4和5分别具有远小于含有100克蛭石的样品2的收缩。在表面膨胀层中集中膨胀材料更有效地利用了膨胀并且与将它均匀分布在石膏芯体中相比具有更少成本。
虽然已经示出并描述了用于石膏板的膨胀层的特定实施例，但是本领域技术人员可以认识到可以作出改变和修改而在更广的方面不背离本发明和下面所述的权利要求。可以认识到本发明的特征可以彼此任意组合利用。

Claims (20)

1.一种多层石膏板，包括：
芯体，其包括石膏和高温抗收缩材料，所述芯体形成在具有至少二个相对表面和二个相对边缘的板中；
膨胀层，其覆盖由一个或更多个所述表面，一个或更多个所述边缘及其组合所组成的组的至少一部分，所述膨胀层包括具有高于所述芯体密度的石膏矩阵和第一膨胀材料；和
饰面材料，其覆盖所述膨胀层的至少一部分。
2.如权利要求1所述的板，其中所述高温抗收缩材料是由玻璃纤维、微硅粉、硅藻土和粘土组成的组的至少一个。
3.如权利要求1所述的板，其中所述第一膨胀材料包括由无水硫酸钙II，蛭石，矽灰石(wallastonite)，石墨和云母组成的组的至少一个。
4.如权利要求1所述的板，其中所述膨胀层充分覆盖所述表面之一的全部。
5.如权利要求1所述的板，其中所述膨胀层充分覆盖所述边缘的全部。
6.如权利要求4所述的板，其中所述膨胀层充分覆盖所述边缘的全部。
7.如权利要求1所述的板，其中所述饰面材料覆盖至少一个所述表面和两个所述相对边缘。
8.如权利要求7所述的板，还包括边缘涂层，其包括第二膨胀材料，所述边缘涂层置于所述边缘之一的至少一部分上，在所述饰面材料和所述膨胀层之间。
9.如权利要求1所述的板具有大约1800至大约2600lb/1000ft2的整体密度，具有5/8”厚度。
10.如权利要求1所述的板，其中所述芯体具有比所述膨胀层更大的总空隙量。
11.如权利要求1所述的板，其中所述芯体实质上不具有(be free of)所述第一膨胀材料。
12.如权利要求1所述的板，其中所述芯体包括按照重量小于0.2％的可溶盐。
13.一种连续形成多层板材的方法，包括：
制造石膏浆料，所述石膏浆料包括硫酸钙半水化合物，高温抗收缩材料和水；
将石膏浆料分离成至少首级石膏浆料和次级石膏浆料；
将膨胀材料加入到次级石膏浆料以制造可膨胀层浆料；
用首级石膏浆料形成石膏芯体；和
将可膨胀层浆料覆盖(spreading)在饰面材料的至少一部分上。
14.如权利要求13所述的方法，还包括在所述分离步骤之后将泡沫加入到首级石膏浆料。
15.如权利要求13所述的方法，还包括在所述覆盖步骤之前将边缘涂层沉积在所述饰面材料内。
16.一种制造石膏板的方法，包括：
制造不包括(free of)膨胀材料的首级浆料，所述首级浆料包括第一数量的硫酸钙半水化合物，第一抗收缩材料和水；
制造次级浆料，所述次级浆料包括第二数量的硫酸钙半水化合物，第二抗收缩材料和膨胀材料；
将首级浆料倾注在第一饰面材料上；和
将次级浆料倾注在首级浆料上。
17.如权利要求16所述的方法，其中第一抗收缩材料与第二抗收缩材料相同。
18.如权利要求16所述的方法，还包括将第二饰面材料邻近次级浆料设置。
19.如权利要求18所述的方法，其中第二饰面材料与第一饰面材料相同。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述第二倾注步骤包括用次级浆料覆盖至少一表面和至少一边缘。
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