CN108138492A - 适于用作屋顶盖板的轻质石膏纤维面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种屋顶盖板，其由30‑60％的灰泥、20‑50％的珍珠岩、10‑30％的纤维素纤维、3‑20％的淀粉、和硅氧烷的混合物制成。还公开了一种无灰泥屋顶盖板，其由30‑60％的珍珠岩、30‑60％的纤维素纤维、5‑25％的淀粉、和硅氧烷的混合物制成。还公开了制造其的方法。

Description

适于用作屋顶盖板的轻质石膏纤维面板
与相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2015年10月16日提交的美国临时专利申请号62/242,388的优先权，所述申请以引用方式并入本文。
技术领域
本发明提供了一种适于作为入门级屋顶盖板的基于石膏纤维的板。本发明的产品为基于石膏纤维的屋顶面板。本发明还提供了一种用于改进的珍珠岩-纤维板的无灰泥配方。无灰泥珍珠岩板包含膨胀珍珠岩的颗粒、纤维素纤维和淀粉。
背景技术
具有低坡屋顶平台的商业和工业建筑屋顶的屋顶系统通常包括一个或多个低密度屋顶保温层、覆盖在所述一个或多个低密度屋顶保温层上的一层屋顶盖板和覆盖在盖板层上的防水膜。所述一个或多个低密度保温层，如低密度聚合物基泡沫保温层，如果不加保护，则可能会因工人在保温层上的走动、重物在保温层上的放置、天气及屋顶施工中经常遇到的其他原因而部分压碎或以其他方式损坏。覆盖在所述一个或多个低密度保温层上的屋顶盖板层将保护更脆弱的低密度保温层使之免于受损，起到防火屏障的作用，为连接上覆的防水膜提供合适的基材，并增强低密度保温层的保温功能。覆盖在盖板层上的最上面的防水膜层将保护下覆的盖板和保温层使之免受湿气和其他不利气候条件的影响。通常，屋顶系统的这三个部件(低密度保温板、屋顶盖板和防水膜)分开制造并且分别、依次施加到低坡屋顶平台。
因此，屋顶盖板通常用在屋顶保温层上面以为膜的施加提供刚性、平滑的顶面。它将保护保温层使之免因人走动而损坏并赋予屋顶系统抗风掀性能和附加的保温。在机械连接的保温层上施加盖板还将提供另外三个明显的优点——(1)其将减小紧固件的柄长，(2)其将使紧固件隔热/消除能量损失/紧固件和保温层接头处可能的热桥，和(3)其将消除因热收缩应力所致扭出的紧固件在膜表面的突出。屋顶盖板的使用已成为增强所有低坡屋顶系统整体屋顶系统性能的标准方法。
目前市场上的屋顶盖板大致可分为两类——高级屋顶盖板和经济/入门级屋顶盖板。高级屋顶盖板包括玻璃毡面石膏板(如美国石膏公司(United States GypsumCompany)的玻璃毡面SECUROCK和乔治亚太平洋公司(Georgia Pacific)的DENSDECK产品)和纤维增强石膏(如美国石膏公司的石膏-纤维SECUROCK，也称为“GF SECUROCK”)。入门级屋顶板主要限于木纤维板和珍珠岩板。
高级屋顶盖板为所有类型的常规低坡屋顶膜提供优异的基材，特别是在完全粘附的组件中。该材料经久耐用并提供卓越的抗冲击和抗刺穿性。然而，这种盖板通常重且昂贵。另一方面，入门级屋顶盖板不具有高级屋顶盖板的品质，但重量轻且价格更实惠。由于这两个优点，许多建筑商和承包商更喜欢使用入门级屋顶盖板胜过高级屋顶板。对于翻新屋顶应用尤其如此。
高级屋顶盖板包括玻璃毡面石膏板(如USG的玻璃毡面SECUROCK和乔治亚太平洋公司的DENSDECK产品)和纤维增强石膏(如USG的石膏-纤维Securock)。入门级屋顶板主要包括木纤维板和珍珠岩板。市场上目前还没有基于石膏纤维的轻质入门级屋顶盖板。
美国专利3,988,199、4,126,512、5,749,954和6,149,831描述了制造珍珠岩板的配方和制造工艺。然而，这些配方中都含有沥青/沥青质材料作为内部添加剂或涂层材料来赋予珍珠岩板以粘结或拒水性能。沥青是一种高度易燃的材料并会显著降低珍珠岩板的防火性能。另外，配方中使用新闻纸来赋予挠曲强度。新闻纸(也称为“白报纸”)通常由具有刚性和短纤维素纤维的机械浆或半机械浆制成。用过的新闻纸还包含大量的油墨，这些油墨将充当填料而降低珍珠岩板的强度。最后，这些配方中使用的淀粉的量少于配方中固体材料总重量的5％。这将导致相对较弱的珍珠岩板。
石膏纤维产品如USG的GF SECUROCK可被认为是重质材料。其使用石膏和纤维素纤维制成。
发明内容
本发明人注意到，与上面列出的专利的组合物相比，通过使用短纤维新闻纸实现的挠曲强度将显著小于如果采用较长纤维纸源如OCC或DLK可实现的挠曲强度。
令人惊奇地发现，通过向石膏纤维盖板中引入珍珠岩和淀粉，可制造具有与有机木纤维屋顶板相当的期望性质的轻质石膏基入门级屋顶板。
在第一个实施方案中，本发明的板是基于灰泥的。所述基于灰泥的板由以无水基计以下重量％的成分的混合物制成：
30-60％的灰泥，优选地30-50％，
20-50％的珍珠岩，
10-30％的纤维素纤维，优选地再生纤维素纤维，
3-20％的淀粉；和
硅氧烷。
优选地，所述板由30-50％的灰泥、20-50％的珍珠岩、15-30％的纤维素纤维、8-20％的淀粉和0.2至2％的硅氧烷的混合物制成。
更优选地，所述板由40-50％的灰泥、20-35％的珍珠岩、20-30％的纤维素纤维和5-15％的淀粉以及0.2至2％的硅氧烷的混合物制成。优选地，所述纤维素纤维为再生纤维素纤维，最优选再生纸板，因为这将提供良好的强度和低的成本。
第一个实施方案的产品使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成配料(furnish)。稠度为5-15％的配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，然后被压制以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度。给予如此形成的生板一定的时间供灰泥凝固，并然后在窑中干燥。与木纤维板和珍珠岩板相比，本发明的第一个实施方案的基于石膏纤维的入门级屋顶板具有更坚固的手感和改善的防火性能。
