CN1337847A - 强化、轻质墙板及其制法和制造设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型墙板组合物,它包含一种为在最终干态建立起强化的永久结合而选择的合成粘合剂独特组合,并配合以与以往石膏墙板配方中石膏需要量相比在维持墙板强度的同时能大大减少该墙板产品中石膏存在量从而减轻重量的诸如珍珠岩之类膨胀矿物。在优选的实施方案中,本发明的轻质、强化墙板还包含覆盖贴面,施加在面层纸的最外层,以提供更大的强度、防潮和阻燃,而背衬纸的最外层则经过处理以提供更大的弯曲强度。另外,本发明涉及生产本发明墙板组合物的独特制造方法,以创造一种轻质、强化、防潮和阻燃墙板,在建筑领域用作覆盖墙壁和天花板。另外,本发明还涉及制备本发明墙板组合物设备,包括将制造标准石膏墙板的设施经济地转变为制造本发明墙板的设施的方法和设备。

Description

强化、轻质墙板及其制法和制造设备

技术领域

本发明涉及新型“干墙”(“drywall”)组合物及其制法，该组合物可用于制造建筑领域的抹面墙和天花板。更具体地说，本发明涉及一种新型墙板组合物，它包含一种针对为在最终干态建立起强化的永久结合的能力而选择的合成粘合剂的独特组合，并配合以与以往石膏墙板配方中石膏需要量相比能大大减少该墙板产品中石膏存在量的诸如珍珠岩之类膨胀矿物。墙板配方中石膏存在量的降低本身，又可减轻墙板结构的重量，同时维持其强度不变。另外，合成粘合剂与膨胀矿物之间的独特交联使墙板芯材料诸组分之间形成的结合远比以往使用或知道的墙板产品中获得的结实。在优选的实施方案中，本发明的轻质、强化墙板还包含覆盖贴面，它施加在面层纸的最外层，以提供更大的强度、防潮和阻燃，而背衬的纸最外层则经过处理以提供更大的弯曲强度。另外，本发明涉及生产本发明墙板组合物的独特制造方法，以期创造一种轻质、强化、防潮和阻燃墙板，在建筑领域用作覆盖墙壁和天花板。另外，本发明还涉及制备本发明墙板组合物设备，包括将制造标准石膏墙板的设施经济地转变为制造本发明墙板的设施的方法和设备。

背景技术

传统石膏干墙在过去的大约50年中一直用于建筑工业中，石膏则构成其主要芯组分。当前石膏干墙的制造是一项昂贵、复杂、困难并需要严格控制的生产过程。目前的石膏墙板制造方法要求若干繁杂的步骤，并招致有关产品本身及其制造引起的严重环境关切，这既包括来自内部也包括来自外部。国内石膏石供应的日益短缺至今依旧，因此合成石膏的开发和作为替代品的应用势在必行。然而，生产合成石膏要求极其复杂的合成石膏生产设施。此种设施包括FGD(烟道气脱硫)石膏生产装置，由于制造过程的性质决定，要求它必须紧靠发电厂设置。该发电厂使用高硫煤发电，这种情况在美国东部占主导地位。此种发电厂产生的废物经分类和脱硫，转化为合成石膏。该合成石膏，随后进行煅烧并作为天然石膏的代用品用于墙板制造过程中。鉴于废渣和煤产品对健康具有明显的长期有害影响，此种合成石膏的加工和使用更加重了人们对环境的忧虑。本发明的目的是提供一种使用环境相容的合成粘合剂的新型和截然不同的环境安全型建筑工业用墙板。

石膏源的不断消耗加上对墙板产品需求的日益增长，已导致近年来石膏和以石膏为基础的产品价格显著攀升。在石膏墙板组合物领域，相对低价格的材料用作石膏墙板芯在20世纪的相当大一部分时间里维持不变。然而，鉴于建筑工业的日益繁荣，对住房需求的不断增长，目前对墙板产品的需求大大超过现有墙板制造的供应能力。这种需求的增长已推动墙板产品的成本急剧升高。同样，对于用比较昂贵的合成石膏产品补充天然石膏墙板产品的需求也促使墙板产品成本上升。此种成本不断上涨的因素就确立了对一种使墙板配方中石膏存在量最小的轻质、强化和重新设计的墙板产品的需求。

