CN111606682A - 一种纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纸面石膏板及其制备方法，纸面石膏板包括板芯和护面纸板芯的原料中包含脱硫石膏熟料以及植物纤维；所述护面纸为护面纸与板芯接触的一侧经过打毛处理的护面纸。此外，所述板芯原料可以包括下列原料：脱硫石膏熟料、水、沸石、玻璃纤维、缓凝剂、改性淀粉和植物纤维。所述制备方法包括：将脱硫石膏、沸石和玻璃纤维均匀混合制得混合料1，将水、缓凝剂、改性淀粉和植物纤维均匀混合制得混合料2，将混合料1与混合料2混合均匀制成石膏料浆；将石膏料浆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，经干燥后的湿板即为纸面石膏板。本发明制得的纸面石膏板在苛刻的测试条件下，板芯与护面纸不剥离，粘接效果好。

Description

一种纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本文涉及建筑材料石膏板技术，尤指一种纸面石膏板及其制备方法，具体为一种脱硫石膏制备纸面石膏板及提高粘结等级的方法。
背景技术
脱硫石膏是燃煤电厂烟气脱硫的产物，随着燃煤电厂烟气脱硫项目的推广，我国每年的脱硫石膏产量惊人。脱硫石膏广泛用于建材等行业，促进了国家环保循环经济的进一步发展，而且还大大降低了天然石膏的开采量，保护了资源。如果不能对脱硫石膏进行有效地处理与应用，不仅是对资源的浪费，还会对环境造成二次污染。
目前利用脱硫石膏制备纸面石膏板的技术较为成熟，但石膏品质不稳定仍会影响到纸面石膏板的品质。我国电厂副产物脱硫石膏含水量高、品质不稳定，金属离子、氯离子等杂质含量较多，因此各纸面石膏板厂家在脱硫石膏进厂时都有严格的进厂检测，不符合标准的脱硫石膏被限制使用，这在一定程度上限制了低品质脱硫石膏在制备纸面石膏板上的应用。护面纸提供了纸面石膏板70％的强度，护面纸和板芯的粘结不良会影响石膏板的力学性能及应用。因此本申请提供了一种脱硫石膏制备纸面石膏板及提高粘结等级的方法。
发明内容
本申请提供了一种纸面石膏板及其制备方法，该纸面石膏板在苛刻的测试条件下，板芯与护面纸不剥离，粘接效果好。
本发明提供了一种纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯和护面纸，所述板芯的原料中包含脱硫石膏熟料、沸石以及植物纤维；所述护面纸为护面纸与板芯接触的一侧经过打毛处理的护面纸。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述板芯原料按重量份计包括如下组分：100份脱硫石膏熟料、60-75份水、0.5-15份沸石、0.05-0.2份玻璃纤维、0.2-1份缓凝剂、0.1-0.5份改性淀粉以及0.5-3份植物纤维。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述经过打毛处理的护面纸一侧的竖起的纸纤维的厚度为打毛处理后该护面纸总厚度的5％-15％。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述脱硫石膏熟料的比表面积为3500-4000m2/g；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述沸石的比表面积500-1000m2/g，孔径0.4-0.8nm。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的一种或多种；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述玻璃纤维的纤维长度为9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的一种或两种。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述改性淀粉优选改性玉米淀粉。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述植物纤维的长度为0.5-10mm，所述植物纤维直径小于10目。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述的植物纤维选自木纤维、棉花接杆纤维、麻纤维、麦秸纤维、大麻杆纤维和玉米秸秆纤维中的一种或几种。
另一方面，本发明提供了一种纸面石膏板的制备方法，包括以下步骤：
1)按各原料用量称量脱硫石膏、沸石和玻璃纤维，将其混合均匀制得混合料1；
2)按各原料用量称量水、缓凝剂、改性淀粉和植物纤维，将其混合均匀制得混合料2；
3)利用护面纸自动打毛机，在护面纸与石膏板接触一侧表面打毛；使其在于料将混合后能加速纸纤维的生长速度。
4)将混合料1与混合料2混合均匀制成石膏料浆；
5)将石膏料浆与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；
6)待湿板凝固后，进入干燥机，经干燥后的湿板即为纸面石膏板。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，可选地，步骤5)具体为将搅拌均匀的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。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤6)中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤6)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℃。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，步骤6)中还包括干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，最终形成纸面石膏板。
