CN103938823A - 多功能纸面石膏板 - Google Patents

Abstract

多功能纸面石膏板，包括石膏板芯，其特征在于：所述的多功能纸面石膏板还包括凝固在石膏板芯内的多个复合式网格筋层、分别粘结于石膏板芯的上表层和下表层的两个带护面纸的表层网格筋层，所述的表层网格筋层与护面纸预制成一个整体，复合式网格筋和表层网格筋层分别包括以叠层方式布设的多层纤维网格布。本发明的目的在于提供一种机械强度高、耐火性及耐水性强的多功能纸面石膏板。

Description

多功能纸面石膏板

技术领域

本发明涉及建材技术领域，特别是涉及一种纸面石膏板。

背景技术

众所周知，纸面石膏板据其使用功能，可分为耐火、耐水、吸声、相变等。由于纸面石膏板的板芯采用石膏为主要原材料，其重量轻、易于施工等特点，被广泛应用于建筑物的隔墙、吊顶等。然而，由于受纸面石膏板自身的强度、耐火性能和耐水性能的限制，纸面石膏板的应用尚存在较大的局限性。纸面石膏板的耐火性能主要包括遇火稳定性和耐火极限性能，据遇火稳定性、耐火极限可分出纸面石膏板的耐火等级，而耐火等级关系到纸面石膏板的使用功能。纸面石膏板的耐水性能主要包括表面吸水量、吸水率和适用于使用场的连续相对湿度，显然，纸面石膏板的耐水性能也直接关系到纸面石膏板的使用功能。现有的耐火石膏板的耐火性能，主要是通过在石膏板芯内增设纤维和添加耐火收缩补偿剂和高温补强剂的方法获得，但是，由于现有技术存在无法将纤维合理布设的问题，所以限制了石膏板的耐火性能和机械强度再提高，而机械强度本身也关系到纸面石膏板的使用功能。纸面石膏板的生产实际表明，单靠增加纤维筋占石膏板芯的体积比或重量比，不仅不能获得预想的效果，而且过多使用纤维，会导致制造成本的增加和环保性能的下降。现有的耐水石膏板的耐水功能是通过在石膏板芯内加入防水性外加剂的方法，显然，同时添加防水性外加剂和收缩补偿剂、高温补强剂的方法，不能使纸面石膏板同时兼有耐水和耐火两种功能，或者说，不能同时改善石膏板的耐水和耐火两种性能。采用耐水护面纸能改善石膏板的耐水性能，采用耐火护面纸能改善石膏板的耐火性能，但耐水护面纸和耐火护面纸不能同时用于同一纸面石膏板产品。为此，本发明基于纤维的特性，克服现有纤维网格布工艺不能实现高密度均匀布筋的问题，提供一种能大幅度提高布设密度和分布均匀度的纤维的复合式网格筋层，普通石膏板采用这种筋层作为表层筋和内部筋，可同时大幅度提高石膏板的机械强度、耐火性能和耐水性能，构成集耐火性能和耐水性能于一体的高强度多功能纸面石膏板。当然，如果在耐火石膏板或耐水石膏板上采用这一技术方案，则可进一步增强其耐火性能或耐水性能。