过去，为加强和减轻传统墙板产品虽进行了各种努力，但是，这些尝试已证明大大增加了最终产品的成本。例如，此前曾尝试在墙板配方中采用非常低百分率的无机或合成粘合剂，典型值介于1％～2％，目的是略微影响墙板产品的强度。可是，为显著增加强度并维持好的成本效益所需要的粘合剂用量迄今尚未做到。正如本文所公开并作为本发明的一部分，现已发现，若将合成粘合剂基础成分的聚合所需要的设备放在墙板制造设施的现场，制造成分可大大降低。

现代石膏墙板制造设施，不论就其内部还是它们本身而言都非常昂贵，包括繁多复杂的制造和材料输送设备。传统上，石膏石从石膏矿或采石场取下来比起从山上和山脉中剥离和表面挖掘较软的珍珠岩矿石要更为困难。开采后，较硬和较大的石膏石被破碎并减小到更小的尺寸，运送到将这些较小岩石碾碎成细小颗粒的场所。接着，碾碎的石膏通过包含轧制机、焙烧炉、冲击研磨机(impmill)和/或GC研磨机的复杂煅烧系统接受加工，从而将石膏细粉减小为白垩状石膏水淤浆。此种煅烧系统和方法昂贵，因为它涉及急骤干燥和加热生石膏(gypsum land plaster)或石膏淤浆，以便从材料中除掉大部分水。此种脱水过程以后，石膏灰泥被贮存在中间罐中并喂入到诸如钉销混合机和螺杆式输送器中。再次加入水以及其他成分，例如泡沫体、淀粉、水门汀材料和其他化学品，从而形成最终制备的石膏淤浆。随后，该石膏糊料放在正面和背衬纸之间摊平并压缩，并沿生产线进一步切割。接下去，复杂的高温窑将生石膏板煅烧约1h或更长，煅烧从较低温度开始(约250°F)，然后升高到较高的温度(约600°F)，再次降低到出窑时的较低温度(约200°F)，让石膏板实际上已不含湿。此种加工和材料运输设备组成的复杂系统极其昂贵，以致在过去，制造新型墙板的新设施的开车，代价高得惊人。因此，倘若能提供一种手段，使现有制造设施经过花费很少的改造便可生产强化、轻质墙板产品，那将是有利的。

珍珠岩和其他矿物此前已应用在墙板制造中作为填料，同时也用于各种各样其他工业用途，包括磨料、声学石膏板和面砖、木炭烧烤架基础(料)、清洁器基础、混凝土构筑块、过滤器助剂、肥料增量剂、铁水包覆盖物和铸造砂添加剂、惰性载体、隔热板填料、松充填隔热、模塑件充填介质、包装介质、漆凸纹剂、植物培养块(propagating cuttings)、耐火产品、土壤调节剂、砖瓦灰泥砌块、屋顶平台用轻质绝缘混凝土。珍珠岩是玻璃状火山岩，具有在加热到其软化状态范围的适当温度时膨胀至其原来体积的约20倍的不寻常特性。制成的膨胀产品具有各种各样工业和建筑业用途，这是由该材料密度低，以及随之而来的低导热和高吸音性能决定的。

从岩相学来说，珍珠岩可描述为一种具有珍珠样光泽的玻璃态、由火山构成的、流纹岩，通常显示大量稠密的龟裂，看上去如洋葱皮似的。从化学上，粗珍珠岩实质上是一种亚稳态无定形硅酸铝。珍珠岩的典型化学分析结果是71％～75％SiO₂、12.5％～18.0％Al₂O₃、4～5％K₂O、1％～4％氧化钠和氧化钙，以及少量(痕量)金属氧化物。珍珠岩在化学上呈惰性；其pH近似7。珍珠岩的比重介于2.2～2.4(139～150磅/英尺³)；硬度介于5.5～7(莫氏标准)。粗珍珠岩可从透明浅灰到玻璃状黑色；然而，膨胀时，珍珠岩的颜色将从雪白到灰白。

商业上，术语“珍珠岩”还包括其膨胀产品。当珍珠岩颗粒被加热成为一种柔软均一物质时，该玻璃状物质中存在的化合水(2％～5％)蒸发，形成的蒸汽将每个颗粒膨胀成为玻璃泡沫团。在1,200°F～2,000°F的温度，粗珍珠岩原来的体积可膨胀到4～20倍。膨胀珍珠岩可以是膨松的高孔隙率材料或者可由低孔隙率高光泽玻璃状颗粒组成。视固有物理性能和工艺变量而定，膨胀珍珠岩的整重一般介于2～20磅/英尺³。