在本发明提供的纸面石膏板的制备方法中，打毛是利用机械或人工把护面纸的一侧表面打成粗糙面，粗糙面上，纸纤维一端与纸面结合牢固，另一端松散。在护面纸打毛的一侧浇筑石膏料浆，纸面石膏板成型过程中，石膏形成的针状结晶，沿横纵向相互交接，形成紧密的网状结构，与护面纸上竖起的纸纤维连接在一起而产生粘结作用，以提高同石膏料浆的粘合力。
本发明提供了提高纸面石膏板粘结效果的方法。沸石是天然多孔矿物，孔隙发达，晶体内部有大量的孔道和空穴，比表面积大，表现出很高的吸附性能。与脱硫石膏混合，制成石膏料浆后可以吸附影响粘结效果的杂质离子，限制杂质离子向板材表面迁移，以免对粘结造成不良影响。另一方面，湿板烘干过程中淀粉向板材表面迁移，石膏料浆中的植物纤维与护面纸表面的纸纤维相互搭接，粘接力更强。石膏料浆中的植物纤维与护面纸打毛的粗糙面接触，粘接力更强。另外，由于打毛护面纸，护面纸变薄，纸张强度下降，导致纸面石膏板整体强度下降，而植物纤维对石膏板芯的强度有补充增强作用，整体平衡纸面石膏板力学强度。
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、权利要求书中所描述的方案来实现和获得。
具体实施方式
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。
本发明实施例中提供了一种纸面石膏板，所述纸面石膏板包括板芯和护面纸，所述板芯的原料中包含脱硫石膏熟料、沸石以及植物纤维；所述护面纸为护面纸与板芯接触的一侧经过打毛处理的护面纸。
在本发明实施例中，所述板芯原料按重量份计包括如下组分：100份脱硫石膏熟料、60-75份水、0.5-15份沸石、0.05-0.2份玻璃纤维、0.2-1份缓凝剂、0.1-0.5份改性淀粉以及0.5-3份植物纤维。
在本发明实施例中，所述经过打毛处理的护面纸一侧的竖起的纸纤维的厚度为打毛处理后该护面纸总厚度的5％-15％。
在本发明实施例中，所述脱硫石膏熟料的比表面积为3500-4000m2/g；
在本发明实施例中，所述沸石的比表面积500-1000m2/g，孔径0.4-0.8nm。
在本发明实施例中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的一种或多种；
在本发明实施例中，所述玻璃纤维的纤维长度为9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
在本发明实施例中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
在本发明实施例中，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的一种或两种。
在本发明实施例中，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种；
在本发明实施例中，所述改性淀粉优选改性玉米淀粉。
在本发明实施例中，所述植物纤维的长度为0.5-10mm，所述植物纤维直径小于10目。
在本发明实施例中，所述的植物纤维选自木纤维、棉花接杆纤维、麻纤维、麦秸纤维、大麻杆纤维和玉米秸秆纤维中的一种或几种。
另一方面，本发明实施例部分提供了一种纸面石膏板的制备方法，包括以下步骤：
1)按各原料用量称量脱硫石膏、沸石和玻璃纤维，将其混合均匀制得混合料1；
2)按各原料用量称量水、缓凝剂、改性淀粉和植物纤维，将其混合均匀制得混合料2；
3)利用护面纸自动打毛机，在护面纸与石膏板接触一侧表面打毛；使其在于料将混合后能加速纸纤维的生长速度。
4)将混合料1与混合料2混合均匀制成石膏料浆；
5)将石膏料浆与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；
6)待湿板凝固后，进入干燥机，经干燥后的湿板即为纸面石膏板。
在本发明实施例部分，可选地，将搅拌均匀的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。
在本发明实施例部分，可选地，所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
在本发明实施例部分，可选地，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℃。
在本发明实施例部分，可选地，还包括干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，最终形成纸面石膏板。
在下述实施例中，所使用的脱硫石膏熟料是由电厂烟气脱硫产生的固体废弃物脱硫石膏制成；沸石产自国投盛世有限公司；玻璃纤维购买自河北京杭矿产品有限公司；木纤维购买自安徽宁国市东南木业有限公司；麦秸纤维自制；改性玉米淀粉购买自济南元通化工有限公司；缓凝剂为降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂意大利SICIT 2000石膏缓凝剂Plast Retard PE，购买自上海钦和化工有限公司。
实施例1
本实施例中，脱硫石膏熟料的比表面积为3596m2/g；沸石比表面积为594m2/g，孔径0.4-0.8nm；所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维；所述玻璃纤维纤维长度为10mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10μm；所述改性淀粉为改性玉米淀粉；所述植物纤维为木纤维，纤维长度为2mm，所述植物纤维过10目筛。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、沸石6.5重量份，玻璃纤维0.08重量份，充分混合均匀，得混合料1。
