CN104060790A - 高强度石膏板 - Google Patents

Abstract

高强度石膏板，包括石膏板芯、分别粘接在石膏板芯的第一外表面和第二外表面的2个纸面层，所述的高强度石膏板还包括凝固在石膏板芯内的多个复合式网格筋层，每个复合式网格筋层包括层叠结构的多层纤维网格布。本发明的高强度石膏板，采用复合式网格筋层的结构，可有效提升纸面石膏板产品的机械强度。

Description

高强度石膏板

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，纸面石膏板由于其重量轻、易于施工且具有良好的耐火性能等特点，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、遇火稳定性和耐火极限的限制，纸面石膏板的应用尚存在较大的局限性。在石膏板芯内增设纤维筋，以提高纸面石膏板的强度，是目前常用的技术，但是，由于现有技术存在纤维筋的结构及其布设不合理的问题，所以石膏板的机械强度不能满足许多使用场合的要求。纸面石膏板的生产实际表明，单靠增加纤维筋的数量，增加到一定数量后已经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。因此，要实现纸面石膏板的强度再提高，需从增加纤维筋数量以外的新的方向出发，才能有望获得新的突破口。申请人经研究得出：在实际使用过程中，纸面石膏板的强度失效主要表现在开裂和断裂，而断裂往往发生在开裂处；遇火稳定性失效和耐火极限性能失效，都是由石膏板受热后的开裂发展而成的，如果能延长石膏板从开始受热到开裂之间的时间，就可有效提高遇火稳定性和耐火极限性能；避免开裂的有效措施是，尽可能避免石膏板的内应力集中和尽可能均匀石膏板的强度分布，在此所述内应力是指石膏板在制作过程或受热过程中产生的内应力，强度分布是指沿石膏板的长度和宽度方向的分布。现有技术的纤维的使用方式分为短纤维、纤维毡和网格布三种。将短纤维混入石膏配料中实现加筋的方式，由于受现有的混料工艺的限制，短纤维难以均匀混入石膏配料的问题，导致强度分布不均匀的现象比较明显。将短纤维毡粘结在石膏板芯表面能适当改善石膏板的强度， 但这种粘结结构不能使短纤维毡起到筋的加强功能，因此对于石膏板的强度改善十分有限。现有的网格布加筋，由于受纤维网格布生产技术的限制，所以加筋密度和筋的分布均匀度难以达到理想的程度。在现有的石膏板用的纤维网格布的实际生产过程中，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，严重制约了纸面石膏板产品的强度、遇火稳定性和耐火极限性能的再提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种采用复合式网格筋层结构的高强度石膏板。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种高强度石膏板，包括石膏板芯1、分别粘接在石膏板芯1的第一外表面1a和第二外表面1b的2个纸面层2，所述的高强度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，每个复合式网格筋层3包括层叠结构的多层纤维网格布31。

进一步，所述的复合式网格筋层3所包括纤维网格布31的层数为2至10层。

进一步，所述的高强度石膏板包括2个复合式网格筋层3，2个复合式网格筋层3分别凝固在石膏板芯1内的靠近第一外表面1a的表层和 靠近第二外表面1b的表层，并且两个相对设置的复合式网格筋层3的纤维网格布31之间成对称设置。

进一步，同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的网格尺寸相等。

进一步，同一个复合式网格筋层3中的各层纤维网格布31内的网格尺寸成整数倍关系。

进一步，同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的经线相互错开设置。

进一步，同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的纬线相互错开设置。

进一步，所述的纤维网格布31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，所述的各经线所包括纤维长丝的支数相同，各纬线所包括纤维长丝的支数相同。

进一步，同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的层间采用浆料粘接。

进一步，所述的纤维网格布31为有机纤维、无机纤维和金属纤维材料中的至少一种编织而成。

本发明的高强度石膏板采用复合式网格筋层的结构，使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，从而可大幅度增大加筋的密度、减小单股纤维束的单丝数量和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。且也可提高遇火稳定性和耐火极限性能的等级，而且它也能在常用的纸面石膏板生产流水线设备上生产。

附图说明

图1为本发明的高强度石膏板的实施例的结构的局部平面剖视示意图，它采用了两个复合式网格筋层3的结构。

图2为本发明的高强度石膏板的另一实施例的结构的局部平面剖视示意图，它采用了三个复合式网格筋层3的结构。

图3是图1所示的本发明的高强度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采用三层纤维网格布31，各层纤维网格布31的网格尺寸相同。

图4是图3所示的本发明的高强度石膏板的实施例的复合式网格筋层3的纤维网格布31的一种结构方案的局部立体示意图。

图5是图3所示的本发明的高强度石膏板的实施例的复合式网格筋层3的结构分解示意图，图中所示的3层纤维网格布31分别用31a、31b和31c表示，3层纤维网格布31a、31b和31c以层叠的方式形成复合式网格筋层结构，各层纤维网格布(31a、31b与31c)之间不存在编织关系。