美国材料和试验学会(ASTM)已就石膏和绝缘混凝土用膨胀珍珠岩聚集体的尺寸和体积密度制定了规范。滤材以及许多其他用途使用的珍珠岩通常遵守生产商建议的用于确定尺寸和其他性能的规范。

珍珠岩(膨胀的)可按照以磅/英尺³为单位的密度分级，并根据生产商的产品号或商品名以及用户的名称分类。膨胀产品可小到只有2磅/英尺³，但使用得最广的体积密度等级介于7～15磅/英尺³。本发明墙板复合材料芯使用的膨胀珍珠岩的范围介于4～10磅/英尺³。这一范围的典型品级包括混凝土、石膏和腔体充填或砌筑工程。颗粒尺寸介于100～2,000μm。

膨胀产品装袋运输，通常的体积是4英尺³/袋。膨胀产品一般由卡车或火车运输。如果用火车，膨胀产品可装在根据散料干密度设计的车厢内运输。

膨胀珍珠岩，视膨胀方法和珍珠岩品级而定，会影响其膨胀重量，可用于许多将重量视为重要因素的产品生产中。在建筑业中，珍珠岩的不可燃和低吸水使其成为优异的绝缘材料。珍珠岩石膏聚集体广泛用于防火结构钢建筑并用于降低内墙和天花板的重量。珍珠岩混凝土聚集体屋顶平台还具有隔热和减轻重量的优点。膨胀珍珠岩是屋顶绝缘(石膏)板、砌筑工程(腔体充填)以及地面和贴墙砖的重要成分。

众多珍珠岩重要用途中的某些包括将其作为绝缘体(低温技术中)以将诸如液态氧之类固化气体保持在极低温度，吸收水上和湿表面上的油类溢洒物，清理含油状废物流出物，以及作为添加剂用于造型砂中。

总之，虽然珍珠岩已在建筑业找到各种各样用途，甚至在墙板产品中作为填料，但是迄今尚未作为催化剂以显著降低墙板配方中石膏需要量而获得有效的应用。

再者，标准石膏墙板上使用的绿色和/或灰色面层纸和背衬纸通常是低级和回收再用的，并且运输、建筑和安装过程期间在多雨或潮湿表面条件下表现不佳。石膏干墙/纸夹石膏板，正如通常的叫法，的重量因素一直是目前运输和安装期间的现实忧虑，因为存在一般安全隐患，特别是悬吊天花板。脆性石膏板安装期间的材料的破损是一个不利因素。因此，倘若能提供一种克服了先有技术的明显缺点的改良面层纸和背衬纸，那将是有利的。

作为主要成分，硫酸钙半水合物CaSO₄.2H₂O在石膏墙板及其相关产品中的用作基础组分已维持其统治地位达半个世纪不变和未受到挑战。长期以来的传统做法一直采用诸如墙板、板条覆盖板、包板之类的石膏芯建筑材料来装饰建筑物的内外表面。一般地，这些板主要包含由凝固、互相交织的石膏晶体的芯构成，它被夹在纤维类，尤其是纸、衬片之间。石膏淤浆凝固(即，与来自水淤浆中的水起反应)并干燥以后，片材被切割成标准墙板尺寸。生产石膏干墙的方法描述在，例如Kirk-Othmer，《化学技术大全》，第2版，1970，卷21，pp.621～24，在此将其公开内容收作参考。

已知，可将某些附加试剂加入到石膏墙板芯中。这些包括，例如：泡沫聚集体，其中泡沫体被粉碎到大致均一的程度，然后在其成形和凝固之前结合到石膏淤浆中。还有，膨胀矿物填料，例如珍珠岩和/或蛭石也曾以0.5～10％的少量结合到石膏淤浆中，另外还有有机粘合剂，例如淀粉或糊精，或者其他纤维。其他试剂也曾加入，包括在石膏淤浆中起反应生产气体的简单化学品。例如，加入碳酸盐以便在淤浆内产生二氧化碳；同样，其他携带空气的试剂，例如肥皂泡沫，可用来在混合期间使空气得以搅入到石膏淤浆中。