步骤二、称量水62重量份、缓凝剂0.3重量份、改性淀粉0.45重量份，植物纤维2.6重量份混合均匀，得混合料2。
步骤三、利用护面纸自动打毛机，在护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛，打毛竖起的纸纤维厚度占该护面纸总厚度的12％使其在与料浆混合后能加速纸纤维的生长速度。
步骤四、在混合料2中加入混合料1，制成石膏料浆。
步骤五、将搅拌均匀的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。
步骤六、湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过180℃干燥0.5h、110℃干燥0.8h、45℃干燥36h三个干燥阶段。
步骤七：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
本实施例中，脱硫石膏熟料的比表面积为3861m2/g；沸石比表面积为832m2/g，孔径0.4-0.8nm；所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维；所述玻璃纤维纤维长度为10mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10μm；所述改性淀粉为改性玉米淀粉；所述植物纤维为大麻杆纤维，纤维长度为7mm，所述植物纤维过10目筛。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、沸石1.8重量份，玻璃纤维0.12重量份，充分混合均匀，得混合料1。
步骤二、称量水72重量份、缓凝剂0.5重量份、改性淀粉0.25重量份，植物纤维1.5重量份混合均匀，得混合料2。
步骤三、利用护面纸自动打毛机，在护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛，打毛竖起的纸纤维厚度占该护面纸总厚度的8％，使其在与料浆混合后能加速纸纤维的生长速度。
步骤四、在混合料2中加入混合料1，制成石膏料浆。
步骤五、将搅拌均匀的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。
步骤六、湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过200℃干燥0.5h、100℃干燥1.5h、55℃干燥24h三个干燥阶段。
步骤七：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
本实施例中，脱硫石膏熟料的比表面积为3921m2/g；沸石比表面积为964m2/g，孔径0.4-0.8nm；所述玻璃纤维为抗碱玻璃纤维；所述玻璃纤维纤维长度为10mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10μm；所述改性淀粉为改性玉米淀粉；所述植物纤维为棉花接杆纤维，纤维长度为9mm，所述植物纤维过10目筛。
制备纸面石膏板，具体步骤如下：
步骤一、称量脱硫石膏熟料100重量份、沸石13重量份，玻璃纤维0.2重量份，充分混合均匀，得混合料1。
步骤二、称量水68重量份、缓凝剂0.8重量份、改性淀粉0.15重量份，植物纤维0.8重量份混合均匀，得混合料2。
步骤三、利用护面纸自动打毛机，在护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛，打毛竖起的纸纤维厚度占该护面纸总厚度的6％使其在与料浆混合后能加速纸纤维的生长速度。
步骤四、在混合料2中加入混合料1，制成石膏料浆。
步骤五、将搅拌均匀的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。
步骤六、湿板在传送皮带上凝固，切断后，进入干燥机，经过160℃干燥1h、120℃干燥1.2h、60℃干燥24h三个干燥阶段。
步骤七：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1的区别在于，脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加沸石与植物纤维，护面纸与石膏料浆接触的内表面不打毛；其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板的其他步骤也与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，脱硫石膏制备纸面石膏板，不添加植物纤维，护面纸与石膏料浆接触的内表面不打毛。其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板的其他步骤也与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，脱硫石膏制备纸面石膏板，护面纸与石膏料浆接触的内表面不打毛。其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板的其他步骤也与实施例1相同。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于，脱硫石膏制备纸面石膏板，不掺加沸石，掺加与沸石相同重量份的凹凸棒土，掺加植物纤维，护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛。其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板的其他步骤也与实施例1相同。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于，脱硫石膏制备纸面石膏板，不掺加沸石，掺加与沸石相同重量份的硅藻土，掺加植物纤维，护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛。其余组分与实施例1相同，制作纸面石膏板的其他步骤也与实施例1相同。