纸面石膏板的遇火稳定性失效和耐火极限性能失效，其表现形式是由石膏板芯受热后引起的整体强度失效。纸面石膏板的耐水性能失效的表现形式，也是由石膏板芯连续受潮浸湿后引起的整体强度失效。纸面石膏板的整体强度失效，主要表现在断裂和解体，而断裂通常是由开裂引起的，解体是由断裂引起的。遇火稳定性失效、耐火极限性能失效，受潮后的强度失效，多数是从石膏板的开裂开始，再由开裂演变成断裂，最后失去石膏板的完整性。本发明的表层筋层和内部筋层结构，对于提高石膏板的机械强度，抵抗各种原因的开裂、断裂具有显著的效果，不管护面纸因火或因水而被破坏，表层筋层和内部筋层仍能维持石膏板足够的强度，即使在护面纸完全失效的情况下，表层筋层和内部筋层也照样能承受足够的拉力和起到有力的加固作用，从而大幅度提升了纸面石膏板强度、耐火和耐水的等级，克服了现有纸面石膏板主要依靠护面纸承受拉力和加固，护面纸一旦被破坏便丧失强度并易于开裂、断裂、解体时的缺陷。用纤维网格布作为石膏板的加筋是比较理想的，但现有的纤维网格布的实际生产工艺，面临两大制约石膏板强度再提高的技术矛盾：矛盾之一在于，由于微裂纹原理导致的纤维的单丝直径越大则纤维丝强度越低的矛盾，因此实际可用的纤维单丝直径只能在几十微米量级，如此细的纤维的拉力载荷很微小，为此通常采用许多单丝组成的纤维束作为一股网格筋，为提高石膏板的强度需增加单股纤维束的单丝数量，但单股纤维束的单丝数量越多则使石膏板的强度分布越不均匀；矛盾之二在于，由于受纤维的可编织性限制和机织过程导致的纤维损伤随网格变小而加剧的矛盾，实际可实现的最小的网格尺寸也只能在几十毫米量级，而网格尺寸越大则加筋密度越小。由此可见，由于受上述技术矛盾限制，现有的纸面石膏板的纤维网格布加筋，都存在单股纤维束的单丝数量过多、网格尺寸过大的缺陷，由此导致的加筋密度小和筋的分布不均匀的问题，使得纸面石膏板产品无法获理想的、优良的机械强度、耐火性能和耐水性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种机械强度高、耐火性及耐水性强的多功能纸面石膏板。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:

一种多功能纸面石膏板，包括石膏板芯1，所述的多功能纸面石膏板还包括凝固在石膏板芯1内的多个复合式网格筋层3、分别粘结于石膏板芯1的上表层和下表层的两个带护面纸2a的表层网格筋层2，所述的表层网格筋层与护面纸预制成一个整体，复合式网格筋层3和表层网格筋层2分别包括以叠层方式布设的多层纤维网格布4。

进一步，所述的多两个带护面纸的表层网格筋层2以对称于石膏板芯1的中心层A—A的方式设置，各复合式网格筋层3分别以对称于石膏板芯1的中心层A—A的方式设置。

进一步，所述的表层网格筋层2所包括纤维网格布4的层数为1至8层中的一个层数，所述的复合式网格筋层3所包括纤维网格布4的层数为2至10层中的一个层数。

进一步，两个带护面纸的表层网格筋层2的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同；对称设置的两个复合式网格筋层3的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同。

进一步，同一个复合式网格筋层3和/或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸相等或成整数倍关系。

进一步，同一个复合式网格筋层3或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的经线相互错开设置，并且各层纤维网格布4的纬线相互错开设置。

进一步，所述的纤维网格布4的每根经线包括至少一根纤维长丝，每根纬线包括至少一根纤维长丝。

进一步，所述的护面纸为普通护面纸、防水护面纸或防火护面纸中的一种。

进一步，同一个复合式网格筋层3或同一个带护面纸2a的表层网格筋层2的各层纤维网格布4的层间采用浆料粘结。

进一步，所述的浆料为淀粉浆或PVA类浆料中的一种。

本发明通过复合式网格筋层作为内部加强筋和带护面纸的表层网格筋层的结构，使其网格筋层的单股纤维束的单丝数量和网格尺寸不受纤维网格布生产工艺的限制，实现大幅度提高加筋密度并且提升筋的分布均匀度，有效提升纸面石膏板产品的机械强度。并且它能在常用的纸面石膏板生产流水线设备上生产。此外，通过多个对称于中心层A—A的复合式网格筋层的设计，可使多功能纸面石膏板内的纤维网格筋的分布均匀度达到最优程度，以此获得现有的纸面石膏板所不具有的能同时提高强度并兼有耐火、耐水功能的特点。

