CN111605263A - 一种高强耐火纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高强耐火纸面石膏板及其制备方法，纸面石膏板原料按质量份计包括：100份石膏熟料、0.1‑0.3份减水剂、0.2‑0.8份改性淀粉、0.03‑0.05份发泡剂、1.5‑3.5份耐火材料以及70‑80份水。所述制备方法包括，称取各原料与水混合加入搅拌机混合均匀，得到石膏浆料；将搅拌均匀的石膏浆料与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为纸面石膏板。所述纸面石膏板通过改进纸面石膏板板芯的性能，从而得到强度更高并且耐火性能好的石膏板。

Description

一种高强耐火纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本文涉及建筑材料技术领域，尤指一种高强耐火纸面石膏板及其制备方法。
背景技术
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺入适量添加剂，以特制的板纸为护面，经加工制成的板材。石膏板具有无污染、加工性能强、施工方法简便的优点。
石膏板广泛应用于大型建筑，例如：酒店、医院、商场等，因此对其强度与耐火性能要求较高。目前建筑市场墙体产品所采用的石膏隔墙板，质量较轻，强度较低，70％以上的强度来自于护面纸，耐火性能一般，不能满足特殊用途。目前提高纸面石膏板强度与耐火性能主要通过采用更高强度的耐火型护面纸实现。采用强度更高的耐火性护面纸不能提升板芯强度与耐火性，同时会极大增加石膏板的生产成本。
因此通过改进石膏板板芯质量，开发一种强度更高兼耐火性能好的石膏板已成为必要。
发明内容
本申请提供了一种高强耐火纸面石膏板及其制备方法，所述的高强耐火纸面石膏板具有更好的力学性能和耐火性能。
本申请提供了一种高强耐火纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面纸，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石膏熟料、0.1-0.3份减水剂、0.2-0.8份改性淀粉、0.03-0.05份发泡剂、1.5-3.5份耐火材料以及70-80份水。可选地，所述高强耐火纸面石膏板的原料由上述材料组成。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述减水剂选自木质素磺酸盐类、萘磺酸盐类、氨基磺酸盐类和聚羧酸类中的一种或多种。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述改性淀粉为改性玉米淀粉、改性高粱淀粉、改性木薯淀粉和改性马铃薯淀粉中的一种或多种。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述石膏熟料的比表面积为3200-4000cm2/g。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述耐火材料包含玻璃纤维和莫来石晶须，所述玻璃纤维选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述玻璃纤维为长度为6-20mm，所述玻璃纤维单丝直径为5-6μm；
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述莫来石晶须的长度为5-10μm，长径比为20-30；
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述玻璃纤维与莫来石晶须的质量比为(3-4):1。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述改性淀粉是天然淀粉经过化学处理，使分子结构及理化性质发生变化，生成淀粉衍生物。本发明优选采用改性木薯淀粉，其糊化温度为70-75℃，改性淀粉经加热糊化后会迁移至护面纸与石膏芯接触层，使护面纸与石膏芯牢固地粘结在一起。
本发明提供的高强耐火纸面石膏板中，所述发泡剂为阴离子表面活性剂和稳泡剂，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液。
另一方面，本发明提供了所述的高强耐火纸面石膏板的制备方法，所述高强耐火纸面石膏板包括下列步骤：
1)称取石膏熟料、减水剂、改性淀粉、发泡剂、耐火材料与水混合加入搅拌机混合均匀，得到石膏浆料；
2)将搅拌均匀的石膏浆料与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；
3)待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为纸面石膏板。
可选地，所述纸面石膏板的制备方法由上述步骤构成。
在本发明提供的高强耐火纸面石膏板的制备方法中，步骤3)中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
在本发明提供的高强耐火纸面石膏板的制备方法中，步骤3)中所述的干燥共有三个干燥阶段，第一干燥阶段的干燥时间为0.5-1h，干燥温度为150-200℃；第二干燥阶段的干燥时间为0.5-1.5h，干燥温度为100-130℃；第三干燥阶段的干燥时间为12-36h，干燥温度为45-60℃。
本发明所用发泡剂为市售发泡剂，优选地，采用十二烷基硫酸钠和硅树脂聚醚乳液复合配制得到的发泡剂。
其中，所述石膏熟料由脱硫石膏制成，所述制成熟料的方法可采用本领域常用的方法进行。在本发明中，石膏熟料经两步煅烧法制成，首先将脱硫石膏在锤式打散机内高温快速烘干并煅烧部分结晶水，再将脱去部分结晶水的脱硫石膏进行慢速煅烧脱去剩余结晶水。
