CN111606732B - 一种轻质高强纸面石膏板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轻质高强纸面石膏板及其制备方法。所述纸面石膏板包括板芯和护面纸，所述石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层；所述密实层的原料包含：高强石膏和水；所述低密度层的原料包含：建筑石膏熟料、改性淀粉、减水剂、发泡剂和水。石膏板的制备方法为：将密实层浆料浇筑在下护面纸上；将低密度层浆料浇筑在密实层浆料上；将上护面纸与低密度层浆料搭接粘牢成型，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轻质高强纸面石膏板。制得的纸面石膏板不仅可增加护面纸与石膏板的粘结强度，提升纸面石膏板力学性能，同时可防止纸面石膏板干燥时发生“过火”现象。

Description

一种轻质高强纸面石膏板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域及石膏板技术领域，具体涉及一种轻质高强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，掺入适量添加剂做板芯，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。
近年来，在确保纸面石膏板强度等性能的基础上生产低密度纸面石膏板一直是研究的热点。低密度纸面石膏板可降低生产及运输能耗，降低施工劳动强度，有利于在装配式建筑中的应用，已成为国际、国内石膏板行业的发展趋势。目前，降低石膏板面密度的措施主要为添加发泡剂，增加石膏板芯气孔的数量。但发泡剂的添加量较大时，会造成石膏板力学性能下降、石膏板干燥时边部容易出现“过火”现象，即二水硫酸钙分解为半水硫酸钙或无水硫酸钙，石膏板边部不再具有强度，出现次品或不合格产品。
因此开发出一种面密度低、力学性能较好且边部不“过火”的纸面石膏板尤为必要。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
针对石膏板现存的问题，本发明提供了面密度较低的一种轻质高强纸面石膏板，可降低生产及运输能耗、降低施工强度，有利于在装配式建筑中的应用。
本发明提供了一种轻质高强纸面石膏板，所述轻质高强纸面石膏板包括石膏板芯以及包裹石膏板芯的上护面纸和下护面纸，所述石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层；
在本发明提供的纸面石膏板中，所述密实层的厚度为石膏板芯厚度的1/8-1/10，所述密实层的原料按质量份计包含：100份高强石膏(α晶型半水石膏)；水30-40份；可选地，所述密实层由高强石膏和水组成。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述低密度层厚度为石膏板芯厚度的7/8-9/10，所述低密度层的原料按质量份计包含：100份建筑石膏熟料(β晶型半水石膏)、0.2-1份改性淀粉、0.05-0.2份减水剂、0.01-0.1份发泡剂、60-90份水。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述密实层和低密度层层叠设置；可选地，所述层叠的次数为1层。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述石膏板的其中一面或多面具备高强度，能够在施工中直接打钉或者其他高强度操作，所述具备高强度的面的护面纸与密实层连接。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述纸面石膏板的面密度为5.6kg/m2-6.0kg/m2；厚度为9.5mm。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述高强石膏由天然石膏或工业副产石膏制备而成，主要成分为半水石膏，晶体形貌为长径比约1-2的六棱柱状，水化时标准稠度用水量为30-40％。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述建筑石膏熟料由天然石膏或工业副产石膏制备而成，所述熟料的制备方法可采用本领域常用的方法进行。在本发明中，制备建筑石膏熟料的方法为：将天然石膏或工业副产石膏在锤式打散机内进行炒制，脱去全部游离水和50％-60％的结晶水；再通过炒锅持续保温，脱去剩余结晶水。所述炒制的温度为140℃-150℃，所述持续保温的温度为130℃-140℃。
在本发明提供的纸面石膏板中，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。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述高强石膏的比表面积为2000-2600cm2/g；所述建筑石膏熟料的比表面积为3200-4800cm2/g。
在本发明提供的纸面石膏板中，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
在本发明提供的纸面石膏板中，发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和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；所述表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)，优选表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:1。
另一方面，本发明提供了上述轻质高强纸面石膏板的制备方法，包含如下步骤：
