CN107108363A - 具有改善的固着强度的建筑板材 - Google Patents

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Abstract

灰泥板包括石膏基质,所述石膏基质具有相对于所述石膏为至少1重量%的量的分布在其中的聚合物型添加剂,所述石膏基质进一步具有嵌入其中的第一组纤维和第二组纤维,其中所述第一组纤维的纤维具有为所述第二组纤维的纤维的平均长度的至少三倍的平均长度。

Description

具有改善的固着强度的建筑板材
技术领域
本发明涉及用于在建筑物建造中使用的板材(panel)。具体地,本发明涉及用于提供可将物品例如洗涤盆、电视机、或暖气片固定(affix)至其的隔板(partition)的板材。
背景技术
轻质板材例如灰泥板(plasterboard)(例如石膏(gypsum)灰泥板)、聚苯乙烯板和纤维板常被用于提供建筑物内的隔板。它们用于该应用的优点包括如下事实:它们是轻的并且安装快。
然而,在一些情况下,这样的轻质板材可具有如下缺点:它们未坚固到足以支承固定设施(fixture)(例如洗涤盆、电视机、暖气片、灭火器、架子和需要附着至所述板材的任何其它物品)。在这样的情况下,所述固定设施的重量可导致固着工具(例如螺钉)从所述板材拔出,使得所述固定设施从所述隔板脱离。
典型地,该问题一直是通过如下而解决的:提供胶合板片材来提高所述板材的固着强度。在此情况下,将所述胶合板片材提供在所述板材的与所述固定设施位于其上的侧相反的侧上。所述胶合板片材可提供对于保持用于将所述固定设施紧固至所述板材的一个或多个固着工具(例如螺钉)而言提高的强度。典型地,将所述胶合板片材安置在隔板框架内,然后将灰泥板固着至所述胶合板,使得其位于所述隔板框架外部。
作为一种替代方案,可提供金属支承工具。这些可包括固着板片(plate)、槽、条、或金属紧固件。如胶合板片材的情况那样,所述金属支承工具通常被安置在所述板材的与所述固定设施待紧固至其的侧相反的侧上,并且起到接收和紧固用于将所述固定设施附着至所述板材的固着工具例如固着螺钉的作用。
这两种布置均具有如下缺点:它们要求所述板材和所述额外的支承部件在现场彼此固定。而且,当使用金属支承工具时,可需要多个这样的支承工具来支承将所述固定设施紧固至所述板材所需要的全套固着工具。因此,安装过程可为耗时和昂贵的。
此外,金属支承工具或胶合板片材的加入使所述隔板的重量和厚度增加,和/或导致空心墙空间的减少。通常,所述胶合板本身必须在现场切割到规定尺寸,从而增加了安装所需要的时间并且可能导致粉尘和可能有害的成分的释放。
因此,对于提供如下的改进的板材存在需要:其能够保持固定工具和支承固定设施,并且其不需要耗时的安装过程。
发明内容
已经发现,通过在灰泥板中包括纤维的混合物,可实现所述板材保持固着工具的能力的改善。这可容许制造更坚固的灰泥板、或者具有可接受的强度的更轻的灰泥板。
还已经观察到,通过使用纤维的混合物,可降低灰墁(灰泥,stucco)浆料的粘度,从而容许灰泥板的更容易的制造。
因此,在第一方面中,本发明可提供灰泥板,其包括:石膏基质,所述石膏基质具有相对于所述石膏为至少1重量%的量的分布在其中的聚合物型添加剂,所述石膏基质进一步具有嵌入其中的第一组纤维和第二组纤维,其中所述第一组纤维的纤维具有为所述第二组纤维的纤维的平均长度的至少三倍的平均长度。
优选地,所述第一组纤维的纤维具有为所述第二组纤维的纤维的平均长度的至少四倍的平均长度。
通过除了较长的纤维之外还包括较短的纤维,如下可为可能的:提高所述灰泥板的强度,同时避免用于制造所述板的灰墁浆料的粘度升高。所述浆料的过大粘度往往关系到空隙的形成和/或为了避免这而在生产期间降低线速度的需要。
所述第一组纤维可包括无机纤维例如玻璃纤维。所述玻璃纤维典型地具有大于1mm、优选地大于2mm、最优选地大于3mm的平均长度。通常,所述玻璃纤维具有小于10mm、优选地小于8mm的平均长度。
优选地,将所述玻璃纤维用施胶剂包覆以提高它们对石膏的亲和性,如本领域中已知的。
所述第二组纤维可包括有机纤维例如基于纤维素的纤维(例如,纤维素纤维或木纤维)。所述基于纤维素的纤维典型地具有大于100μm、优选地大于200μm的平均长度。通常,所述基于纤维素的纤维具有小于1.8mm、优选地小于1mm、最优选地小于800μm的平均长度。通常,所述基于纤维素的纤维的厚度大于10μm、优选地大于20μm。典型地,所述基于纤维素的纤维的厚度小于60μm、优选地小于40μm。
在引入到石膏产品中之前所述基于纤维素的纤维的表观密度典型地小于250g/L。
在其它实施方式中,所述有机纤维可为例如聚乙烯、聚丙烯、或聚酯纤维。
典型地,所述第一组纤维的纤维具有大于1mm、优选地大于2mm、最优选地大于3mm的平均长度。通常,所述第一组纤维的纤维具有小于10mm、优选地小于8mm的平均长度。
所述第二组纤维的纤维典型地具有大于100μm、优选地大于200μm的平均长度。通常,所述第二组纤维的纤维具有小于1.8mm、优选地小于1mm、更优选地小于800μm的平均长度。
通常,所述第二组纤维的纤维的厚度大于10μm、优选地大于20μm。典型地,所述第二组纤维的纤维的厚度小于60μm、优选地小于40μm。
通常,所述第一和第二组纤维以相对于所述石膏基质小于20重量%、优选地小于15重量%、更优选地小于10重量%的总量存在。