第一个实施方案的产品的厚度可介于1/4”和1”之间，优选的厚度为1/2”。对于1/2’厚的产品，板重量可介于500和900lbs/MSF(磅/千平方英尺)之间。
第一个实施方案的板的密度介于12和22lbs/ft3之间，优选的密度介于15和19lbs/ft3之间。第一个实施方案的产品具有至少150psi的断裂模量(MOR)和至少100psi的压缩强度。
在第二个实施方案中，本发明提供了一种用于改进的珍珠岩-纤维板的无灰泥配方，其具有以下属性：
纤维珍珠岩板，其包含(以重量％计)：
30-60％的珍珠岩，
30-60％的纤维素纤维，优选地再生纤维素纤维，和
5-25％的淀粉。
所述纤维珍珠岩板不含灰泥。
优选地，所述珍珠岩-纤维板含有45-55％的珍珠岩、30-60％的再生纤维素纤维和8-12％的淀粉。
所述珍珠岩-纤维板具有0.25-1英寸、通常1/2英寸的厚度。所述珍珠岩板包含膨胀珍珠岩的颗粒、再生纤维素纤维和淀粉。
第二个实施方案的板具有介于400和750lbs/MSF之间的板重量，优选的板重量介于450和600lbs/MSF之间。
第二个实施方案的板的密度介于10和17lbs/ft3之间，优选的密度介于11和14lbs/ft3之间。第二个实施方案的产品具有至少150psi的MOR和至少90psi的压缩强度。
第二个实施方案的产品使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成配料。稠度为3-10％的配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，然后被压制以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度。如此形成的生板然后在窑中干燥。在本说明书中，除非另有说明，否则所有组成百分数和比率均以重量计。
定义
如本文所用，术语“浆”是指来自天然来源如木本和非木本植物的纤维。木本植物包括例如落叶和针叶树。非木本植物包括例如棉花、亚麻、细茎针草、乳草、稻草、黄麻和甘蔗渣。
如本文所用，术语“平均纤维长度”是指利用光学纤维分析器如可得自Kajaani OyElectronics,Kajaani,Finland的型号为FS-100或FS-200的Kajaani纤维分析器或可得自另一制造商如OpTest Equipment Inc.的分析器测得的浆纤维的加权平均长度(也称为长度加权长度)。根据测试程序，将浆样品用浸渍液处理以确保不存在纤维束或片。使每一浆样品崩解到热水中并稀释至大约0.001％的溶液。在使用标准Kajaani纤维分析测试程序进行测试时，以大约50至100ml的份从稀溶液抽取一个一个单独的测试样品。加权平均纤维长度可由下式表示：
其中，
k＝最大纤维长度，xi＝纤维长度
ni＝长度为xi的纤维的数量；和
n＝测量的纤维的总数。
如本文所用，术语“低平均纤维长度浆”是指含有大量短纤维和非纤维颗粒的浆。许多二次木纤维浆可被认为是低平均纤维长度浆；然而，二次木纤维浆的质量取决于再生纤维的质量及先前的加工的类型和量。当通过光学纤维分析器如型号为FS-100或FS-200的Kajaani纤维分析器(Kajaani Oy Electronics,Kajaani,Finland)或另一制造商制造的光学纤维分析器测定时，低平均纤维长度浆可具有小于约1.2mm的平均纤维长度。例如，低平均纤维长度浆可具有从约0.7至1.2mm的平均纤维长度。示例性的低平均纤维长度浆包括原生硬木浆，以及来自来源如办公废纸、新闻纸和纸板碎屑的二次纤维浆。
如本文所用，术语“高平均纤维长度浆”是指含有相对少量短纤维和非纤维颗粒的浆。高平均纤维长度浆通常由某些非二次(即，原生)纤维形成。筛过的二次纤维浆也可具有高平均纤维长度。当通过光学纤维分析器如型号为FS-100或FS-200的Kajaani纤维分析器(Kajaani Oy Electronics,Kajaani,Finland)或另一制造商制造的光学纤维分析器测定时，高平均纤维长度浆通常具有大于约1.5mm的平均纤维长度。例如，高平均纤维长度浆可具有从约1.5mm至约6mm的平均纤维长度。为木纤维浆的示例性高平均纤维长度浆包括例如漂白和未漂白过的原生软木纤维浆。
具体实施方式
组合物
在第一个实施方案中，所述板是基于灰泥的。
石膏纤维产品如USG的GF SECUROCK可被认为是重质材料。其使用石膏和纤维素纤维制成。令人惊奇地发现，通过向石膏纤维盖板中引入珍珠岩和淀粉，可制造具有与有机木纤维屋顶板相当的期望性质的轻质石膏基入门级屋顶板。
A.第一个实施方案
在第一个实施方案中，所述板是基于灰泥的。所述基于灰泥的板由以无水基计以下重量％的成分的混合物制成：
30-60％的灰泥(半水合硫酸钙)，优选地30-50％，
20-50％的珍珠岩，
10-30％的纤维素纤维，优选地再生纤维素纤维，
3-20％的淀粉，和
硅氧烷。
优选地，所述板含30-50％的灰泥、20-50％的珍珠岩、15-30％的纤维素纤维、8-20％的淀粉和0.2至2％的硅氧烷。更优选地，所述板含40-50％的灰泥、20-35％的珍珠岩、20-30％的纤维素纤维和5-15％的淀粉及0.2至2％的硅氧烷。
优选的纤维素纤维是再生的OCC(旧瓦楞纸容器)或DLK(双挂面牛皮纸)，其具有相对较长的纤维，例如约1-4mm，以提供更好的挠曲强度。因此，本领域中理解为通常比新闻纸中的长。
优选的珍珠岩为膨胀珍珠岩，可使用2和20lbs/ft3之间的密度，但优选的密度介于5-12lbs/ft3之间。
可使用任何种类的淀粉如玉米、小麦、木薯等或合成胶乳粘结剂作为粘结材料，但优选玉米淀粉，因为其容易获得且价格相对较低。
可与催化剂如氧化镁一起使用硅氧烷来赋予产品耐水性。在制造工艺过程中也可使用其他添加剂或加工助剂，如促进剂、阻滞剂和保留聚合物。表面涂层是任选的，以赋予产品一定的改进的表面性质。本发明的这种产品的制造成本将显著低于典型的重质石膏纤维产品的制造成本。
