CN104271530A - 建筑材料及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括建筑面板如天花板瓦片的制造物品，所述建筑面板在除基础组成外还包含任何副产物珍珠岩细粒，所述珍珠岩细粒的量足以改善建筑面板的耐火性，使之优于无另外的珍珠岩细粒的建筑面板的耐火性。在一个方面，所述另外的珍珠岩细粒可占至少大约3.5重量％。在另一个方面，所述另外的珍珠岩细粒可具有大约23微米或更小的平均直径。还公开了与建筑面板有关的制造方法。

Description

建筑材料及制造方法

技术领域

总体而言，本发明涉及在建筑物的表面构造中用作建筑材料的面板的组合物及与面板的制造有关的方法。具体而言，本发明涉及在天花板吊顶系统中用作天花板瓦片的耐火面板的组合物和制造。

背景技术

建筑物的墙壁和天花板使用预制面板如壁板(包括例如石膏板)、水泥板(包括例如)和天花板瓦片进行构造是通常的情况。所述面板是自支承的，因为每个面板都能够支承其自身重量并保持其形状而无需增强措施或技术的辅助。例如，在其中面板包括用在天花板吊顶系统中的天花板瓦片的那些情况下，天花板吊顶系统可包括金属或塑料构件(在本领域中称为“T形”截面元件)的系统，这些构件以网格状排列间隔开从而提供其中可悬吊天花板瓦片的开口。

预制面板的组成或构成可广泛地变化。例如，面板可包含基础垫或芯，所述基础垫或芯以不同的量包含一种或多种材料如石膏基材料、矿物棉、玻璃纤维、纤维素纤维、粘土、淀粉和珍珠岩。在一些情况下，面板可包含附接到基础垫的一侧或全部两侧的覆面材料如乙烯基材料。

通常，包含在预制面板中的珍珠岩包括膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩可通过使细磨珍珠岩矿石经受膨胀操作来产生，在其中，细磨珍珠岩矿石被膨胀为尺寸比自其产生膨胀珍珠岩颗粒的细磨珍珠岩矿石大许多倍的粗、中和细膨胀珍珠岩颗粒。面板的组成，在面板包含的材料及材料的相对量两个方面，可受面板意在拥有的性质的影响。例如，意在具有特殊声学性质的面板通常可由与包含在其声学性质不太重要的面板中的材料及材料量不同的材料及其量组成。类似地，待安装在高湿度环境中的天花板瓦片的组成可设计为对潮湿空气的作用提供大于一般的耐受性。

在某些情况下，天花板瓦片高度耐火可能是重要的。天花板瓦片系统可设计为形成膜以防止火通过天花板逸出和蔓延。为了保持膜的完整性，重要的是天花板瓦片在暴露于火所生成的热时不下垂或坍塌或被消耗至天花板瓦片将从吊顶系统中瓦片被支承于的开口落下的程度。可在天花板瓦片的制造中采用特殊的配方以防止当瓦片暴露于热(包括明火)时瓦片的过度破坏。

发明内容

根据本发明的一个方面，包括室内建筑面板如天花板瓦片的制造物品在除任何副产物珍珠岩细粒(如后文所定义)外还可以足以改善无另外的珍珠岩细粒的建筑面板的耐火性的量包含另外的珍珠岩细粒。在此方面的一个特别的实施例中，另外的珍珠岩细粒可占建筑面板的至少3.5重量％。

根据另一个方面，除另外的珍珠岩细粒外，建筑面板还包含大约29.8重量％的矿物棉、大约16.6重量％的粘土、大约32.6重量％的粗和中膨胀珍珠岩、大约7.8重量％的纸和大约7.8重量％的淀粉。

根据又一个方面，除另外的珍珠岩细粒外，建筑面板还包含大约30.0重量％的矿物棉、大约21.0重量％的粘土、大约33.3重量％的粗和中膨胀珍珠岩、大约6.0重量％的纸和大约6.0重量％的淀粉。

关于本发明的全部前述方面，其特别的实施例可以至少大约3.5重量％的量包含平均直径为大约23微米或更小的另外的珍珠岩细粒。另外，关于本发明的全部前述方面，建筑面板可包括天花板瓦片。