优选地,所述聚合物型添加剂以至少2重量%、最优选地至少3重量%的量分布在所述石膏基质中。
典型地,所述聚合物型添加剂为淀粉。优选地,所述聚合物型添加剂以相对于所述石膏基质的小于20重量%、优选地小于15重量%的量存在。
在本发明的第一方面的一些实施方式中,所述灰泥板具有纸贴面。这些纸贴面可包括纤维素纤维和玻璃纤维两者,因为这被认为改善灰泥板的耐火性。在其它情况下,所述灰泥板可具有部分地或者完全地嵌入在其表面处的毡例如玻璃毡。
在本发明的第一方面的一些实施方式中,所述石膏基质包括疏水性添加剂例如硅油或蜡。
在本发明第一方面的一些实施方式中,所述石膏基质可包含杀生物剂。
在本发明第一方面的一些实施方式中,所述石膏基质可包含防缩剂例如未膨胀的蛭石、硅粉(microsilica)、和/或粘土,以改善产品的耐火性。
本发明第一方面的一些实施方式可包括泡沫或轻质聚集体例如珍珠岩。本领域中知晓这样的添加剂产生具有可接受的厚度的较低密度板。
具体实施方式
现在将仅通过举例来描述本发明。
使用以下总的方法制备石膏灰泥板:
称取灰墁和其它干添加剂于袋中并且摇晃以将它们混合。称取水和湿添加剂于碗(bowl)中。称取纤维,将其添加至所述碗中的湿添加剂,并且使用电动混合器一起混合30s。
将所述干粉状添加剂添加至所述碗中的湿添加剂并且用电动混合器混合30s。
将所得浆料夹在两张板衬(boardline)纸之间并且容许其水合25分钟(从混合的时间起计量)。然后将所述板在烘箱中在180℃下用大于80%的相对湿度干燥50分钟。
实施例1
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为5重量%的量的乙基化的淀粉(所述淀粉可从GrainProcessing Corporation以商品名Coatmaster K57F获得);
·相对于灰墁的量为5重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度;
·相对于灰墁的量为2重量%的量的纤维素纤维。所述纤维素纤维具有500微米的平均长度和35微米的平均直径。
实施例2
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为10重量%的量的乙基化的淀粉(所述淀粉可从GrainProcessing Corporation以商品名Coatmaster K57F获得);
·相对于灰墁的量为5重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度;
·相对于灰墁的量为5重量%的量的纤维素纤维。所述纤维素纤维具有500微米的平均长度和35微米的平均直径。
对比例1
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为5重量%的量的乙基化的淀粉(所述淀粉可从GrainProcessing Corporation以商品名Coatmaster K57F获得);
·相对于灰墁的量为5重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度。
对比例2
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为10重量%的量的乙基化的淀粉(所述淀粉可从GrainProcessing Corporation以商品名Coatmaster K57F获得);
·相对于灰墁的量为5重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度。
对比例3
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为6重量%的量的淀粉(所述淀粉可以商品名Merifilm从Tate&Lyle获得);
·相对于灰墁的量为2重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度。
对比例4
由以下成分制备石膏灰泥板:
·灰墁;
·相对于灰墁的量为6重量%的量的淀粉(所述淀粉可从Tate&Lyle以商品名Merifilm获得);
·相对于灰墁的量为1重量%的量的玻璃纤维。所述玻璃纤维具有6mm的平均长度;
·相对于灰墁的量为1重量%的量的聚丙烯纤维。所述聚丙烯纤维具有6mm的平均长度。
螺钉拔出强度
对已经在23℃的温度和50%的相对湿度下调理的尺寸为100mm×100mm的样品进行螺钉拔出试验。将50mm单螺纹木螺钉穿过安置在所述样品的表面上的金属负荷传递元件而插入到所述样品中。所述负荷传递元件具有配置成位于螺钉头和样品表面之间的第一部分、和配置成与试验机接合以容许将负荷沿着所述螺钉的轴施加至所述螺钉的第二部分。将所述螺钉拧紧至1Nm的扭矩。
然后将所述试样安装在Zwick Universal Testing Machine上并且沿着所述螺钉的轴向所述螺钉施加10N的预负荷。随后,通过设置10mm/分钟的恒定十字头速度而提高负荷,直至实现拔出。
结果示于表1中。这些为各自由8个样品所取的平均值。
表1
实例 平均螺钉拔出强度
实施例1 494.9
对比例1 305.1
实施例2 671.0
对比例2 535.5
对比例3 574
对比例4 558