具体实施方式

下面结合图1至图5给出的实施例，进一步说明本发明高强度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明。

参见图1所示的本发明的高强度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的第一外表面1a和第二外表面1b的2个纸面层2、凝固在石膏板芯1内的2个复合式网格筋层3，每个复合式网格筋层3包括3层纤维网格布31。所述的纸面层2可通过石膏浆料凝固粘结于石膏板芯1上。当然，本发明的高强度石膏板的复合式网格筋层3的层数不限于2层，每个复合式网格筋层3所包含的纤维网格布31的层数不也限于3层，因此可归纳为：所述的高强度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，每个复合式网格筋层3包括多层纤维网格布31。增加复合式网格筋层3的层数，可以有效提升高强度石膏板的强度性能，增加每个复合式网格筋层3的纤维网格布31的层数同样可有效增强高强度石膏板的机械强度。但是，采用以层叠的方式构成的复合式网格筋层3的结构意义不仅于此，更重要的是可实现高强度石膏板内的纤维网格筋的分布密度不受现有纤维网格布的织布工艺限制，使网格筋的分布密度可根据需要随意设定并到达理想程度， 而且还可实现高强度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高强度，同时还可使高强度石膏板在800℃下能明显减小受热变形，并还能提高将石膏芯材拉结在一起的效率，以大幅度改善石膏板的遇火稳定性和耐火极限性能。

所述的高强度石膏板包括2个复合式网格筋层3，2个复合式网格筋层3分别凝固在石膏板芯1内的靠近第一外表面1a的表层和靠近第二外表面1b的表层，并且两个复合式网格筋层3的纤维网格布31之间成对称设置。这种对称设置的优点在于：使高强度石膏板的强度分布均匀；使由生产工艺所导致的高强度石膏板的内应力分布均匀；使高强度石膏板的受热应力变化均匀，从而可延长高强度石膏板从受热到开裂的时间，以提高遇火稳定性和耐火极限。

参见图2至图5所示的实施例，每一个复合式网格筋层3包括3层纤维网格布31，3层纤维网格布31分别用31a、31b和31c表示，各层纤维网格布31的层间采用粘结结构，或者说，纤维网格布31a、纤维网格布31b与纤维网格布31c之间不存在编织关系。所谓粘结结构包括两种方式：一种纤维网格布31a、纤维网格布31b与纤维网格布31c分别通过石膏板芯1直接凝固在一起；另一种是通过浆料粘接在一起。前一种方式的各层纤维网格布31以层叠的方式分别布设设置，即纤维网格布31a、纤维网格布31b与纤维网格布31c在高强度石膏板生产线上分别布设到尚未凝固的石膏板芯1中；而后的一种方式的各层纤维网格布31以层叠的方式同时布设设置，即纤维网格布31a、纤维网格布31b与纤维网格布31c先通过浆料粘接成复合式网格筋层3，然后在高强度石膏板生产线上将复合式网格筋层3布设到尚未凝固的石膏板芯1中。不管采用何种方式，按层叠的方式布设的结构，都能在石膏板芯1中形成复合式网格筋层3，并且所述的复合式网格筋层3是被石膏板芯1凝固在其中的。显然，这种凝固在石膏板芯1内的复合式网格筋层3具有内置筋的加强作用，尽管它可能处于石膏板芯1内的靠近第一外表面1a的表层或靠近第二外表面1b的表层，但凝固粘结的结构，使复合式网格筋层3仍具有很强的内置筋的加强作用。应当能理解到，凝固在石膏 板芯1内的多个复合式网格筋层3是一种内置筋的结构，其完全不同于以贴服或其他方式设置在石膏板芯的表面上加强层的结构，因为这种设置在石膏板芯的表面上加强层的结构如果不是凝固在石膏板芯内，则它不可能具有内置筋的加强作用。图1至图4给出的实施例的每个复合式网格筋层3所包括纤维网格布31的层数为3层，但本发明的复合式网格筋层3所包括纤维网格布31的层数为3层不限于3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，由此，优选的层数范围为2层至10层中的一个层数，如：双层复合式网格筋层3所包括的纤维网格布31的层数为2层，三层复合式网格筋层3所包括的纤维网格布31的层数为3层，四层复合式网格筋层3所包括的纤维网格布31的层数为4层，…，十层复合式网格筋层3所包括的纤维网格布31的层数为10层。