根据本发明的再一个方面，提供了一种方法，其包括在膨胀炉中加热珍珠岩矿石以产生粗和中膨胀珍珠岩颗粒(更通常简称为粗和中膨胀珍珠岩)及细膨胀珍珠岩颗粒(在本文中称为副产物珍珠岩细粒)。粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒被气力输送到分离器，在分离器处，粗和中膨胀珍珠岩与副产物珍珠岩细粒分离开来。粗和中珍珠岩已自其分离的副产物珍珠岩细粒被气力输送经过分离器到收集装置，在收集装置处，副产物珍珠岩细粒被收集。从收集装置移除在收集装置处收集的副产物珍珠岩细粒的选定部分。移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分可至多占在收集装置处收集的副产物珍珠岩细粒的全部。将在分离器处与副产物珍珠岩细粒分离开来的粗和中膨胀珍珠岩与在收集装置处收集的不包括从收集装置移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分的任何副产物珍珠岩细粒重新组合。将重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒施加到用于制造建筑面板的机器如用于制造天花板瓦片的机器。

根据本发明的又一个方面，提供了一种方法，其包括在膨胀炉中加热珍珠岩矿石以产生粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒。粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒被气力输送到分离器，在分离器处，粗和中膨胀珍珠岩与副产物珍珠岩细粒分离开来。粗和中膨胀珍珠岩已自其分离的副产物珍珠岩细粒被气力输送经过分离器到收集装置，在收集装置处，珍珠岩细粒被收集。将在分离器处与副产物珍珠岩细粒分离开来的粗和中膨胀珍珠岩与在收集装置处收集的基本上全部副产物珍珠岩细粒重新组合并向重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒中加入另外的珍珠岩细粒。将已向其中加入另外的珍珠岩细粒的重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒施加到用于制造建筑面板的机器如用于制造天花板瓦片的机器。在此方面的一个特别的实施例中，另外的珍珠岩细粒可包括在收集装置处收集并包含在前一段落中描述的方法中从收集装置移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分中的副产物珍珠岩细粒。

附图说明

通过结合附图对本发明的方面和实施例的例子的详细描述，本发明的前述及其它方面对于本发明所涉及领域的技术人员来说将是显而易见的。在附图中：

图1为珍珠岩膨胀操作的例子及处理这样的操作中产生的珍珠岩细粒的方法的例子的示意图。

图2为提供了以足以改善天花板瓦片的耐火性质的特定量包含珍珠岩细粒的天花板瓦片与包含少于那些特定量的珍珠岩细粒的天花板瓦片的耐火性质比较的图。

具体实施方式

下面有时结合附图描述体现本发明的一个或多个方面的实施例的例子。这些例子非意在限制本发明。因此，例如，在一些情况下，结合一个方面或实施例描述的本发明的一个或多个例子可在其它方面和实施例中采用。另外，某些术语在本文中仅为方便起见使用而不应视为限制本发明。

关于本文中提及的“粗和中膨胀珍珠岩”及“珍珠岩细粒”，应指出，其中采用膨胀珍珠岩的建筑材料领域技术人员熟悉膨胀珍珠岩分为三个类别：“粗”、“中”和“细”的平常分类。虽然建筑材料领域中并未创立严格的尺寸参数来对膨胀珍珠岩分类，但建筑材料领域技术人员熟悉使膨胀珍珠岩被归于这三个类别中之一的膨胀珍珠岩基本特性。因此，如本说明书及权利要求书中所用，名称“粗和中膨胀珍珠岩”及“珍珠岩细粒”意在包括建筑材料领域技术人员认为包括适宜地包含在分别应用于膨胀珍珠岩的“粗”、“中”和“细”类别中的膨胀珍珠岩的膨胀珍珠岩。

本发明的一个方面涉及出于例如改善建筑面板的耐火性的目的向建筑面板如壁板和天花板瓦片中引入珍珠岩细粒。珍珠岩细粒的一个来源可为如图1中所示自珍珠岩矿石制造膨胀珍珠岩的工艺。如图1中所示，经加工的珍珠岩矿石被直接进给到膨胀炉10，在其中，珍珠岩矿石被加热到大约1400华氏度至1800华氏度并且矿石中截留的结合水作为蒸汽释放。蒸汽的释放使得珍珠岩矿石大大膨胀并形成粗和中膨胀珍珠岩及珍珠岩细粒。珍珠岩矿石可由膨胀炉的入口端12处喷射的热空气加热，所述热空气可通过使环境空气流经风扇14并经过天然气燃烧器16进入膨胀炉10的入口端12中来产生。或者，可在其被引入到膨胀炉10中以及由膨胀炉的入口端12处喷射的热空气加热之前将珍珠岩矿石预热。