与市场上的其他入门级屋顶板相比，这种基于灰泥的轻质屋顶盖板提供改善的刚性、耐火性和尺寸稳定性。
第一个实施方案的产品使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成配料。稠度为5-15％的配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，然后被压制以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度。给予如此形成的生板一定的时间供灰泥凝固，并然后在窑中干燥。与木纤维板和珍珠岩板相比，所述基于石膏纤维的入门级屋顶板具有更坚固的手感和改善的防火性能。
所述产品的厚度可介于1/4”和1”之间，优选的厚度为1/2”。对于1/2’厚的产品，板重量可介于500和900lbs/MSF之间。
第一个实施方案的板的密度介于12和22lbs/ft3之间，优选的密度介于15和19lbs/ft3之间。第一个实施方案的产品具有至少150psi的MOR和至少100psi的压缩强度，优选的MOR范围为180-300psi，优选的压缩强度范围为120-150psi。
因此，第一个实施方案的板由表1中所列成分的混合物制成。每一个“优选”范围各自是本发明的优选范围。因此，优选地任何“优选”范围可独立地取代相应的“可用范围”。
表1(重量％量，以无水基计)
本发明可不含任何这些任选的要素。
第一个实施方案的板具有表2中所列的性质。每一个“优选”范围各自是本发明的优选范围。因此，优选地任何“优选”范围可独立地取代相应的“可用范围”。
表2-板性质
性质 板 优选
板厚度(英寸) 1/4"和1"之间 1/2英寸
1/2英寸厚板的板重量(lbs/MSF) 500和900之间
板密度(lbs/ft3) 12和22之间
MOR(psi) 至少150
压缩强度(psi) 至少100
与市场上的其他入门级屋顶板相比，这种基于灰泥的轻质屋顶盖板提供改善的刚性、耐火性和尺寸稳定性。
B.第二个实施方案–珍珠岩-纤维板
在第二个实施方案中，本发明提供了一种用于改进的珍珠岩-纤维板的无灰泥配方，其具有以下属性：
珍珠岩-纤维板，其包含(以重量％计)：
30-60％的珍珠岩(优选地45-55％)，
30-60％的再生纤维素纤维(优选地35-45％)，
5-25％的淀粉(优选地8-12％)，和
硅氧烷。
所述珍珠岩-纤维板优选不含灰泥。
所述珍珠岩-纤维板具有0.25-1英寸、通常1/2英寸的厚度并包含膨胀珍珠岩的颗粒、再生纤维素纤维和淀粉。
对于第二个实施方案，优选的纤维素纤维是再生的OCC(旧瓦楞纸容器)或DLK(双挂面牛皮纸)，其具有相对较长的纤维以提供更好的挠曲强度。优选的珍珠岩为膨胀珍珠岩，可使用2和20lbs/ft3之间的密度，但优选的密度介于5-12lbs/ft3之间。可使用任何种类的淀粉如玉米、小麦、木薯等或合成胶乳粘结剂作为粘结材料，但优选玉米淀粉，因为其容易获得且价格相对较低。可与催化剂如氧化镁一起使用硅氧烷来赋予产品耐水性。在制造工艺过程中也可使用其他添加剂或加工助剂，如促进剂、阻滞剂和保留聚合物。表面涂层是任选的，以赋予产品一定的改进的表面性质。
优选地，所述珍珠岩-纤维板含有45-55％的珍珠岩、30-60％的再生纤维素纤维和8-12％的淀粉。
所述珍珠岩-纤维板的厚度可介于1/4”和1”之间，优选的厚度为1/2”。对于1/2’厚的产品，板重量可介于400和750lbs/MSF之间，优选的板重量介于450和600lbs/MSF之间。
所述珍珠岩-纤维板的密度介于10和17lbs/ft3之间，优选的密度介于11和14lbs/ft3之间。所述珍珠岩-纤维板具有至少150psi的MOR和至少90psi的压缩强度。
第二个实施方案的珍珠岩-纤维板使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成配料。稠度为3-10％的配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，然后被压制以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度。如此形成的生板然后在窑中干燥。
因此，第二个实施方案的珍珠岩-纤维板由表3中所列成分的混合物制成。每一个“优选”范围各自是本发明的优选范围。因此，优选地任何“优选”范围可独立地取代相应的“可用范围”。
表3(重量％量，以无水基计)
本发明可不含任何这些任选的要素。
因此，第二个实施方案的板具有表4中所列的性质。每一个“优选”范围各自是本发明的优选范围。因此，优选地任何“优选”范围可独立地取代相应的“可用范围”。
表4-板性质
性质 板 优选
板厚度(英寸) 1/4"和1"之间 1/2英寸
1/2英寸厚板的板重量(lbs/MSF) 400和750之间
板密度(lbs/ft3) 10和17之间 11和14之间
MOR 至少150psi
压缩强度(psi) 至少90
第二个实施方案的这种产品的产品重量和制造成本将显著低于典型的重质石膏纤维产品的产品重量和制造成本。
灰泥
灰泥在本领域中已知为半水合硫酸钙。
第一个实施方案的面板包含灰泥。然而，第二个实施方案的面板不含灰泥。
珍珠岩
本发明的组合物(第一和第二个实施方案二者)的一种成分为珍珠岩。
第一和第二个实施方案的珍珠岩优选密度介于2和20lbs/ft3之间的膨胀珍珠岩，但优选的珍珠岩密度介于5-12lbs/ft3之间。
膨胀珍珠岩因其低成本和性能而优选。膨胀珍珠岩在最终产品中提供多孔性和“蓬松”，从而增强声学性能。
珍珠岩是一种形式的玻璃岩，与黑曜岩相似，具有受热时大幅膨胀的能力。珍珠岩通常含有65-75重量％的SiO2、10-20重量％的Al2O3、2-5重量％的H2O及少量的钠、钾、铁和钙氧化物。膨胀珍珠岩指任何玻璃岩，更特别是在被迅速加热时突然膨胀或“爆裂”的火山玻璃。这种“爆裂”通常发生在粉碎的珍珠岩粒子被加热到初熔温度时。颗粒中所含的水被转化为蒸汽并且粉碎的颗粒膨胀形成轻质蓬松的多孔颗粒。颗粒体积至少十倍的增长是常见的。膨胀珍珠岩通常特征在于同心球状裂缝的系统，同心球状裂缝被称为珍珠岩结构。不同类型的珍珠岩的特征在于影响性质如软化点的玻璃组成、膨胀的类型和程度、气泡的大小和它们之间的壁厚以及产品的孔隙率的不同。