本发明通过增加纸面石膏板中增加耐火材料、减水剂以及发泡剂，使得纸面石膏板的单重提高从而进一步提高了石膏板强度，通常在纸面石膏板密度增大后韧性会变差，而本发明提供的纸面石膏板在密度增大的同时兼具强度与韧性，还具备优异的耐火性能。
本发明制得的纸面石膏板力学性能优良，横、纵向断裂载荷较普通纸面石膏板分别提升50％、65％，纸面石膏板耐火性能强，遇火稳定性为8-9小时。
本发明工艺简单，制备的纸面石膏板强度高，耐火性能优异，适合在酒店、医院、商场等对墙体强度与耐火性能要求较高的场所使用。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书以及权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本发明实施例提供了一种高强耐火纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面纸，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石膏熟料、0.1-0.3份减水剂、0.2-0.8份改性淀粉、0.03-0.05份发泡剂、1.5-3.5份耐火材料以及70-80份水。可选地，所述纸面石膏板的原料由上述材料构成。
在本发明实施例中，所述减水剂选自木质素磺酸盐类、萘磺酸盐类、氨基磺酸盐类和聚羧酸类中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述改性淀粉选自改性玉米淀粉、改性高粱淀粉、改性木薯淀粉和改性马铃薯淀粉中的一种或多种。
在本发明实施例中，所述石膏熟料的比表面积为3200-4000cm2/g。
在本发明实施例中，所述耐火材料包含玻璃纤维和莫来石晶须，所述玻璃纤维选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种。
在本发明实施例中，所述玻璃纤维为长度为6-20mm，所述玻璃纤维单丝直径为5-6μm；
在本发明实施例中，所述莫来石晶须的长度为5-10μm，长径比为20-30；
在本发明实施例中，所述玻璃纤维与莫来石晶须的质量比为3-4:1。
在本发明实施例中，所述改性淀粉是天然淀粉经过化学处理，通过引入某些化学基团使分子结构及理化性质发生变化，生成淀粉衍生物。本发明优选采用改性木薯淀粉，其糊化温度为70-75℃，改性淀粉经加热糊化后会迁移至护面纸与石膏芯接触层，使护面纸与石膏芯牢固地粘结在一起。
在本发明实施例中，石膏熟料是脱硫石膏先在锤式打散机内高温快速烘干并煅烧部分结晶水，再间接换热慢速煅烧剩余结晶水后制得的半水石膏；减水剂为市售高效减水剂；改性淀粉为改性玉米淀粉；耐火材料为玻璃纤维和莫来石晶须的混合物。
实施例1
本实施例制得的纸面石膏板，其原料中，耐火材料中的莫来石晶须与无碱玻璃纤维的质量比为1:3，减水剂为西卡公司生产的聚羧酸类减水剂530P，所述发泡剂为富腾化工生产的十二烷基硫酸钠和大迈化工生产的硅树脂聚醚乳液，二者的质量比为1:0.8；
莫来石晶须的长度为5μm，长径比为20；所述玻璃纤维的长度为6mm，玻璃纤维的单丝直径为5μm；
所述石膏熟料的比表面积为3200cm2/g；
本实施例制得的纸面石膏板，具体制备步骤如下：
1)称量石膏熟料100份、减水剂0.1份、改性木薯淀粉0.3份、发泡剂0.03份、耐火材料1.5份以及水78份，在搅拌机中混合均匀，得到石膏浆料；
2)将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩入成型台上的所述下护面纸上，料浆在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与所述上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型。
3)湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过三个干燥阶段。第一干燥阶段的干燥时间为0.5h，干燥温度为180℃；第二干燥阶段的干燥时间为1h，干燥温度为110℃；第三干燥阶段的干燥时间为32h，干燥温度为45℃。
4)干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。
实施例2
本实施例制得的纸面石膏板，其原料中，耐火材料中的莫来石晶须与抗碱玻璃纤维的质量比为1:4，减水剂为山西佳维新材料公司生产的UNFJW-1萘系减水剂，所述发泡剂为富腾化工生产的十二烷基苯磺酸钠和大迈化工生产的硅树脂聚醚乳液，二者的质量比为1:1；
莫来石晶须的长度为8μm，长径比为25；所述玻璃纤维的长度为10mm，玻璃纤维的单丝直径为5μm；
所述石膏熟料的比表面积为3800cm2/g；
本实施例制得的纸面石膏板，具体制备步骤如下：
1)称量石膏熟料100份、减水剂0.15份、改性玉米淀粉0.5份、发泡剂0.04份、耐火材料3.2份以及水72份，在搅拌机中混合均匀，得到石膏浆料；
2)将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩入成型台上的所述下护面纸上，料浆在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与所述上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型。
3)湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过三个干燥阶段。第一干燥阶段的干燥时间为0.7h，干燥温度为160℃；第二干燥阶段的干燥时间为1h，干燥温度为110℃；第三干燥阶段的干燥时间为20h，干燥温度为50℃。