附图说明

图1为本发明的多功能纸面石膏板的实施例的结构的局部平面剖视示意图，它采用了两个对称于中心层A—A的复合式网格筋层3，以及两个分别粘结于石膏板芯1的上表层和下表层的带护面纸2a的表层网格筋层2。

图2是图1所示的本发明的多功能纸面石膏板的实施例的带护面纸2a的表层网格筋层2的一种结构方案的局部立体示意图，图中所示的表层网格筋层2采用了三层纤维网格布4，各层纤维网格布的网格尺寸相同。

图3是图1所示的本发明的多功能纸面石膏板的实施例的复合式网格筋层3的一种结构方案的局部立体示意图，图中所示的复合式网格筋层3采用了三层纤维网格布4，各层纤维网格布的网格尺寸相同。

图4是图2或图3所示的本发明的多功能纸面石膏板的实施例的纤维网格布4一种结构方案的局部立体示意图，它的由相邻两根经线之间的距离J和相邻两根纬线之间的距离I构成的各网格尺寸相等。

图5是图3所示的本发明的多功能纸面石膏板的实施例的复合式网格筋层3的结构分解图，图中所示的三层纤维网格布4以叠层方式布设，并采用粘结形式复合在一起，三层纤维网格布4之间不存在编织关系。

图6是图2所示的本发明的多功能纸面石膏板的实施例的带护面纸2a的表层网格筋层2的结构分解图，图中所示的三层纤维网格布4与护面纸2a以叠层方式布设并采用粘结形式复合在一起，三层纤维网格布4之间不存在编织关系。

具体实施方式

下面结合图1至图6给出的实施例，进一步说明本发明多功能纸面石膏板的具体实施方式。本发明的具体实施方式不限于以下实施例的描述。

参见图1、5和6，本发明的多功能纸面石膏板的一个实施例，它包括石膏板芯1、分别粘结于石膏板芯1的上表层和下表层的两个带护面纸2a的表层网格筋层2、凝固在石膏板芯1内的2个复合式网格筋层3，所述的表层网格筋层与护面纸预制成一个整体，复合式网格筋层3和表层网格筋层2分别包括以叠层方式布设的3层纤维网格布4，所述的3层玻璃限位网格布4分别是4a、4b和4c。图1给出的实施例复合式网格筋层3的数量为2个，但本发明的多功能纸面石膏板的复合式网格筋层3数量不限于2个，而是可根据强度要求设定为多个。纤维网格布4的层数也不限于3层，而是可根据强度要求设定为多层。然而，过多的层数会增加加工成本，而过少的层数不能有效增大加筋密度，因此：所述的表层网格筋层2所包括纤维网格布4的层数可选为1至8层中的一个层数，优选为2至8层，如2层、或3层、或4层...、或8层；所述的复合式网格筋层3所包括纤维网格布4的层数为2至10层中的一个层数，如2层、或3层、或4层、...、或10层。两个带护面纸2a的表层网格筋层2是指具有以下特征的结构层：每个表层网格筋层2包括由至少1层纤维网格布4以层叠的方式并通过浆料粘结而成的纤维网格筋2b，护面纸2a也以层叠的方式粘结在纤维网格筋2b上。这样的结构层的优点是：方便纸面石膏板的生产，带护面纸2a的表层网格筋层2可适用于在现有的纸面石膏板的生产线的护面纸上料口上料，无需改动现有的生产线设备；能在现有的生产线自动形成集提高强度、耐火、耐水于一体的多功能表层结构，该表层结构不仅使护面纸2a能很好地与石膏板芯1的上表面1a或下表面1b牢固粘结，而且还使得纤维网格筋2b能均匀、精确地被凝固在石膏板芯1的上表层或下表层，因此，被石膏板芯1凝固的并嵌入石膏板芯1的上表层或下表层的纤维网格筋2b，在遇火或遇水时仍能起到维持石膏板芯1较高的强度作用，并能有效阻止石膏板芯出现开裂、断裂、解体的发生。在此所述的上表层或下表层不同于所述的是上表面1a或下表面1b，上表层是指靠近上表面1a的石膏板芯1上的一个表层，下表层是指靠近下表面1b的石膏板芯1上的另一个表层，而分别粘结于石膏板芯1的上表层和下表层的两个带护面纸2a的表层网格筋层2，是指：其中一个表层网格筋层2的护面纸2a粘结石膏板芯1的上表面1a，其纤维网格筋2b被凝固在靠近上表面1a的石膏板芯1的上表层内；另一个表层网格筋层2的护面纸2a粘结石膏板芯1的下表面1b，其纤维网格筋2b被凝固在靠近下表面1b石膏板芯1的下表层内。复合式网格筋层3也是由多层纤维网格布4以层叠的方式并通过浆料粘结复合而成，其纤维网格布4与纤维网格筋2b的纤维网格布4通用，以减少纤维网格布4的品种，简化纤维网格布4的织布工艺。以多层纤维网格布4复合而成的复合式网格筋层3的形式的优点包括：方便纸面石膏板的生产，复合式网格筋层3可适用于在现有的纸面石膏板的生产线的网格布上料口上料，无需改动现有的生产线设备；能在现有的生产线上方便地控制其在石膏板芯1内的位置，以确保各合式网格筋层3分别对称于石膏板芯1的中心层A—A设置的对称精度。但是，不管是带护面纸2a的表层网格筋层2，还是复合式网格筋层3，其采用多层纤维网格布4复合而成的结构的共同优点是，可获得网格筋层的理想布筋密度，或者说，可不受织布的机织工艺限制而获得设计者想要的布筋密度，而且还可使多功能纸面石膏板内的纤维网格筋的分布均匀度达到最优程度，以此获得现有的纸面石膏板所不具有的能同时提高强度并兼有耐火、耐水功能的特点。