膨胀炉10中的热空气在风扇14和抽吸风扇18的影响下从膨胀炉10抽吸通过膨胀炉的出口端20并且该热空气携带着膨胀炉10中产生的粗和中膨胀珍珠岩及珍珠岩细粒。热空气中的粗和中膨胀珍珠岩及珍珠岩细粒通过导管22被输送到旋风分离器24，在旋风分离器24处，粗和中膨胀珍珠岩与珍珠岩细粒基本上完全分离。在此输送操作过程中，可能因一些粗和/或中膨胀珍珠岩的破碎而生成另外的珍珠岩细粒。在任何情况下，自其分离粗和中膨胀珍珠岩后保留在热空气中的珍珠岩细粒都通过珍珠岩细粒导管26进入集尘室28中，在集尘室28处，珍珠岩细粒被收集。在热空气流流向集尘室时，可让环境空气渗入热空气流以冷却热空气流，并且所产生的经冷却的空气流从集尘室28经过抽吸风扇18并通过例如排气导管30排放到大气。

如已结合图1所述制造膨胀珍珠岩的主要目的在于产生粗和中膨胀珍珠岩，其向建筑面板中的引入已知将赋予面板某些有利的性质，如本领域普通技术人员所了解。随粗和中膨胀珍珠岩一道产生的珍珠岩细粒被认为基本上是粗和中膨胀珍珠岩的生产的副产物。在如图1中所示制造工艺的一种典型操作模式中，将在集尘室28处收集的珍珠岩细粒与在旋风分离器24处与珍珠岩细粒分离开来的粗和中膨胀珍珠岩重新组合并且将重新组合的膨胀珍珠岩流递送到用于制造天花板瓦片的机器32。首先在旋风分离器24处将粗和中膨胀珍珠岩与珍珠岩细粒分离开来、然后在集尘室28处收集珍珠岩细粒并其后将粗和中膨胀珍珠岩与珍珠岩细粒重新组合的主要目的是因为燃烧空气必须与膨胀珍珠岩的实体或块体分离开来。

根据本发明的一个方面，不是将珍珠岩细粒与粗和中膨胀珍珠岩重新组合，而是可从集尘室移除在集尘室28处收集的珍珠岩细粒的选定部分、至多在集尘室处收集的珍珠岩细粒的整个量，如图1中所示。然后可将这样移除的珍珠岩细粒以足以提供具有改善的耐火品质的建筑面板的量添加到建筑面板的制造中使用的其它材料中。在这点上，根据本发明的此方面的一个例子，当在集尘室28处收集的所有珍珠岩细粒均与粗和中膨胀珍珠岩重新组合时，可将在膨胀炉10的初期运行阶段过程中在集尘室28处收集并从集尘室移除的珍珠岩细粒添加到粗和中膨胀珍珠岩与在炉后期运行阶段过程中产生的珍珠岩细粒的重新组合流中。可添加足够的量的另外的珍珠岩细粒以增大递送到机器32的珍珠岩细粒含量至将赋予在机器32处制造的建筑面板改善的耐火性质的值。根据图1中所示工艺产生和收集的珍珠岩细粒通常具有约23微米或更小的平均直径并且已发现该尺寸的珍珠岩细粒可有效地在建筑面板中产生改善的耐火品质。

另外的珍珠岩细粒可源自其它方式。例如，可将粗和中膨胀珍珠岩磨细或以其它方式细分产生可用作添加到建筑面板以改善其耐火性的另外的珍珠岩细粒的珍珠岩细粒。

根据本发明的另一个方面，已确定移除在集尘室28处收集的珍珠岩细粒中的一些或全部而不是将其重新组合到与在旋风分离器24处分离开来的粗和中膨胀珍珠岩的单一流中可提高机器32的生产能力。因此，自从集尘室28移除一些或全部珍珠岩细粒可实现双重好处。具体而言，如所述，可将从集尘室28移除的珍珠岩细粒以足够的量添加到应用于建筑面板的制造的组合物中以改善所制造的建筑面板的耐火性。另外，至少在其中建筑面板的耐火性不太重要或通过其它措施来应对的情况下，可减少递送到机器32的珍珠岩细粒的量以便可提高机器的效率。