同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的网格尺寸相等，即同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的相邻两根经线之间的距离J相等，并且相邻两根纬线之间的距离I相等，这样的结构有利于统一纤维网格布31的规格。同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31内的各层纤维网格布31的经线相互错开设置，即各层纤维网格布31的经线不重叠。同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31内的各层纤维网格布31的纬线相互错开设置，即各层纤维网格布31的纬线不重叠。显然，所述的相互错开设置使得经线、纬线的分布均匀。但是，满足各层纤维网格布31的经线相互错开设置，各层纤维网格布31的纬线相互错开设置的结构，还可以采用如下方式，同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31内的网格尺寸成整数倍关系，即：同一层纤维网格布31的相邻两根经线之间的距离J相等，但不同层纤维网格布31的相邻两根经线之间的距离之间成整数倍关系，如纤维网格布31a的相邻两根经线之间的距离是纤维网格布31b的相邻两根经线之间的距离的2倍；同一层纤维网格布31的相邻两根纬线之间的距离I相等，但不同层纤维网格布31的相邻两根纬线之间的距离之间成整数倍关系，如纤维网格布31a的相邻两根纬线之间的距离是纤维网格布31b的相邻两 根纬线之间的距离的2倍。

所述的纤维网格布31的纤维类型优选采用纤维长丝。每根经线包括至少一根纤维长丝，即每根经线为包括至少一根纤维长丝的纤维束，或为由多根纤维长丝合股而成的纤维线。每根纬线包括至少一根纤维长丝，即每根纬线为包括至少一根纤维长丝的纤维束，或为由多根纤维长丝合股而成的纤维线。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，但由于本发明的复合式网格筋层3采用了层叠方式复合而成的构造，所以复合式网格筋层3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31的层数来获得复合式网格筋层3的经线和纬线的理想密度，因此，本发明的复合式网格筋层3的结构，使得纤维网格布31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31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31的产品质量和生产效率。由于本发明的复合式网格筋层3采用了层叠方式复合而成的构造，所以复合式网格筋层3的经线和纬线的密度不完全取决于纤维网格布31的经线和纬线的分布密度，而是取决于纤维网格布31层数，因此，本发明的复合式网格筋层3的经线和纬线的分布密度，可以不受纤维网格布31的经线和纬线的分布密度的限制，即与复合式网格筋层3的分布密度相关联的复合式网格筋层3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，复合式网格筋层3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31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。

为了能在常用的纸面石膏板生产流水线设备上生产高强度石膏板， 同一个复合式网格筋层3的各层纤维网格布31的层间优选采用浆料粘接结构，所述的浆料采用淀粉浆或PVA类浆料中的一种，因为这些浆料都具有与石膏板芯1良好的粘结性能，能很好地使复合式网格筋层3的各层纤维网格布31凝固在石膏板芯1的表层和中间。淀粉浆或PVA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。所述的纤维网格布31为有机纤维、无机纤维和金属纤维材料中的至少一种编织而成。如可以是任一种材料单独编织，或是有机纤维、无机纤维和金属纤维中的两种或三种混合编织。

综上所见，由于本发明采用了凝固在石膏板芯1内的多层复合式网格筋层3，并且每个复合式网格筋层3包括多层纤维网格布31的结构，所以解决了现有技术用单一网格布作为加强筋不能满足石膏板的机械强度的问题，在使用相同数量纤丝的情况下，本发明的复合式网格筋层的机械强度相对于传统的单一网格布的机械强度可提高数倍。并且，还是因为采用了凝固在石膏板芯1内的多层复合式网格筋层3，并且每个复合式网格筋层3包括多层纤维网格布31的结构，使高强度石膏板进一步改善了耐火性能，特别是在减小受热变形、提升遇火稳定性和耐火极限性能方面，都可获得明显的效果。

Claims (10)

1.一种高强度石膏板，包括石膏板芯、分别粘接在石膏板芯的第一外表面和第二外表面的2个纸面层，其特征在于：所述的高强度石膏板还包括凝固在石膏板芯内的多个复合式网格筋层，每个复合式网格筋层3包括层叠结构的多层纤维网格布。

2.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：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。

3.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：所述的高强度石膏板包括2个复合式网格筋层，2个复合式网格筋层分别凝固在石膏板芯内的靠近第一外表面的表层和靠近第二外表面的表层，并且两个相对设置的复合式网格筋层的纤维网格布之间成对称设置。

4.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层的各层纤维网格布的网格尺寸相等。

5.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层中的各层纤维网格布内的网格尺寸成整数倍关系。

6.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层的各层纤维网格布的经线相互错开设置。

7.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层的各层纤维网格布的纬线相互错开设置。

8.根据权利要求1所述的高强度石膏板，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，所述的各经线所包括纤维长丝的支数相同，各纬线所包括纤维长丝的支数相同。

9.根据权利要求1所述的高强度石膏板，其特征在于：同一个复合式网格筋层的各层纤维网格布的层间采用浆料粘接。

10.根据权利要求1至9任一所述的高强度石膏板，其特征在于，所述的纤维网格布为有机纤维、无机纤维和金属纤维材料中的至少一种编织而成。