所述的两个带护面纸的表层网格筋层2以对称于石膏板芯1的中心层A—A的方式设置，应当能理解到，表层网格筋层2对称于石膏板芯1的中心层A—A的设置，限定了以下两个结构特征：一是由于石膏板芯1的上表层和下表层分别靠近石膏板芯1的上表面1a和下表面1b，因此，中心层A—A处于上表面1a与下表面1b的中间，即中心层A—A与上表面1a之间的距离等于中心层A—A与下表面1b之间的距离；二是上表层的表层网格筋层2的护面纸2a与其纤维网格筋2b的之间的位置关系和下表层的表层网格筋层2的护面纸2a与其纤维网格筋2b之间的位置关系对称于中心层A—A，即如图1所示，两个护面纸2a对称于中心层A—A并分别处于上表面1a和下表面1b上，而两个纤维网格筋2b对称于中心层A—A并分别处于上表面1a和下表面1b内的石膏板芯1的上表层和下表层。所述的各复合式网格筋层3分别以称于石膏板芯1的中心层A—A的方式设置，这种设置方式包括两种方式：一种方式是如图1所示，所述的复合式网格筋层3的个数为偶数，各复合式网格筋层3分别以两两对称于中心层A—A的方式设置；另一种方式图中未示出，所述的复合式网格筋层3的个数为奇数，其中一层设置在中心层A—A上，其余各复合式网格筋层3分别以两两对称于中心层A—A的方式设置。这种优选的对称设置的优点在于，各复合式网格筋层3承受的拉力对称于中心层A—A，使得纸面石膏板能承受双向的弯曲载荷，内应力分布均匀，复合式网格筋层3对于石膏板芯的加固力分布均匀，有利于在受热受潮的情况下减小石膏板芯的变形和开裂、断裂及解体的风险。