然而遗憾的是，可结合进去的空气或气泡和空腔的数量有限，因为当气泡量增加到超过某一点时，复合材料墙板芯的强度将下降。类似地，该板承受钉子拉穿板厚的能力，将因过量空气夹带而受到不利影响。另外，膨胀矿物在石膏墙板中的加入量历来不超过2～3％，因为强度试验结果将显著下降，不论按ASTM C79和ASTMC473的钉子拉穿抑或挠曲断裂试验衡量。虽然个别发明者和主要制造商也试图生产轻质、强化、比目前配方有根本改善的墙板产品，但是以比较低的成本提供强度提高而重量减轻的墙板产品的问题迄未实际解决，不论在墙板本身的重新设计抑或其制造方法方面。虽然过去已经尝试并试验过各种组合和组合物，但是许多依旧未采用，不是因为应用起来不实际就是因为生产成本明显提高。重量和密度降低后，板子仍应当符合或超过工业标准并且其强度应等于或大于其符合ASTM标准的重质对等物。此种轻质墙板组合物应能够采用传统高速制造设备制造，并且不存在制造方法完全不同的其他负面影响。

合成粘合剂的加入不久前刚刚尝试过，例如公开在美国专利5,879,825，授予Burke等人；然而，针对复杂化学配方及其组合的各种组合方面进行的工程设计和化学研究相当有限。另外，按照防火设计标准ASTM试验E119的有害烟雾环境问题并未意识到或考虑到，成本的考虑又将丙烯酸聚合物的数量限制在1～2％，以致所获得的聚合物具有极少的交联性能。再者，虽然披露了用珍珠岩作为抗干燥剂以防止芯组合物凝固期间生成的石膏晶体脱水，但没有考虑引入诸如珍珠岩之类膨胀矿物代替石膏作为墙板芯结构基础之一，也没有提到具体地是需要某种合成粘合剂组合物以在墙板芯各组成成分之间建立完全交联，以便在增强剂内部造成一定分子量改变，而此种分子量改变又是为将数量大大减少的石膏与墙板芯其他组分完全结合所要求的。同样，Burke等人公开道，其“增强剂”的用量仅为0.25％～约2.5％固体，从而大大限制了该增强剂的交联效果并限制了显著减轻最终墙板产品的能力。

先有技术还进行过其他旨在提供用来将纤维素与其他多孔材料粘合起来的粘合剂组合物。例如，美国专利3,720,633，授予Nickerson，公开了一种纸转化领域用的聚乙烯醇基粘合剂组合物。然而，仍然没有提到或建议，需要一种能够在其组分之间建立起充分交联，以便与石膏和/或膨胀矿物粘合，创造出一种芯材料，它具有用该材料作为墙板片材所需要的强度特性，同时具有比此前已知的组合物减轻的重量的具体合成粘合剂组合物。

又据悉，美国专利5,534,059，授予Immordino，Jr.公开了一种可机加工熟石膏组合物，包含聚合物改性的、石膏基材料，包括一种水可再分散粉末聚合物粘合剂。然而，在该公开中，聚合物粘合剂是用来生产一种比以往组合物坚硬得多，因此容易机加工的与电脑辅助研磨机配合使用的石膏坯件，而且仍然未能公开或建议任何可能用于生产强化但质轻墙板的组合，该墙板具有充分交联其它成分以便建立起与墙板芯的石膏和/或膨胀矿物成分之间刚性结合的合成粘合剂。

因此，倘若能提供一种高强度轻质墙板产品，它能减少墙板组合物中石膏的需要量，并且使用一种合成粘合剂组合物，它能使墙板芯组成成分完全交联形成一种具有承受传统墙板产品结构要求的结构整体性的刚性结构，那将是非常有利的。此种墙板产品应符合工业要求，还具有至少等于以往已知墙板产品强度的强度，同时减轻成品墙板片材重量，此种墙板还应能在现有传统石膏墙板生产设施上制造，不需要对此种设施进行重大更新就能承担该新组合物的生产。

发明公开

本发明已经发现一种基本上由为能够在最终干态建立起永久结合而选择的合成粘合剂的独特组合物，配合以膨胀矿物(例如，珍珠岩和碾碎的珍珠岩)、有机粘合剂、干燥剂和硬化剂而构成且全部被夹在处理的防潮、耐热纸材料的覆盖层内的组合物，能生产出轻质、强化的改良墙板产品。本发明的技术采用一种膨胀矿物，由于在该矿物上附着复杂的粘合剂配制剂，故该膨胀矿物实际上变为复合材料基质的一部分，而不是仅起到填料作用。与以往在石膏墙板中采用1～10％矿物填料不同，此种膨胀矿物可占到本发明芯复合材料的13～60％，从而大大降低构成芯所要求的石膏用量。