1)将高强石膏与水混合均匀制得密实层浆料，将密实层浆料浇筑在下护面纸上；
2)将建筑石膏熟料、改性淀粉、减水剂、发泡剂和水混合均匀制得低密度层浆料，将低密度层浆料浇筑在密实层浆料上；
3)将上护面纸与低密度层浆料搭接粘牢成型，制得湿板；
4)待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为轻质高强纸面石膏板。可选地，所述制备方法仅包含上述步骤。
在本发明提供的轻质高强纸面石膏板的制备方法中，步骤4)中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
在本发明提供的轻质高强纸面石膏板的制备方法中，步骤4)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中，高强石膏水化时所需水量低，水化后形成的浆体致密，同时相对于建筑石膏，高强石膏水化后形成的二水石膏脱水温度高，本发明通过在石膏板面层引入密度较大的高强石膏水化硬化浆体，作为纸面石膏板的保护层，致密的石膏晶体与护面纸相结合，不仅可增加护面纸与石膏板的粘结强度，提升纸面石膏板力学性能，同时可防止纸面石膏板干燥时发生“过火”现象。本发明工艺简单，制备出的纸面石膏板面密度较低，约为5.6kg/m2-6.0kg/m2，力学性能优良。本发明适合大规模的推广应用。
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、权利要求书以及附图中所描述的方案来实现和获得。
附图说明
图1为按照本发明实施例1的制备方法制得的纸面石膏板密实层材料的热分析曲线；图1中a为热重曲线，b为差热分析曲线；
图2为按照本发明实施例1的制备方法制得的纸面石膏板低密度层的热分析曲线。图2中a为热重曲线，b为差热分析曲线；
由图1中(a)与图2中(a)可知，热重曲线的失重量均为20％左右，说明石膏板密实层与低密度层主要成分均为半水石膏水化形成的二水石膏。
对比图1中(b)及图2中(b)，可知相较于低密度层，纸面石膏板密实层材料分解温度更高，即更耐高温。
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。
本发明实施例中提供了一种轻质高强纸面石膏板，所述轻质高强纸面石膏板包括石膏板芯以及包裹石膏板芯的上护面纸和下护面纸，所述石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层；
在本发明实施例中，所述密实层的厚度为石膏板芯厚度的1/8-1/10，所述密实层的原料按质量份计包含：100份高强石膏(α晶型半水石膏)；水30-40份；可选地，所述密实层由高强石膏和水组成。
在本发明实施例中，所述低密度层厚度为石膏板芯厚度的7/8-9/10，所述低密度层的原料按质量份计包含：100份建筑石膏熟料(β晶型半水石膏)、0.2-1份改性淀粉、0.05-0.2份减水剂、0.01-0.1份发泡剂、60-90份水。
在本发明实施例中，所述石膏板的其中一面或多面具备高强度，能够在施工中直接打钉或者其他高强度操作，所述具备高强度的面的护面纸与密实层连接。
在本发明实施例中，所述纸面石膏板的面密度为5.6kg/m2-6.0kg/m2；厚度为9.5mm。
在本发明实施例中，所述高强石膏由天然石膏或工业副产石膏制备而成，主要成分为半水石膏，晶体形貌为长径比约1-2的六棱柱状，水化时标准稠度用水量为30-40％。
在本发明实施例中，所述建筑石膏熟料由天然石膏或工业副产石膏制备而成，所述熟料的制备方法可采用本领域常用的方法进行。在本发明中，制备建筑石膏熟料的方法为：将天然石膏或工业副产石膏在锤式打散机内进行炒制，脱去全部游离水和50％-60％的结晶水；再通过炒锅持续保温，脱去剩余结晶水。所述炒制的温度为140℃-150℃，所述持续保温的温度为130℃-140℃。
在本发明实施例中，所述高强石膏的比表面积为2000-2600cm2/g；所述建筑石膏熟料的比表面积为3200-4800cm2/g。
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，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
在本发明实施例中，发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和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；所述表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:(0.8-1)，优选表面活性剂和稳泡剂的质量比为1:1。
以下实施例中所采用的原料，如无特别说明，均为普通市售产品。
实施例1
本实施例提供了一种轻质高强纸面石膏板，所述纸面石膏板包括上下护面纸及两层护面纸之间的石膏板芯。石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层。所述密实层厚度为石膏板厚度的1/8，由以下质量份的原料制成：高强石膏：100份，水：35份。所述低密度层厚度为石膏板厚度的7/8，由以下质量份的原料制成：建筑石膏熟料：100份；改性玉米淀粉：0.5份；BASF312高效减水剂：0.05份；十二烷基硫酸钠和硅树脂聚醚乳液质量比为1:1复合配制得到的发泡剂：0.08份；水：80份。
本实施例的轻质高强纸面石膏板通过以下方法制备得到：
1、称取高强石膏，将称取的高强石膏与水加入搅拌机混合均匀得到密实层浆料，浇筑在纸面石膏板下护面纸上；
2、按比例称取建筑石膏熟料、改性淀粉、减水剂、发泡剂，将称取的各原料与水加入搅拌机混合均匀得到低密度层浆料，浇筑在高强石膏形成的密实层料浆上；