参见图2至6，两个带护面纸的表层网格筋层2具有相同的结构，两个复合式网格筋层3具有相同的结构，即：两个带护面纸的表层网格筋层2的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同；对称设置的两个复合式网格筋层3的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同。所述的表层网格筋层2或复合式网格筋层3的网格尺寸是指层上的相邻两根经线之间的距离j和层上的相邻两根纬线之间的距离i，在此所述的相邻两根经线不是同一层纤维网格布4上的经线，相邻两根纬线也不是同一层纤维网格布4上的纬线。所述的经线结构和纬线结构是指：经线或纬线所包含的纤维的单丝支数、单丝直径及合股形式(纤维束或纤维线)。显然，两个表层网格筋层2采用相同的结构和两个复合式网格筋层3采用相同的结构的优点在于：各复合式网格筋层3承受的拉力对称于中心层A—A，使得纸面石膏板能承受双向的弯曲载荷，和筋的分布均匀，以达到石膏板芯的内应力分布更加均匀、复合式网格筋层3对于石膏板芯的加固力分布更加均匀、更有利于在受热受潮的情况下减小石膏板芯的变形和开裂、断裂及解体的风险的目的。

同一个复合式网格筋层3和/或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸相等或成整数倍关系，这一特征描述限定了以下四种可能的形式：同一个复合式网格筋层3或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸相等；同一个复合式网格筋层3或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸成整数倍关系；同一个复合式网格筋层3和同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸相等；同一个复合式网格筋层3和同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的网格尺寸成整数倍关系。在此所述的网格尺寸是指在同一纤维网格布4上的相邻两根经线之间的距离J和相邻两根纬线之间的距离I。在此所述的成整数倍关系是指，其中一层纤维网格布4的网格尺寸是另一层纤维网格布4的网格尺寸的2倍、或3倍、或4倍、...、或整数倍。各层纤维网格布4的网格尺寸相等的优选方式，可以减少纤维网格布4的品种，简化机织成形纤维网格布4的工艺，同时使得各层纤维网格布4的经线相互错开设置(即各层纤维网格布4的经线不重叠)成为可能，同时使各层纤维网格布4的纬线相互错开设置(即各层纤维网格布4的纬线不重叠)成为可能。当然，能实现各层纤维网格布4的经线相互错开设置的条件，还可以是相邻两根经线之间的距离J为整数倍关系、相邻两根纬线之间的距离I为整数倍关系。当然，同一层纤维网格布4的相邻两根经线之间的距离J相等，同一层纤维网格布4的相邻两根纬线之间的距离I相等，是一种最为优选的选择，因为它可利用纤维织布机的常规工作模式，有利于提高织布机的生产效率。同一个复合式网格筋层3或同一个表层网格筋层2的各层纤维网格布4的经线相互错开设置，并且各层纤维网格布4的纬线相互错开设置。这是本发明的网格筋层的十分重要的结构特征，因为通过该结构特征，以获得网格筋层的筋(即经线、纬线)的分布均匀。

纤维网格布11的纤维类型优选采用纤维长丝，所述的纤维网格布4的每根经线包括至少一根纤维长丝，每根纬线包括至少一根纤维长丝。在每根经线或纬线包括多根纤维长丝时，每根经线或纬线的结构形式包括两种，一种是纤维束，另一种是合股而成的纤维线。每根根经线或纬线的单丝数量可根据网格筋层的强度要求设定，但由于本发明的网格筋层采用了层叠方式复合而成的构造，所以网格筋层的强度不像现有的纤维网格布的结构那样，仅取决于单一的纤维网格布的经线和纬线的单丝数量和密度，而是通过增加纤维网格布4的层数来获得网格筋层的经线和纬线的理想密度，因此，本发明的网格筋层的结构，使得纤维网格布4的经线或纬线的单丝数量和经线或纬线的分布密度，可根据纤维的可编织性和现有纤维织布设备的机织性能来确定，使得在机织成形纤维网格布4的工艺过程中纤维丝的损伤最小、由机织工艺导致的纤维丝产生的微裂纹最少，使已有织布设备能发挥出最好的机织性能，以确保纤维网格布4的产品质量和生产效率，同时可使纤维的用量更加合理，减少纤维的浪费。因此，本发明的网格筋层的经线和纬线的分布密度，可以不受纤维网格布4的经线和纬线的分布密度的限制，即与网格筋层的分布密度相关联的纤维网格筋层的相邻两根经线之间的距离j和相邻两根纬线之间的距离i可以根据需要随意设定，从理论上讲，维网格筋层的相邻两根经线之间的距离j和相邻两根纬线之间的距离i可以为零或负值(即重叠的情况)，而纤维网格布4的相邻两根经线之间的距离J和相邻两根纬线之间的距离I无法实现零或负值的情况，相反，为满足机织工艺，现有的纤维网格布的相邻两根经线之间的距离和相邻两根纬线之间的距离通常不能小于几十毫米的量级。