利用本发明改良墙板，已经获得许多重要改进。第一，本发明墙板组合物能够大大减少生产墙板所需要的煅烧石膏量。在本发明方法中，此种煅烧石膏灰泥用量的减少(通过在墙板组合物中使用珍珠岩)，可提高目前墙板制造装置的生产能力。就典型而言，石膏装置由于石膏矿研磨或合成石膏煅烧的缘故在生产能力上受到限制。减少石膏需要量，同时减少所需要的能量和总成本，可大大提高本发明改良墙板制造设施的制造生产能力。

更具体地说，煅烧设备和石膏供应，由于研磨限制或煅烧炉所限，历来是墙板制造设施生产能力的限制因素。随着较新石膏装置生产中石膏煅烧设备的扩大和/或改进，扩大研磨能力变得越来越昂贵。就典型而言，标准墙板制造设施具有1个煅烧操作供应每条墙板生产线。另外，目前国内石膏矿需求量远超过目前供应；因此，分摊目前石膏矿供应并减少本发明所要求的石膏研磨量的能力，改善了该墙板制造装置的生产能力。还有，本发明使得石膏墙板制造厂能够减少运转1条墙板生产线(以下简称板线)所需煅烧石膏量，并利用其目前单条墙板生产线石膏供应能力运转额外的墙板生产线，从而大大提高给定墙板设施的生产能力。结果，购买额外昂贵煅烧研磨设备以增加生产能力的花费就减少了。

本发明的轻质技术的第二个好处提供一种墙板组合物，其重量明显低于(最多轻50％)目前传统的重石膏墙板配制剂。此种重量的减轻还导致运输负荷的减轻，进而降低运输成本。再有，工作岗位的劳动成本也由于使工人得以操作减轻的负荷而降低，致使安装过程更容易、更省钱。类似地，因墙板重导致安装墙板的行业人员伤害事故的危险也减少了。

本发明强化墙板的另一个好处是，由于人力或机器运输到安装现场所致墙板破损数量减少，因为本发明组合物提供的墙板比以往所知墙板组合物具有更大柔性。

另一个方面，本发明墙板组合物表现出等于或大于目前重石膏墙板的强度，同时在防潮和阻燃方面的改进则超过目前工业标准。此种轻质和高强度因素等于减轻结构支撑承载量，减少任何项目所要求的总支撑强度，进而减少总建筑造价。

已发现墙板芯的特定成分(如下面详述的)可改善墙板总结构强度，减轻重量，减少破裂期间漂浮颗粒数量，降低其脆性和提高其柔性。再有，本发明高品质墙板组合物当采用典型的现有墙板制造设备和做法，同时如同下面进一步描述的，仅做有限轻微改造和设备添置，便可完全符合成本效益原则地制造出来。

过去试图加入合成粘合剂到墙板组合物中却削弱了安装期间用通用刀切断成品墙板片材的能力。而本发明组合物，在经过上百次试验和大量化学组合的分析以及广泛的化学技术研究和试验以后终于研制成功，实现了某种与矿物和膨胀矿物结合并熔结的脆性交联复杂聚合物，它容易用标准建筑工业使用的通用刀裁切和剁断。再者，以往从来没有发明过一种轻质、强化和重新设计的墙板产品，能够利用环境友好的制造方法，只需略作低成本的改动便可高成本效益地生产出来。

任选地，增强纤维、阻燃剂、拒水剂以及其他防水材料也可以作为该组合物的一部分。再有，实验室试验中，本发明的技术容许缩短从销钉混合机到切断刀之间组合物的凝固时间，从而将墙板线制造速度提高到远高于目前所达到的水平。随着制造速度的提高，生产速度也提高，从而能够生产出更多的墙板以满足目前需要。可以看出，此种复杂粘合剂配制剂也可应用到各种各样其他建筑材料中。