在制备膨胀珍珠岩的常规方法中，首先将珍珠岩矿石研磨至细小尺寸。通过向珍珠岩膨胀机的热空气中引入磨细的珍珠岩矿石来使珍珠岩膨胀。通常，膨胀机将空气加热至约1750℉。磨细的珍珠岩由热空气携带，热空气加热珍珠岩并使其像爆米花一样爆裂形成密度为约3至10磅/立方英尺的膨胀珍珠岩。当膨胀珍珠岩被置为与水接触时，水将渗透裂缝和裂隙并进入珍珠岩的充满空气的腔中，从而使珍珠岩在膨胀珍珠岩颗粒内保留大量的水。
使用相对较高密度的珍珠岩，即已膨胀至每立方英尺超过7或8磅(相对于每立方英尺3至5磅的正常范围)的密度的珍珠岩，将减少形成合适的浆料所需要的水。参见授予Baig的美国专利号5,911,818。具有较少水的水性浆料需要较少的脱水，并产生具有较少由珍珠岩保留的水的基础垫。所得产品具有改善的抗压性并保持如ASTM测试E119所定义的防火等级。具有较低含水量的基础垫可更快地干燥，这允许整个水毡生产线以更高的速度运行。
在制造必须满足最小密度的耐火天花板砖时，高密度珍珠岩也是有利的。然而，当膨胀珍珠岩的密度超过约20磅/立方英尺时，珍珠岩在最终产品中不会产生那么多的“蓬松”或体积。因此，最终产品的密度可能太高而不能保持通过ASTM E119耐火性能测试所需的低导热系数。
在使用之前，膨胀珍珠岩任选地被至少部分地涂覆以涂层。优选的涂层包括硅涂层和聚合物涂层。使用任何实用的涂覆方法向膨胀珍珠岩施加涂层。喷涂是施加涂层的优选方法。虽然不希望受理论束缚，但据信涂层通过减少进入骨料颗粒内部的水量来限制吸水率。当吸收较少的水时，需要较少的能量来驱除这种过量的水，从而降低窑温或缩短产品在窑中的停留时间。
纤维素纤维
本发明的组合物(第一和第二个实施方案二者)中的主要组分是再生纤维素纤维(在本领域中也称为回收纤维素纤维)，其用来提供湿强度(即，干燥前湿垫的强度)和干强度。纤维素纤维也可起到粘结剂的作用并可有助于保留细粒。
纤维素纤维可从植物的树皮、木材或叶子或者从植物基材料获得。除纤维素外，这些纤维是半纤维素和木质素的复合物，并且这些组分的不同百分数造成观察到的不同机械性质。
所述纤维素纤维为原生纤维素纤维和/或再生纤维素纤维。
术语原生纤维素纤维指尚未从消费品再生的纤维素纤维。相反，再生纤维素纤维是通过将成型消费用纸产品碎成单独的纤维而获得的纤维。
再生纸分类为如旧报纸(ONP，也称为新闻纸)、旧杂志(OMG)、混合办公废纸(MOW)和旧瓦楞纸容器(OCC)。新闻纸和杂志纸通常是热磨机械浆(TMP)或TMP与牛皮纸浆的混合物，并添加填料，在杂志纸的情况下，添加粘土涂层。另一方面，办公用纸可完全由牛皮纸浆制成。用于装运容器和类似产品的瓦楞纸板由软木牛皮纸浆组成，对于挂面，该浆通常不被增亮或漂白，而对于芯层，通常使用再生浆。其常含有上浆剂和强度添加剂以改善其耐久性，并且其表面上可有或可没有印刷物，但其确实含有将面层和瓦楞层保持于一起的粘合剂。
优选地，所述纤维素纤维来自瓦楞纸容器板(也称为旧瓦楞纸容器、OCC)或双挂面牛皮纸(DLK)。通常，在本发明的方法中，首先将干燥的OCC在水力碎浆机中于水中碎成约2-6％、通常4％的稠度，然后将所得浆与配方的其他组分混合来制造入门级屋顶板。
瓦楞是指那些其中材料由三个分开的纸层——两层挂面和夹于其间的瓦楞或波纹层制成的箱子。因此，瓦楞纸容器具有挂面板的内层、挂面板的外层以及瓦楞层，所述瓦楞层为两个挂面板层之间的瓦楞原纸。因此，“旧瓦楞纸容器”(OCC)浆的四个主要组分为未漂白的软木牛皮纸浆(主要来自挂面板)、半化学硬木浆(来自瓦楞原纸)、淀粉(作为粘合剂)和水(通常8％以上)。本发明中添加的淀粉不包括天然存在于OCC中的淀粉。
OCC涵盖所有瓦楞纸板箱。特别地，所述瓦楞纸容器是印刷或未印刷的、扁平或压实的瓦楞纸容器，其由两片挂面板夹着一层瓦楞芯纸制成以制造通常所称的纸板箱。OCC是具有仿牛皮挂面、黄麻挂面或牛皮挂面的瓦楞纸容器。OCC不包括蜡纸板(通常由箱子产生)、纸板(来自饮料、谷物、纸巾或其他箱子的扁平刚性纸)。应将含蜡的瓦楞纸箱(用于水果、鸡肉等)与放入的供给物分开以避免污染。挂面的软木牛皮纸具有比来自箱子的瓦楞层的高产硬木纤维长的纤维。
DLK(双挂面牛皮纸)由干净、经拣选、未印刷的瓦楞纸板盒、箱、片材或装饰物组成，并且必须含牛皮挂面或黄麻挂面。其可能不含钉书钉或胶带、热熔(或非水溶性)胶或任何异物。其由瓦楞纸新边角料组成，其挂面为仿牛皮挂面、黄麻挂面或牛皮挂面。不允许有经处理的芯层或挂面、不溶性粘合剂、变形卷筒纸、凹入或凸出的芯层混入。
本发明的组合物以及用于制造本发明的屋顶盖板的方法的浆料优选具有0％的由从浆和纸加工废料获得的造纸污泥提供的纤维素纤维。
本发明的组合物以及用于制造本发明的屋顶盖板的方法的浆料优选具有0％的由新闻纸提供的纤维素纤维。新闻纸来自再生报纸。因此，本发明的组合物优选不含新闻纸。本发明人推断，通过使用短纤维新闻纸获得的挠曲强度和MOR将显著低于如果使用较长纤维纸源如OCC或DLK可实现的挠曲强度和MOR。
本发明的纤维素纤维不同于授予Kimuro等人的美国专利8936855的木纤维。US8936855公开“使用破碎机等将木材削成木屑，蒸汽加工所得木屑，并使用精磨碎浆机使蒸过的木屑原纤化。木纤维可能还含有呈通过废木纤维板的废木的蒸汽加工和原纤化所获得的纤维的形式的木纤维。”US 8936855中的木纤维实际上是小木屑，几乎所有的木质素、半纤维素和其他未加工木材的次要组分都在其中。纤维很硬，在负荷下会断裂。相反，本发明中使用的纤维素纤维是原生的或优选再生的纤维，其经过了化学处理来从木纤维起始材料去除大部分木质素。结果是纤维素纤维柔软易弯曲。
优选地，本发明的纤维素纤维的加权平均纤维长度大于1.4mm，更优选大于1.5mm，还优选大于1.6mm，最优选1.6至6mm，并且最优选OCC具有1.6至2.5mm的加权平均纤维长度。此外，优选纤维具有大于0.5mm的平均长度。