所述的护面纸为普通护面纸、防水护面纸或防火护面纸中的一种。由于本发明的采用了带护面纸2a的表层网格筋层2的结构，可使纸面石膏板的强度成倍提高。即使采用带有普通护面纸，表层网格筋层2的耐火、耐水性能，也会使得纸面石膏板具有良好的耐火、耐水功能。当然，如采用耐火护面纸，则会使纸面石膏板产品不仅具有很高的强度和良好的耐水性能，而且其耐火的性能更加突出；同理，如采用耐水护面纸，则会使纸面石膏板产品不仅具有很高的强度和良好的耐火性能，而且其耐水的性能更加突出。

同一个复合式网格筋层3或同一个带护面纸2a的表层网格筋层2的各层纤维网格布4的层间采用浆料粘结。所述的浆料为淀粉浆或PVA类浆料中的一种。这些浆料都具有与纸面石膏板的板芯材料良好的粘结性能，能很好地使复合式纤维网格筋层制品凝固在纸面石膏板的板芯的表层和中间。淀粉浆、PVA或丙烯酸类浆料，可采用石膏板生产或纤维生产中使用的配方浆料，它具有良好的上浆工艺性能。通过浆料粘结，使不存在编织关系的相邻两层纤维网格布4之间建立连接结构，而且这种连接结构，对于二水石膏的固化以及二水石膏与纤维、护面纸之间的粘结，能起到有利的促进作用。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能纸面石膏板，包括石膏板芯，其特征在于：所述的多功能纸面石膏板还包括凝固在石膏板芯内的多个复合式网格筋层、分别粘结于石膏板芯的上表层和下表层的两个带护面纸的表层网格筋层，所述的表层网格筋层与护面纸预制成一个整体，复合式网格筋层和表层网格筋层分别包括以叠层方式布设的多层纤维网格布。

2.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：所述的多两个带护面纸的表层网格筋层以对称于石膏板芯的中心层A—A的方式设置，各复合式网格筋层分别以对称于石膏板芯的中心层A—A的方式设置。

3.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：所述的表层网格筋层所包括纤维网格布的层数为1至8层中的一个层数，所述的复合式网格筋层所包括纤维网格布的层数为2至10层中的一个层数。

4.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：两个带护面纸的表层网格筋层的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同；对称设置的两个复合式网格筋层的网格尺寸、经线结构和纬线结构分别相同。

5.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层和/或同一个表层网格筋层的各层纤维网格布的网格尺寸相等或成整数倍关系。

6.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层或同一个表层网格筋层的各层纤维网格布的经线相互错开设置，并且各层纤维网格布的纬线相互错开设置。

7.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：所述的纤维网格布的每根经线包括至少一根纤维长丝，每根纬线包括至少一根纤维长丝。

8.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：所述的护面纸为普通护面纸、防水护面纸或防火护面纸中的一种。

9.根据权利要求1所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层或同一个带护面纸的表层网格筋层的各层纤维网格布的层间采用浆料粘结。

10.根据权利要求9所述的多功能纸面石膏板，其特征在于：所述的浆料为淀粉浆或PVA类浆料中的一种。