传统石膏墙板纸覆盖层或装饰贴面由废纸成分构成，包括但不限于，废报纸、旧瓦楞纸、牛皮纸碎条以及扉页碎屑。结果，墙板覆盖层颜色是五颜六色，包括褐色、黄褐色、灰色、粉红绿以及灰-白色。另外，传统石膏板强度很大程度上依赖于覆盖纸强度，正如挠曲断裂强度和钉子拉通试验(nail pull resistance test)结果(按ASTM C-473)对纸纤维强度的依赖性所证明的。任选地，本发明提供通过增加纤维长度和/或利用提供协调的灰白着色的纸层合物来改变面层而提供最终提高的纸覆盖片材的断裂强度。

本发明的改良强化芯材料还提供与传统非强化石膏干墙相比提高的压缩、剪切和抗张载荷试验结果。ASTM试验标准C79石膏包板标准规范要求，样品在经过2h后其平均表面吸水应不超过1.6g(部分5.1.7)。虽然要求石膏墙板符合上述ASTM标准，但是防潮和恶劣的天气条件对石膏干墙一直是个长期(困扰)的问题。本发明改良墙板包含一种防潮改善的覆盖和远超过ASTM C79-5.1.7的芯材料。譬如，本发明改善了结构强度、防潮，以及作为结构材料使用的新型墙板或天花板设计中的重量因素，因此石膏不再是主要的芯成分。

本发明的优选实施方案还涉及一种生产厚度不小于1/4英寸但不大于1英寸的膨胀珍珠岩墙板的方法，它包括下列步骤：将淀粉、硼酸、发泡剂、石膏和带水的胶乳醋酸乙烯乳液，加入到膨胀珍珠岩中，从而形成一种组合物；将可凝固珍珠岩的含水淤浆包夹在2个由回收原浆构成的高品质纸覆盖片材之间，并成形为板；将连续板从成形设备导向切断刀，在此将其切断为要求的长度；最后让板在75℃～325℃温度范围的高温窑中干燥。任选地，该方法还包括在板到达板切断刀之前向板生产线的密封段通入加压热空气引发固化过程的步骤。

如上所述，石膏板制造是一个从石膏石采集到完整墙板生产的复杂过程。然而，本发明改良墙板产品，正如下面实施例中更详细地描述的，提供由确定的石膏供应量却生产出比传统石膏墙板产品更多墙板的能力及其制造方法。任选地，当墙板芯不使用石膏时，整个煅烧系统可从制造过程中去掉，制造中的固化温度可大大降低。这样还可大大降低本发明改良墙板的总生产成本。

本发明改良墙板产品的又一项改进包括由于墙板芯材料破裂半衰期的缩短导致环境的改善。珍珠岩是一种比石膏更为惰性的材料。因此，它对环境是安全的，因为它不与地下水起反应或沥滤到其中。再者，本发明墙板产品中使用的添加剂分解得非常快和容易。因此，本发明改良墙板提供一种轻质、强化、阻燃、面层稍白的珍珠岩墙板，与传统石膏墙板产品相比，其环境特性改善，价格更具竞争力。

附图简述

本发明其他目的、特征和优点从以下有关优选实施方案及其某些修改，并配合附图进行的详细描述中将看得更加清楚，这些附图包括：

图1是本发明珍珠岩加工设备布置示意图。

图2是本发明珍珠岩墙板生产设施示意图。

本发明实施的最佳模式

本发明改良墙板的强化芯包含5％～60％v/wt膨胀珍珠岩。该膨胀珍珠岩的粒度介于100～2000μm。以下是优选品级的常见过筛分析结果：3～8％被截留在30+上；30～45％截留在50+上；25～40％截留在100+；15～35％截留在100-筛子上。优选品级的松密度±1磅＝6磅/英尺³；紧密度7.5磅。粘合剂由主要成分为下列化学品中1种或多种的混合物组成：醋酸乙烯聚合物、液态塑料，例如氨酯和聚氨酯、丙烯酸聚合物、水基改性的脂族聚合物、水溶性硅酸钠溶液、水基的聚氯乙烯溶液和聚乙烯醇。还使用干燥剂，例如铝硅酸钾钠，Purmol，或细二氧化硅，以迅速驱散潮湿。另外，还以异丙醇代替水作为液态混合剂。通过以上所列化学品的使用，该芯发生硬化并加固，从而使该改良墙板能够比传统石膏干墙裁切得更容易和更整齐。