建筑面板、特别是天花板瓦片因有效量的珍珠岩细粒向建筑面板中的引入而可经历的耐火性质的改善已经得到证实。具体而言，使两种类型的天花板瓦片样品经受高温测试环境以评价它们对高温测试环境的各自响应。一种类型的样品仅以在通过与图1的工艺相似的工艺制造膨胀珍珠岩中作为副产物通常存在的量包含珍珠岩细粒，其中将在集尘室28处收集的珍珠岩细粒与最初在旋风分离器24处与珍珠岩细粒分离开来的粗和中膨胀珍珠岩重新组合并将重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及珍珠岩细粒引导向机器32。另一类型的受试天花板瓦片样品除通过与图1的工艺相似的工艺制造膨胀珍珠岩中作为副产物通常存在的珍珠岩细粒外还包含珍珠岩细粒，其中将在集尘室28处收集的珍珠岩细粒与粗和中膨胀珍珠岩重新组合。测试环境包括试验炉，在试验过程中其内部温度保持在大约1500华氏度下。

如说明书和权利要求书中所用，表述“副产物珍珠岩细粒”指作为珍珠岩矿石膨胀操作的副产物产生的珍珠岩细粒，例如结合图1所述。

天花板瓦片样品的评价中采用的测试程序包括将每个天花板瓦片样品置于试验炉中并在试验炉的底表面上方将每个样品沿其长度支承在其相对端处。当样品对试验炉中高温的施加作出反应时，此布置允许每个样品基本上在其中点处下垂或向下坍塌。

测试程序涉及多个天花板瓦片样品的测试，其中每一个根据瓦片的组成归作“试验#1”、“试验#2”或“试验#3”类别。这三个试验的样品的组成在下表中示出：

组成成分	试验#1(重量％)	试验#2(重量％)	试验#3(重量％)
				矿物棉	30.03	29.81	30.01
粘土	17.01	16.63	21.00
				粗和中膨胀珍珠岩	36.94	32.58	33.30
珍珠岩细粒	0.00	3.62	3.68
				纸	8.01	7.82	6.00
淀粉	8.01	7.82	6.00
				其它	-	1.72	-

从上表可以看出，包括在试验#1中的样品代表的建筑面板(包括天花板瓦片)包含大约30.0重量％的矿物棉、大约17.0重量％的粘土、大约36.9重量％的粗和中膨胀珍珠岩、大约8.0重量％的纸和大约8.0重量％的淀粉。表中示出的试验#1的样品含0.00重量％的珍珠岩细粒代表下述事实：包括在试验#1中的样品除因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒外不包含任何珍珠岩细粒。包括在试验#2中的样品代表的建筑面板(包括天花板瓦片)包含大约29.8重量％的矿物棉、大约16.6重量％的粘土、大约32.6重量％的粗和中膨胀珍珠岩、除因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒外大约3.6重量％的珍珠岩细粒、大约7.8重量％的纸和大约7.8重量％的淀粉。包括在试验#3中的样品代表的建筑面板(包括天花板瓦片)包含大约30.0重量％的矿物棉、大约21.0重量％的粘土、大约33.3重量％的粗和中膨胀珍珠岩、除因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒外大约3.7重量％的珍珠岩细粒、大约6重量％的纸和大约6重量％的淀粉。

在对每个样品的测试程序完成后，确定试验过程中样品下垂的程度。即，观察并记录样品的中点下垂到试验开始时所述中点最初所位于的位置下方的距离。通过将包括在每个试验中的所有样品的下垂值加到一起并将总下垂值除以受试样品数来计算试验#1样品、试验#2样品和试验#3样品中的每一者的平均下垂值。将这样测得的结果示于图2的图中。从图2可以看出，仅含因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒的试验#1的样品下垂平均1.011英寸；除因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒外含大约3.6重量％的珍珠岩细粒的试验#2的样品下垂平均0.811英寸；而除因粗和中膨胀珍珠岩与在例如结合图1所述的工艺中在粗和中膨胀珍珠岩的生产过程中产生的副产物珍珠岩细粒重新组合而存在的副产物珍珠岩细粒外含大约3.7重量％的珍珠岩细粒的试验#3的样品下垂平均0.798英寸。试验#3的样品，除包含除副产物珍珠岩细粒外的珍珠岩细粒外，与试验#2的样品相比，还包含增加的量的粘土，所述增加的量的粘土可能有助于改善试验#3的样品的下垂性能。因此，可以看出，试验#2和试验#3的样品的耐火品质比试验#1的样品的那些有显著改善。更具体而言，除存在的副产物珍珠岩细粒外以至少大约3.5％的量向天花板瓦片中引入珍珠岩细粒已发现在天花板瓦片中产生了改善的耐火性，这被认为是期望的。