淀粉
可使用任何种类的淀粉如玉米、小麦、木薯等或合成胶乳粘结剂作为第一和第二个实施方案二者的粘结材料。玉米淀粉是优选的粘结剂。优选地，粘结剂仅为玉米淀粉。玉米淀粉容易获得且价格相对较低。
所述淀粉可以是预糊化的(熟化的)或酸改性的淀粉或者所述淀粉可以是未预糊化的。优选未预糊化的淀粉。
优选地，粘结剂不含胶乳。优选地，粘结剂不含多胺表氯醇树脂。
预糊化淀粉的合适实例包括但不限于：PCF 1000淀粉，可自Lauhoff GrainCompany商购获得；AMERIKOR 818和HQM PREGEL淀粉，均可自Archer Daniels MidlandCompany商购获得；淀粉如USG95(美国石膏公司，伊利诺伊州芝加哥市)。
硅氧烷
与催化剂如氧化镁一起使用硅氧烷来赋予(第一和第二个实施方案二者的)产品耐水性。
将使用硅氧烷来赋予成品耐水性。在采用了硅氧烷时，还将采用催化剂如碱土金属氧化物和氢氧化物。已知碱土金属氧化物和氢氧化物会促进灰泥浆料中硅氧烷的固化反应。例如，氧化镁(“MgO”)已知会催化硅氧烷反应。
其他添加剂或加工助剂
在本发明的第一和第二个实施方案的面板的制造工艺过程中还可使用其他添加剂或加工助剂如促进剂、阻滞剂和保留聚合物。对于第一和第二个实施方案二者，还可任选地引入表面涂料来赋予产品一些改善的表面性质。对于本发明的第一和第二个实施方案二者的典型表面涂料有聚丙烯酸类或聚丙烯酸酯类。
本发明的第一和第二个实施方案的面板的其他潜在添加剂有减少霉菌、霉或真菌生长的杀生物剂。可将杀生物剂添加到面板表面或整个面板组合物中。杀生物剂的实例包括硼酸、吡啶硫酮盐和铜盐。吡啶硫酮已知有若干名称，包括2-巯基吡啶-N-氧化物；2-吡啶硫醇-1-氧化物(CAS注册号1121-31-9)；1-羟基吡啶-2-硫酮和1-羟基-2(1H)-吡啶硫酮(CAS登记号1121-30-8)。被称为吡啶硫酮钠(CAS注册号3811-73-2)的钠衍生物(C5H4NOSNa)是特别有用的这种盐的一个实施方案。吡啶硫酮盐可自Arch Chemicals,Inc.of Norwalk,Conn.商购获得，如奥麦丁钠(Sodium OMADINE)或奥麦丁锌(ZincOMADINE)。
优选不含沥青或任何其他沥青质材料。沥青是一种黑色或深色(固体、半固体、粘稠)无定形胶结材料，可以不同的形式存在，如岩沥青、天然沥青及衍生自石油的焦油和沥青(其被称为石油沥青)。
优选地，对于第一和第二个实施方案二者，聚合物少于5％，更优选不含聚合物。所述聚合物为任何聚合物材料，例如聚丙烯酸酯类、聚丙烯酸类、胶乳类、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚苯乙烯、聚异氰脲酸酯、聚氨酯、聚苯乙烯或酚醛树脂材料或者由这些材料的共混物制成的材料。
优选地，对于第一和第二个实施方案二者，不含酚醛树脂。
优选地，对于第一和第二个实施方案二者，不含聚丙烯酰胺树脂。
优选地，对于第一和第二个实施方案二者，不含聚丙烯酸类树脂。
优选地，对于第一和第二个实施方案二者，不含胶乳。
如本文所用，表述“抗微生物的”或“抗微生物剂”是指可防止大肠杆菌(ATCC #11229)、金黄色葡萄球菌(ATCC #6538)(均为细菌)和/或白色念珠菌(ATCC #10231)(酵母菌)的生长的组合物或部分。例如，在一些实施方案中，可根据题为“在动态接触条件下测定固定的抗微生物剂的抗微生物活性(Determining the Antimicrobial Activity ofImmobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions)”的ASTME2149-01来确定微生物的杀灭率。
促进剂
本发明的第一个实施方案可采用少量的促进剂(促凝剂)。可向组合物中添加促进剂如HRA(耐热促进剂)来控制包含灰泥的本发明第一个实施方案的生(即，未固化)材料的凝固特性。典型的非限制性添加剂包括用于半水合硫酸钙的促进剂如钾碱(硫酸钾)和明矾(硫酸铝)。另一被称为湿石膏促进剂或WGA的促进剂也是优选的促进剂。湿石膏促进剂的用途和制造方法的描述在美国专利号6,409,825中有公开，该专利以引用方式并入本文。该促进剂包括至少一种选自有机膦酸化合物、含磷酸根化合物或它们的混合物的添加剂。此特定的促进剂表现出相当长的寿命并随着时间的推移保持其有效性，使得湿石膏促进剂可在使用前制造、贮存并且甚至长距离运输。湿石膏促进剂以每千平方英尺板产品约5至约80磅(24.3至390g/m2)的量使用。
CSA(气候稳定促进剂)促凝剂包含95％的二水合硫酸钙，其与5％的糖一起磨细并加热至250℉(121℃)以使糖焦化。CSA可得自USG公司，并按照美国专利号3,573,947制造，该专利以引用方式并入本文。硫酸钾是另一优选的促进剂。HRA是以约5至25磅糖每100磅二水合硫酸钙的比率与糖一起新磨的二水合硫酸钙。其在美国专利号2,078,199中有进一步的描述，该专利以引用方式并入本文。这二者都是优选的促进剂。
阻滞剂
使用阻凝剂作为本发明的第一个实施方案的组合物中的组分在其中石膏基产品的初凝速度高的情况下将特别有帮助。可向组合物中添加阻滞剂如Dow Chemicals制造的VERSENEX 80来控制包含灰泥的本发明第一个实施方案的生(即，未固化)材料的凝固特性。若不添加阻滞剂，灰泥会在成型装置的表面上凝固并导致生产问题。
组合物中阻滞剂的主要功能是保持浆料混合物不会过快地变硬。
保留聚合物
本发明的第一和第二个实施方案二者的优选保留聚合物选自基于聚丙烯酰胺的保留助剂，如NALCO 7128 OPTIMER。保留聚合物为长链聚合物，通常为聚丙烯酰胺，其可帮助配方中的细颗粒保留在最终产品中。
制造工艺