4)干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。
实施例3
本实施例制得的纸面石膏板，其原料中，耐火材料中的莫来石晶须与中碱玻璃纤维的质量比为1:4，减水剂为邹阳化工生产的木质磺酸钠减水剂，所述发泡剂为邦诺生物科技公司生产的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和大迈化工生产的硅树脂聚醚乳液，二者的质量比为1:1；
莫来石晶须的长度为10μm，长径比为30；所述玻璃纤维的长度为20mm，玻璃纤维的单丝直径为6μm；
所述石膏熟料的比表面积为4000cm2/g；
本实施例制得的纸面石膏板，具体制备步骤如下：
1)称量石膏熟料100份、减水剂0.2份、改性木薯淀粉0.6份、发泡剂0.05份、耐火材料2份以及水72份，在搅拌机中混合均匀，得到石膏浆料；
2)将搅拌均匀的石膏料浆在离心力作用下甩入成型台上的所述下护面纸上，料浆在凝固皮带牵引力的带动下经成型刀挤压，使下护面纸沿其辊出痕迹处折成直角后，下护面纸与料浆一起在成型板的挤压下与所述上护面纸搭接，并粘牢形成湿板，随后湿板在凝固皮带的牵引下被引出，完成成型。
3)湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过三个干燥阶段。第一干燥阶段的干燥时间为1h，干燥温度为150℃；第二干燥阶段的干燥时间为1.5h，干燥温度为120℃；第三干燥阶段的干燥时间为32h，干燥温度为45℃。
4)干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。
对比例1
对比例1与实施例3的纸面石膏案板，区别仅在于：不添加玻璃纤维和莫来石晶须
除不添加玻璃纤维和莫来石晶须外，其他材料及组份与实施例3均相同。
本实施例制备方法按实施例3中的制备方法进行。
对比例2
对比例2与实施例3的纸面石膏案板，区别在于：不添加减水剂，水的用量为85份。
其他材料及组份与实施例3均相同。本对比例制备方法按实施例3中的制备方法进行。
对比例3
北新建材集团的市售耐火纸面石膏板
性能测试
根据中国国家标准GB/T 9775-2008测试上述实施例、对比例制备的9.5mm纸面石膏板的遇火稳定性和横、纵向断裂载荷，并与市售耐火纸面石膏板比较，结果如表1所示：
表1实施例及对比例性能测试
Figure BDA0002102528590000081
可以看出，相对于对比例制备的石膏板与市售石膏板，本发明实施例制备的纸面石膏板遇火稳定性达9h，纵向断裂载荷与横向断裂载荷较高，耐火性能与力学性能更加优异。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种高强耐火纸面石膏板，其中，所述纸面石膏板包括板芯以及板芯外侧的护面纸，所述板芯的原料按质量份计包括：100份石膏熟料、0.1-0.3份减水剂、0.2-0.8份改性淀粉、0.03-0.05份发泡剂、1.5-3.5份耐火材料以及70-80份水。
2.根据权利要求1所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述耐火材料包含玻璃纤维和莫来石晶须，所述玻璃纤维选自中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维为长度为6-20mm，所述玻璃纤维单丝直径为5-6μm；
所述莫来石晶须的长度为5-10μm，长径比为20-30；
所述玻璃纤维与莫来石晶须的质量比为(3-4):1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述减水剂选自木质素磺酸盐类、萘磺酸盐类、氨基磺酸盐类和聚羧酸类中的一种或多种。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述改性淀粉选自改性玉米淀粉、改性高粱淀粉、改性木薯淀粉和改性马铃薯淀粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述石膏熟料的比表面积为3200-4000cm2/g。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的高强耐火纸面石膏板，其中，所述发泡剂为阴离子表面活性剂和稳泡剂，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；所述稳泡剂为硅树脂聚醚乳液；所述发泡剂与稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的高强耐火纸面石膏板的制备方法，其中，所述高强耐火纸面石膏板包括下列步骤：
1)称取石膏熟料、减水剂、改性淀粉、发泡剂、耐火材料与水混合加入搅拌机混合均匀，得到石膏浆料；
2)将搅拌均匀的石膏浆料与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；
3)待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为纸面石膏板。
9.根据权利要求8所述的高强耐火纸面石膏板的制备方法，其中，
步骤3)中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
10.根据权利要求8所述的高强耐火纸面石膏板的制备方法，其中，
步骤3)中所述的干燥共有三个干燥阶段，第一干燥阶段的干燥时间为0.5-1h，干燥温度为150-200℃；第二干燥阶段的干燥时间为0.5-1.5h，干燥温度为100-130℃；第三干燥阶段的干燥时间为12-36h，干燥温度为45-60℃。
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