对比例6
购自北新建材的9.5mm厚度普通纸面石膏板。
测试例1
参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》对实施例，对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的物理力学性能，结果见表1。
表1纸面石膏板性能测试结果
Figure BDA0002149284230000101
Figure BDA0002149284230000111
从表1可以看出，本申请实施例1、2、3制备的纸面石膏板，能够满足国家标准要求的物理力学性能指标。
测试例2
粘结性能共分5级，A级：纸板粘结牢固，掀起后不分离；B级：小部分分离，大部分完好；C级：一半粘牢，一半分离；D级：大部分分离，仅小部分粘牢；E级：纸板全部分离。
参照中国国家标准GB/T9775-2008《纸面石膏板》对实施例，对比例的纸面石膏板进行测试，检测纸面石膏板的干粘结性能。
湿热粘结性能测试方法如下：将制得的纸面石膏板在100℃的水浴锅中，进行热蒸汽养护12分钟，采用划等边三角形的方法测试纸面石膏板的粘接性能，在1分钟内测试完毕。
高湿环境测试：将制得的石膏板在高湿条件(温度为(23±2)℃，相对湿度为90±3％)下进行养护，达到规定龄期1周后，采用划等边三角形的方法测试纸面石膏板的粘接性能。
表2纸面石膏板粘结性能测试结果
Figure BDA0002149284230000112
Figure BDA0002149284230000121
本申请中的性能指标检测依据国家及行业标准。表2可以看出，纸面石膏板的干粘结通常均能达到粘结A级的情况下，湿热粘结与高湿粘结效果差异明显。本申请实施例1,2,3制备的纸面石膏板在湿热、高湿的环境条件下粘结效果均好于对比例。说明在石膏料浆中添加沸石与植物纤维，并辅助性地在护面纸与石膏料浆接触的内表面打毛处理，可以显著提高纸面石膏板在苛刻环境条件下的粘结等级。
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 (12)

1.一种纸面石膏板，其中，所述纸面石膏板包括板芯和护面纸，所述板芯的原料中包含脱硫石膏熟料、沸石以及植物纤维；所述护面纸为护面纸与板芯接触的一侧经过打毛处理的护面纸。
2.根据权利要求1所述的纸面石膏板，其中，所述板芯原料按重量份计包括如下组分：100份脱硫石膏熟料、60-75份水、0.5-15份沸石、0.05-0.2份玻璃纤维、0.2-1份缓凝剂、0.1-0.5份改性淀粉以及0.5-3份植物纤维。
3.根据权利要求1或2所述的纸面石膏板，其中，所述经过打毛处理的护面纸一侧的竖起的纸纤维的厚度为打毛处理后该护面纸总厚度的5％-15％。
4.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述脱硫石膏熟料的比表面积为3500-4000m2/g；
可选地，所述沸石的比表面积500-1000m2/g，孔径0.4-0.8nm。
5.根据权利要求2所述的纸面石膏板，其中，所述玻璃纤维为中碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维和抗碱玻璃纤维中的一种或多种；
可选地，所述玻璃纤维的纤维长度为9-15mm，所述玻璃纤维的单丝直径为10-15μm。
6.根据权利要求2、4或5所述的纸面石膏板，其中，所述缓凝剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、六偏磷酸钠、硼砂和蛋白质类缓凝剂中的一种或多种；
可选地，所述蛋白质类缓凝剂选自骨胶蛋白质缓凝剂和降解聚酰胺经钙盐化而成的蛋白质类石膏缓凝剂中的一种或两种。
7.根据权利要求2、4或5所述的纸面石膏板，其中，所述改性淀粉选自改性马铃薯淀粉、改性木薯淀粉、改性高粱淀粉和改性玉米淀粉中的一种或多种；优选改性玉米淀粉。
8.根据权利要求2、4或5所述的纸面石膏板，其中，所述植物纤维的长度为0.5-10mm，所述植物纤维直径小于10目。
9.根据权利要求2、4或5所述的纸面石膏板，其中，所述的植物纤维选自木纤维、棉花接杆纤维、麻纤维、麦秸纤维、大麻杆纤维和玉米秸秆纤维中的一种或几种。
10.一种权利要求2至9中任一项所述纸面石膏板的制备方法，包括以下步骤：
1)按各原料用量称量脱硫石膏熟料、沸石和玻璃纤维，将其混合均匀制得混合料1；
2)按各原料用量称量水、缓凝剂、改性淀粉和植物纤维，将其混合均匀制得混合料2；
3)利用护面纸打毛机，在护面纸与石膏板接触一侧表面打毛；
4)将混合料1与混合料2混合均匀制成石膏料浆；
5)将石膏料浆与护面纸搭接粘牢成型，制得湿板；
6)待湿板凝固后，进行干燥，经干燥后的湿板即为纸面石膏板。
11.根据权利要求10所述的纸面石膏板的制备方法，其中，步骤6)中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
12.根据权利要求10或11所述的纸面石膏板的制备方法，其中，步骤6)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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