第一个实施方案的含灰泥板产品可使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成浆料配料。该配料可具有5-15％的稠度并可在移动的金属丝上脱水以形成垫。然后可压制该垫以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度。可将该垫切成适宜的长度以形成未固化的屋顶盖板(也称为生板)。一般来说，将板切成大的主面板(通常12’x 24’)以便于生产。干燥后再将主面板切成最终产品的尺寸(通常4’x 4’、4’x 8’或3’x5’)。如现有技术中所知，可给予生板一定的时间供灰泥凝固并然后在窑中干燥。
制造第一个实施方案的屋顶盖板的方法使用湿法成型工艺，其包括：
混合含灰泥(半水合物)、珍珠岩、纤维素纤维、淀粉和水的组合物以形成浆料配料；
沉积浆料于移动的金属丝上；
使浆料脱水以形成垫；
任选地，压制垫以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度；
切割垫以形成未固化的屋顶盖板；
让未固化的板凝固；和
在窑中干燥凝固的板。
第二个实施方案的无灰泥板产品通过使用湿法成型工艺制造，其中将上述所有组分混合于水中以形成配料。将对于无灰泥面板稠度为3-10％的配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，然后压制以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度，并然后在窑中干燥。
制造第二个实施方案的屋顶盖板的方法使用湿法成型工艺，其包括：
混合全部珍珠岩、再生纤维和淀粉于水中以形成稠度为3-10％的配料；
在移动的金属丝上使配料脱水以形成垫；
任选地压制垫来进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度以形成生板；
切割生板；和
在窑中干燥所切割的生板。
以下具体实施例将进一步示意本发明的上述第一和第二个实施方案。除非指出相反，否则所有的量均以干固体总重量为基准表示为重量份数。另外，除非指出相反，否则所有以百分数表示的量均为重量百分数。这些实施例仅用于示意而不应理解为对本公开的限制。
实施例
A.第一个实施方案的具有灰泥的板的实施例
实施例1A
制备样品板，板的性质示于下表IA中。表中还包括市售木纤维板和珍珠岩板以及美国石膏公司的高级石膏纤维SECUROCK屋顶板的样品以供比较。
对于本实施例，使用灰泥、HRA(耐热促进剂)、珍珠岩、玉米淀粉和纸纤维在实验室中于Tappi成型机上制造1/2英寸基于石膏纤维的入门级屋顶板。尝试了三个不同种类的灰泥：CKS(连续kittle灰泥)β灰泥、FSTβ灰泥(在流化床灰泥处理室中改进的kettleβ灰泥)和B-基α灰泥。纸纤维为在实验室中从瓦楞纸箱板产生的再生纤维。将规定的量的纸纤维(4％浆)和水置于5加仑桶中并使用实验室混合器在70RPM下开始搅拌。然后向桶中的纸浆浆料中加入预先混合的灰泥、HRA(基于灰泥的重量计固定为2％)、珍珠岩和淀粉并继续搅拌总共60秒。适用时，在搅拌结束前20秒向桶中的混合物中加入使用WARING搅拌器在高速下制得的硅氧烷乳液。任何时候在使用硅氧烷时，还向上面提到的灰泥-HRA-珍珠岩-淀粉的粉末混合物中以0.5的MgO/硅氧烷比率加入粉末氧化镁(MgO)。在混合结束前10秒向混合物中加入浓度为0.1％、剂量为0.2lbs/MSF的NALCO OPITIMER 7128絮凝剂以实现材料的更好保留和最终产品中珍珠岩的更均匀分布。本实施例中的硅氧烷为甲基氢硅氧烷。在搅拌结束时，将桶中的配料倒入TAPPI成型机中并去除水以制成14.75”x 14.75”的实验室板。抽真空和压制后，让板静置于工作台上30分钟以供灰泥凝固。然后将凝固的板在烘箱中干燥并测试。
表IA：实施例1A中制得的TAPPI板
表I-A表明，原型板A3-A9比市场上的木纤维板和珍珠岩板都具有更好的压缩强度。原型实验室板的挠曲强度/MOR比珍珠岩板的好，但不如木纤维板的。按照ASTM C473测定MOR/挠曲峰值载荷，不同的是试样支架间隔10英寸，而不是ASTM C473中规定的14英寸。试样的宽度为6英寸，而不是12英寸)。根据ASTM C209测试压缩强度。2小时吸水率为根据ASTM C473的2小时吸水率。
实施例2A
进行实验来研究增加配方中纤维的百分数是否可取得更好的MOR。遵循实施例1中描述的程序并使用FST灰泥来制造所有的板。表II-A中汇总了此研究的结果。
比较样品A12-A16，配方中纸纤维的百分数从10％逐渐增至30％。珍珠岩和灰泥的百分数也相应地减少以保持板重量相同。从表II-A中可见，总体趋势是板的挠曲强度/MOR随配方中纸纤维百分数的增大而增大。
表II-A：实施例2中制得的Tappi板
样品 A12 A13 A14 A15 A16
目标板重量，lbs/MSF 650 650 650 650 650
纸纤维百分数，％ 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0
珍珠岩百分数，％ 35 32.5 30 27.5 25
淀粉百分数，％ 10 10 10 10 10
灰泥百分数，％ 45.0 42.5 40.0 37.5 35.0
硅氧烷剂量，lbs/MSF 6.0 6.0 6.0 6.0 6.0
实际板重量，lbs/MSF 642 653 639 650 671
4'x8'重量，lbs 20.6 20.9 20.5 20.8 21.5
板厚度，in 0.480 0.495 0.510 0.509 0.526
密度，lbs/cu.ft. 16.1 15.8 15.1 15.3 15.3
挠曲峰值载荷，lbf 17.09 20.63 21.04 21.95 23.50
MOR，psi 185.4 210.5 202.6 211.8 212.8
压缩强度，psi 129.9 151.3 113.2 94.0 100.1
2小时吸水率，％ 7.93 9.37 9.99 10.57 9.69
实施例3A
在本实施例中，研究灰泥量对板的不同性质的影响。逐渐增大每一板中灰泥的量，但配方中其他材料的量保持相同。因此，板重量也随每一板中灰泥量的增加而增加。遵循实施例1A中描述的程序并使用FST灰泥来制造所有的板。表III-A中汇总了此研究的结果。还测量了本轮实验中制得的TAPPI板的吸湿膨胀和热传递。