从前面的描述，应理解，本发明在一个方面提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：在膨胀炉例如膨胀炉10中加热珍珠岩矿石以产生粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒；气力输送所述粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒到分离器例如旋风分离器24，在分离器处，粗和中膨胀珍珠岩与副产物珍珠岩细粒分离开来；气力输送粗和中珍珠岩已自其分离的副产物珍珠岩细粒经过分离器到收集装置例如集尘室28，在收集装置处，副产物珍珠岩细粒被收集；从收集装置移除副产物珍珠岩细粒的选定部分，移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分至多占在收集装置处收集的副产物珍珠岩细粒的全部；将在分离器处分离开来的粗和中膨胀珍珠岩与在收集装置处收集的不包括从收集装置移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分的任何副产物珍珠岩细粒重新组合；和将重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒施加到用于制造建筑面板例如天花板瓦片的机器例如机器32。

从前面的描述还应理解，本发明在另一个方面提供了一种方法，所述方法包括以下步骤：在膨胀炉例如膨胀炉10中加热珍珠岩矿石以产生粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒；气力输送所述粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒到分离器例如旋风分离器24，在分离器处，粗和中膨胀珍珠岩与副产物珍珠岩细粒分离开来；气力输送粗和中膨胀珍珠岩已自其分离的副产物珍珠岩细粒经过分离器到收集装置例如集尘室28，在收集装置处，副产物珍珠岩细粒被收集；将在分离器处分离开来的粗和中膨胀珍珠岩与在收集装置处收集的基本上全部副产物珍珠岩细粒重新组合；向重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒中加入另外的珍珠岩细粒；和将已向其中加入另外的珍珠岩细粒的重新组合的粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒施加到用于制造建筑面板例如天花板瓦片的机器例如机器32。在此方面的一个特别的实施例中，另外的珍珠岩细粒可包括先前在收集装置处收集并包含在如前一段落中所述在较早的时间从收集装置移除的副产物珍珠岩细粒的选定部分中的副产物珍珠岩细粒。

虽然上面已描述并已结合其某些实施例示意了本发明，但应理解本发明不限于此。另外，一旦阅读并理解本说明书(包括附图)，本领域技术人员将想到本文所述本发明的方面的修改和变更。本发明意在涵盖和包括任何及所有对所述实施例的此类修改和变型，这样的修改和变型由附随的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种包括建筑面板的制造物品，所述建筑面板在除基础组成外还包含任何副产物珍珠岩细粒，所述珍珠岩细粒的量足以改善建筑面板的耐火性，使之优于无另外的珍珠岩细粒的建筑面板的耐火性。

2.根据权利要求1所述的制造物品，其中所述另外的珍珠岩细粒占所述建筑面板的至少大约3.5重量％。

3.根据权利要求2所述的制造物品，其中所述另外的珍珠岩细粒具有大约23微米或更小的平均直径。

4.根据权利要求2所述的制造物品，其中所述建筑面板包括天花板瓦片。

5.根据权利要求1所述的制造物品，其中所述建筑面板包含大约30.0重量％的矿物棉、大约21.0重量％的粘土、大约33.3重量％的粗和中膨胀珍珠岩、大约6.0重量％的纸和大约6.0重量％的淀粉。

6.根据权利要求5所述的制造物品，其中所述另外的珍珠岩细粒占所述建筑面板的至少大约3.5重量％。

7.根据权利要求6所述的制造物品，其中所述另外的珍珠岩细粒具有大约23微米或更小的平均直径。

8.根据权利要求6所述的制造物品，其中所述建筑面板包括天花板瓦片。

9.一种方法，所述方法包括：

在膨胀炉中加热珍珠岩矿石以产生粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒；

气力输送所述粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒到分离器，在所述分离器处，所述粗和中膨胀珍珠岩与所述副产物珍珠岩细粒分离开来；

气力输送所述粗和中膨胀珍珠岩已自其分离的所述副产物珍珠岩细粒经过所述分离器到收集装置，在所述收集装置处，所述副产物珍珠岩细粒被收集；

从所述收集装置移除所述副产物珍珠岩细粒的选定部分，移除的所述副产物珍珠岩细粒的选定部分至多占在所述收集装置处收集的所述副产物珍珠岩细粒的全部；

将在所述分离器处分离开来的所述粗和中膨胀珍珠岩与在所述收集装置处收集的不包括从所述收集装置移除的所述副产物珍珠岩细粒的选定部分的任何副产物珍珠岩细粒重新组合；和

将重新组合的所述粗和中膨胀珍珠岩及副产物珍珠岩细粒施加到用于制造建筑面板的机器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述用于制造建筑面板的机器包括用于制造天花板瓦片的机器。