Claims (9)

1.灰泥板,其包括石膏基质,所述石膏基质具有相对于所述石膏为至少1重量%的量的分布在其中的聚合物型添加剂,所述石膏基质进一步具有嵌入其中的第一组纤维和第二组纤维,其中所述第一组纤维的纤维具有为所述第二组纤维的纤维的平均长度的至少三倍的平均长度。
2.根据权利要求1的灰泥板,其中所述第一组纤维的纤维具有在2-10mm范围内的平均长度。
3.根据权利要求1或权利要求2的灰泥板,其中所述第一和第二组纤维以相对于所述石膏基质小于20重量%的总量存在。
4.根据前述权利要求任一项的灰泥板,其中所述第一组纤维包括玻璃纤维。
5.根据前述权利要求任一项的灰泥板,其中所述第二组纤维包括纤维素纤维。
6.根据权利要求5的灰泥板,其中所述基于纤维素的纤维具有在200微米-1.8mm范围内的长度。
7.根据权利要求5或权利要求6的灰泥板,其中所述基于纤维素的纤维具有在20-60微米范围内的厚度。
8.根据前述权利要求任一项的灰泥板,其中所述聚合物型添加剂为淀粉。
9.根据前述权利要求任一项的灰泥板,其中所述聚合物型添加剂以相对于所述石膏基质小于20重量%的量存在。
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