表III-A：实施例3A中制得的TAPPI板
挠曲强度和压缩强度随板中灰泥用量的增大而逐渐增大。
对于吸湿膨胀，可以看出，总体趋势是配方中使用的灰泥的量越高，膨胀将越低，这意味着灰泥能够改善板的尺寸稳定性。吸湿膨胀系数用“每英寸每相对湿度百分数的英寸数”表示。吸湿膨胀测量在3”x 12”的样品上进行。首先用环氧胶将两个在中心有小的阴锥形孔的金属按钮粘在样品上。两个按钮隔开大约10英寸。在环氧树脂完全凝固后，将样品在调节室中静置两天以在70℉和50RH(相对湿度)下平衡水分和温度。然后使用数字仪表测量两个按钮之间的距离。数字仪表还在两端处具有一个阳锥形按钮并可放到粘在样品上的按钮上的阴锥形孔中。然后将调节室的相对湿度重设为90HR并使温度保持在50℉。在新的相对湿度下3天后重新测量样品上两个按钮的距离。样品上两个按钮距离的变化被认为是吸湿膨胀，结果以每英寸样品长度每1％的相对湿度变化的膨胀英寸数表示。
对于热传递(防火性能的一个指标)，总体趋势是配方中使用的灰泥的量越高，则将板的未暴露侧的温度从40℃提高到200℃所需的时间越长，这表明灰泥将有助于改善板的防火性能。从热传递数据可以预计，在配方中使用灰泥，入门级屋顶板的防火性能将显著好于木纤维板和珍珠岩板。热膨胀根据ASTM C1795测试。
实施例4A
如前所述，在配方中使用灰泥将改善尺寸稳定性、防火性能，并有助于强度。另一方面，为改善强度而在配方中使用大量淀粉会不利地影响板的抗霉性能。因此，有可能的是，在入门级屋顶板的类别中，在用于更好的产品的配方中可能需要相对大量的灰泥。如果是这样，那么板重量将不得不更重。在本实施例中，针对800lbs/MSF的较重板重量进行了实验。使用不同百分数的纸纤维、珍珠岩和灰泥来找到具有最佳整体性能的组合。使用两个淀粉用量：8lbs/MSF和5lbs/MSF。
遵循实施例1A中描述的程序并使用FST灰泥来制造所有的板。在实施例4A的实验中使用与前面的实施例中所用不同的玉米淀粉。
表IV-A：实施例4中制得的TAPPI板
表IV-A表明，对于800lbs/MSF板，板的挠曲强度/MOR和压缩强度二者均非常好。25％的纸纤维、20％的珍珠岩和47％的灰泥(A46)是取得良好强度的良好组合。在此组合下，挠曲强度/MOR和压缩强度二者均好于木纤维板和珍珠岩板。当淀粉的用量从8重量％减至5重量％时，板的挠曲强度和压缩强度二者均明显降低。
B.第二个实施方案的无灰泥的珍珠岩-纤维板的实施例
实施例1B
用表I-B中所列的成分，使用珍珠岩、玉米淀粉和来自瓦楞纸容器板的纸纤维在实验室中于TAPPI成型机上制造1/2”的珍珠岩-纤维板。将规定的量的纸纤维(4％浆)和水置于5加仑桶中并使用实验室混合器在70RPM下开始搅拌。然后向桶中的纸浆浆料中加入预先混合的珍珠岩和淀粉并继续搅拌总共60秒。适用时，在搅拌结束前20秒向桶中的混合物中加入使用WARING搅拌器在高速下制得的硅氧烷乳液。任何时候在使用硅氧烷时，还向上面提到的珍珠岩和淀粉的粉末混合物中以0.5的MgO/硅氧烷比率加入粉末氧化镁(MgO)。在混合结束前10秒向混合物中加入浓度为0.1％、剂量为0.2lbs/MSF的NALCO 7128絮凝剂以实现材料的更好保留和最终产品中珍珠岩的更均匀分布。在搅拌结束时，将桶中的配料倒入TAPPI成型机中并去除水以制成14.75”x 14.75”的实验室板。抽真空和压制后，让板静置于工作台上30分钟以供灰泥凝固。然后将凝固的板在烘箱中干燥并测试。
表I-B：实施例1中制得的TAPPI板
样品 A10 A11
纤维素纤维百分数，％ 25.0 20.0
珍珠岩百分数，％ 50 55
淀粉百分数，％ 25 25
硅氧烷剂量，lbs/MSF 10.0 10.0
MgO/硅氧烷比率 0.5 0.5
板重量，lbs/MSF 713.3 553.1
4'x8'重量，lbs 22.8 17.7
板厚度，in 0.599 0.554
密度，lbs/cu.ft. 14.3 12.0
挠曲峰值载荷，lbf 45.85 27.58
MOR，psi 320.0 224.6
压缩强度，psi 124.9 90.0
2小时吸水率(重量/重量)，％ 14.0 15.7
表I-B表明，原型板A10和A11在25％的淀粉用量下显示出良好的挠曲强度(MOR)和压缩强度。另外，其表明增加的纤维素纤维会增大挠曲强度。
实施例2B
进行本实验来研究在20％的淀粉用量下是否仍能取得良好的强度。还调节板重量。遵循实施例1B中描述的程序。表II-B中汇总了成分的量和此研究的结果。
表II-B：实施例2B中制得的TAPPI板
样品 A21 A22
目标板重量，lbs/MSF 650 650
纤维素纤维百分数，％ 25.0 30.0
珍珠岩百分数，％ 55 50
淀粉百分数，％ 20 20
灰泥百分数，％ 0.00 0.00
硅氧烷剂量，lbs/MSF 6.0 6.0
实际板重量，lbs/MSF 647 631
4'x8'重量，lbs 20.7 20.2
板厚度，in 0.523 0.515
密度，lbs/cu.ft. 14.9 14.7
挠曲峰值载荷，lbf 36.9 43.2
MOR，psi 336.8 407.2
压缩强度，psi 154.5 160.6
2小时吸水率，％ 13.0 15.2
比较表I-B和II-B，表明即便在降低的淀粉用量下增加纤维素纤维也增大挠曲强度。
实施例3B
在本实施例中，逐渐增大每一板中淀粉的量，但配方中其他材料的量保持相当接近。因此，板重量也随每一板中淀粉量的增加而增加。遵循实施例1B中描述的程序。表III-B中汇总了成分的量和此研究的结果。还测量了本轮实验中制得的TAPPI板的吸湿膨胀和热传递。
表III-B：实施例3B中制得的TAPPI板
随着板中淀粉用量的增加，挠曲强度和压缩强度二者均显著增大。淀粉用量越高，生产成本将越高。由于这个原因，过多的淀粉不是优选的，尽管它可以提供更好的强度。本发明寻求性能和成本的平衡。
实施例4B