3、料浆共同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。
4、成型后的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0.6h，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24h，干燥温度为45℃。
干燥后的板材合片、锯边、封边、包装，形成纸面石膏板。制得的纸面石膏板面密度为5.7kg/m2，厚度为9.5mm。
实施例2
本实施例提供了一种轻质高强纸面石膏板，所述纸面石膏板包括两层护面纸及两层护面纸之间的石膏板芯。石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层。所述密实层厚度为石膏板厚度的1/9，由以下质量份的原料制成：高强石膏：100份，水：32份。所述低密度层厚度为石膏板厚度的8/9，由以下质量份的原料制成：建筑石膏熟料：100份；改性木薯淀粉：0.2份；西卡540P减水剂：0.08份；十二烷基硫酸钠和硅树脂聚醚乳液质量比为1:1复合配制得到的发泡剂：0.05份；水：70份。
本实施例轻质高强纸面石膏板的制备方法与实施例1相同。制得的纸面石膏板面密度为5.9kg/m2，厚度为9.5mm。
实施例3
本实施例提供了一种轻质高强纸面石膏板，所述纸面石膏板包括两层护面纸及两层护面纸之间的石膏板芯。石膏板芯包括厚度较小的密实层与厚度较大的低密度层。所述密实层厚度为石膏板厚度的1/10，由以下质量份的原料制成：高强石膏：100份，水：38份。所述低密度层厚度为石膏板厚度的9/10，由以下质量份的原料制成：建筑石膏熟料：100份；改性玉米淀粉：0.9份；西卡325C减水剂：0.18份；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：0.09份；水：65份。
本实施例轻质高强纸面石膏板的制备方法与实施例1相同。制得的纸面石膏板面密度为6.0kg/m2，厚度为9.5mm。
性能测试
根据中国国家标准GB/T 9775-2008测试上述实施例和对比例制备的9.5mm纸面石膏板的面密度和横、纵向断裂载荷，测试结果如表1所示：
Figure BDA0002102528340000071
Figure BDA0002102528340000081
由表可知，与市场上现有流通的9.5mm纸面石膏板(面密度：6.5kg/m2-7.0kg/m2；断裂荷载横向平均值185N左右，最小值160N左右；纵向平均值420N左右，最小值380N左右；棱边硬度82N)相比，本发明制备的纸面石膏板面密度更低，力学性能优良，棱边硬度更高，说明相对与现有纸面石膏板，本发明制备的纸面石膏板边部不易出现过火。
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 (9)

1.一种轻质高强纸面石膏板，其中，所述轻质高强纸面石膏板包括石膏板芯以及包裹石膏板芯的上护面纸和下护面纸，所述石膏板芯包括密实层与低密度层；所述密实层和低密度层层叠设置；
所述密实层的原料按质量份计由100份高强石膏、水30-40份组成；
所述低密度层的原料按质量份计由100份建筑石膏熟料、0.2-1份改性淀粉、0.05-0.2份减水剂、0.01-0.1份发泡剂、60-90份水组成；所述石膏板芯的密实层的厚度为石膏板芯厚度的1/8-1/10；所述低密度层厚度为石膏板芯厚度的7/8-9/10。
2.根据权利要求1所述的轻质高强纸面石膏板，其中，所述高强石膏的比表面积为2000-2600cm2/g；所述建筑石膏熟料的比表面积为3200-4800cm2/g。
3.根据权利要求2所述的轻质高强纸面石膏板，其中，所述纸面石膏板的面密度为5.6kg/m2-6.0kg/m2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轻质高强纸面石膏板，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。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的轻质高强纸面石膏板，其中，所述减水剂选自聚羧酸减水剂、苯磺酸盐系减水剂、萘系减水剂和三聚氰胺系减水剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的轻质高强纸面石膏板，其中，发泡剂由阴离子表面活性剂和稳泡剂组成，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和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；所述表面活性剂和稳泡剂的质量比1:(0.8-1)。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的轻质高强纸面石膏板的制备方法，包含如下步骤：
1）将高强石膏与水混合均匀制得密实层浆料，将密实层浆料浇筑在下护面纸上；
2）将建筑石膏熟料、改性淀粉、减水剂、发泡剂和水混合均匀制得低密度层浆料，将低密度层浆料浇筑在密实层浆料上；
3）将上护面纸与低密度层浆料搭接粘牢成型，制得湿板；
4）待湿板凝固后，进入干燥机，经过干燥后的湿板即为轻质高强纸面石膏板。
8.根据权利要求7所述的轻质高强纸面石膏板的制备方法，其中，步骤4）中所述的干燥为干燥温度递减的两个以上的干燥阶段。
9.根据权利要求7所述的轻质高强纸面石膏板的制备方法，其中，步骤4）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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