在本轮实验中制备较轻的珍珠岩-纤维板。遵循实施例1A中描述的程序。表IV-B中汇总了成分的量和此研究的结果。
表IV-B：实施例4B中制得的TAPPI板
从表IV-B中可见，在轻的板重量下，板的挠曲强度/MOR和压缩强度仍然良好。
C.比较OCC与新闻纸的实施例
实施例1C
申请人使用由OpTest Equipment Inc.制造的纤维质量分析仪对OCC和新闻纸浆二者进行了纤维分析。结果示于表V-A中：
表V-A
纤维 OCC 新闻纸
平均长度，mm 0.533 0.482
长度加权长度，mm 1.427 1.366
纤维宽度，um 22.54 24.09
平均卷曲 0.097 0.090
平均卷曲LW 0.119 0.095
如前面所讨论，申请人认为具有相对较长纤维的OCC将比具有相对较短纤维的新闻纸表现更好。为测试这一点，遵循实施例2A和实施例1B中规定的程序分别使用表V-A的OCC和新闻纸纤维在实验室中于Tappi成型机上制造1/2英寸的含灰泥和不含灰泥的入门级屋顶板。
板的测试结果示于表V-B中。从表V-B中可见，对于含灰泥和不含灰泥的板二者，当配方中使用较长纤维的OCC时均取得了显著较高的MOR。
表V-B
实施例1D
本发明人还发现，使用较长的OCC或DLK纤维不仅会导致更好的最终产品强度，而且会导致更高的生强度。生强度是板在窑中干燥之前板仍湿时的强度(有时也称为湿强度)。在加工中的此时刻，板中的淀粉还是未熟化的，因此提供的粘结力很小。生强度弱的板在从成型机向窑中的迁移过程中及在窑内干燥的过程中可能断裂。对于含有灰泥的面板，这不太可能是问题，因为灰泥将在面板仍湿时凝固并提供足够的强度。
本发明人测试了使用OCC而不是新闻纸是否能够使不含灰泥的板取得更好的生强度。在该测试中，遵循实施例1B中规定的程序分别使用表V-A的OCC和新闻纸纤维在实验室中于Tappi成型机上制造1/2英寸的不含灰泥的入门级屋顶板。在板成型、抽真空并压制后，使用带锯从生板切下四块3”x 5”的样品。然后在INSTRON机器上于15psi的夹紧压力、2英寸的距离、8in/min的速度和5mm/s2的加速度下测试样品的拉伸强度。结果以最大载荷表示并在表V-C中给出。
表V-C
所用纸纤维 OCC 新闻纸
纸纤维百分数，％ 40.0 40.0
珍珠岩百分数，％ 50 50
淀粉百分数，％ 10 10
灰泥百分数，％ 0.0 0.0
生强度，lb-f 7.01 4.94
表V-C表明，用OCC制成的湿板的生强度显著好于用新闻纸制成的。
虽然已描述了用于实施本发明的优选实施方案，但本公开所针对的领域的技术人员应理解，可对本发明作修改和添加而不偏离其范围。

Claims (10)

1.一种屋顶盖板，所述屋顶盖板由以无水基计以下重量％的成分的混合物制成：
30-60％的灰泥；
20-50％的珍珠岩；
10-30％的纤维素纤维；
3-20％的淀粉；和
硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的板，其中所述混合物包含：
30-50％的灰泥；
20-50％的珍珠岩；
15-30％的纤维素纤维；
8-20％的淀粉；和
0.2至2％的硅氧烷，其中所述纤维素纤维包含再生纤维素纤维，其中所述再生纤维素纤维包含瓦楞纸容器板(OCC)或双挂面牛皮纸(DLK)并且所述膨胀珍珠岩具有介于2和20lbs/ft3之间的密度，其中所述珍珠岩包含膨胀珍珠岩的颗粒，并且其中所述淀粉为玉米淀粉，其中所述板不含新闻纸并且所述纤维素纤维的加权平均纤维长度大于1.4mm。
3.根据权利要求1所述的板，其中所述板不含沥青质材料。
4.根据权利要求2所述的板，其中所述板含有40-50％的灰泥、20-35％的珍珠岩、20-30％的纤维素纤维、8-15％的淀粉和0.4至1％的硅氧烷，其中所述板具有介于12和22lbs/ft3之间的密度、至少150psi的MOR和至少100psi的压缩强度。
5.一种制造根据权利要求1所述的屋顶盖板的方法，所述方法包括：
混合含灰泥(半水合物)、珍珠岩、纤维素纤维、淀粉和水的组合物以形成浆料配料；
沉积所述浆料于移动的金属丝上；
使所述浆料脱水以形成垫；
任选地，压制所述垫以进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度；
切割所述垫以形成未固化的屋顶盖板；
让所述未固化的板凝固；和
在窑中干燥所述凝固的板。
6.一种屋顶盖板，所述屋顶盖板由以无水基计以下重量％的成分的混合物制成：
30-60％的珍珠岩，
30-60％的再生纤维，
5-25％的淀粉，和
硅氧烷；
不含石膏，
不含沥青质材料，
不含新闻纸，和
含少于5％的聚合物。
7.根据权利要求6所述的纤维珍珠岩板，其中所述板含有45-55％的珍珠岩、35-的再生纤维素纤维、8-12％的淀粉和0.2至2％的硅氧烷，其中所述珍珠岩包含膨胀珍珠岩的颗粒，其中所述再生纤维包含再生纤维素纤维，其中所述再生纤维素纤维包含瓦楞纸容器板(OCC)或双挂面牛皮纸(DLK)，所述膨胀珍珠岩具有介于2和20lbs/ft3之间的密度，其中所述淀粉为玉米淀粉，其中所述板不含新闻纸并且所述纤维素纤维的加权平均纤维长度大于1.4mm。
8.根据权利要求6所述的纤维珍珠岩板，所述纤维珍珠岩板包含硅氧烷作为拒水剂并包含氧化镁作为催化剂。
9.根据权利要求6所述的纤维珍珠岩板，所述纤维珍珠岩板具有0.25-1英寸的厚度，具有至少150psi的MOR和至少90psi的压缩强度，具有介于400和750lbs/MSF之间的重量及介于10和17lbs/ft3之间的板密度。
10.一种制造根据权利要求6所述的屋顶盖板的方法，所述方法使用湿法成型工艺，包括：
将所有所述珍珠岩、再生纤维和淀粉混合于水中以形成稠度为3-10％的配料，
使所述配料在移动的金属丝上脱水以形成垫，
任选地压制所述垫来进一步去除水并达到所需的厚度和表面平滑度以形成生板；
切割所述生板；和
在窑中干燥所述切割的生板。
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