本发明改良墙板产品的优选组成包括淀粉、硼酸、醋酸乙烯和石膏。现已发现，这样的组合(比例下面给出)提供所有给出的实施例在重量、强度、凝固和结合等方面最佳结果。施加并分析了多种多样粘合剂，既包括它们自己也包括彼此的组合，可以确定，具有此种组成的粘合剂将使得墙板性能非常接近当前所使用的，同时强度提高、重量减轻。虽然石膏仍然是本发明改良墙板的任选成分，因而不是功能墙板产品生产所必不可少的，但它在本发明墙板复合材料芯中的使用的确提供了若干始料不及的好处。此种未曾料到的好处之一是，产品的制造可按照目前制造传统石膏墙板那样的方式，由现有行业工人采用本行业相同的工具和相同的技术来完成。再有，石膏除了能提高柔性之外可改善本发明板的裁切和剁断特性。虽然石膏对本发明改良墙板的强度并非关键，但它可增加粘合剂总体粘合特性。淀粉、硼酸和醋酸乙烯的组合本身足以在生产本发明复合材料芯中将珍珠岩粘合成一体。然而，石膏在本发明改良墙板产品配方中的加入，与其他粘结材料(cementious material)相比，之所以成为优选的，是因为上面列举的4种成分的出色的相容性的缘故。

将石膏包括在本发明组合物中的另一个好处涉及在成形设备与刀之间板的凝固。任选的预热系统(下面将要详述)引发“无石膏(的)芯”的固化，为板在刀处切断之前提供某种连续板的切断前凝固或硬化。采用石膏则可消除为达到足以将板切断而不致使淤浆从两端漏出的凝固或硬化而对板实施预热的需要，并制成足以硬到刀切断以后转化设备能够加工的板。

再者，石膏增加了复合芯的阻燃能力。

总而言之，石膏作为本发明墙板产品组成中一种成分的加入造成一种对现有石膏墙板制造设施的石膏-相容性修改，修改后创造出一种完全和很容易过渡到石膏墙板制造设施上的改良、强化、轻质墙板产品，

任选地，一种改良墙板覆盖材料由40～50磅带改变的面层的马尼拉麻颜色、防潮纸正面片材组成。传统墙板结构包括的覆盖材料由回收纸浆组成，该覆盖材料中的纤维长度介于1/2～3/4英寸。然而，本发明采用的面层片材由1英寸或更长的新纤维构成。虽然，包含纤维长度大于1英寸的纤维的纸过去就生产，但据我们所知，以往在墙板片材的最外层片材中加入的不是此种新浆粕。因此，将此种加长的纤维加入到本发明墙板覆盖片材中将提供一种出乎意料和并非显而易见的好处，即，提供比以往所知墙板结构更强的断裂强度。

本发明墙板中任选的特殊纸覆盖片材的独特施加完全可通过任何众所周知的纸成形方法完成。采用100％“原浆”作为正面纸覆盖片材的最外层可提供一种可预测衬里强度，同时消除某些与目前完全回用的墙板纸相联系的粘土和填料。通过原浆最外层与现有回用墙板纸层的结合，可实现强度和湿操作特性的提高。首先，在圆网造纸机上制造纸覆盖片材，通常包含多层片材。传统胶料化合物可加入到选择的浆槽中，例如加入松香和明矾，以便给部分或全部层做内上胶。取下各层并层合形成基本一元化的纸纤网(纸片、纸幅)。干燥后，该纸涂以一种合成胶料水乳液，这类胶料由某种取代的琥珀酸酐、某种取代的戊二酸酐和马来酐与内烯烃的反应产物组成。该方法使得(胶料)在纸的芯侧结合衬里中达到有效的吸收，从而在纸与复合材料芯之间提供某种机械连接。

若使用沥青和蜡类拒水材料，它们将占到珍珠岩重量的约1.0％～约10体积％。该材料可以熔融状态或乳液形式施涂到珍珠岩上。如果使用硅氧烷乳剂，则硅氧烷占到珍珠岩重量的约0.01～约2wt％。硅氧烷乳液可采用技术上熟知的方法在珍珠岩离开膨胀器(如下面更详细地提到的)时直接施涂到它上面。

还可加入硫酸钙为主的化合物作为填料。许多优选样品不需要硫酸钙混合物，尽管有些样品具有5％～15％的小比例。

相容阻燃剂，例如可以使用占板重量的约0.15％～约3wt％硼酸、硼酸锌、氨基磺酸盐、磷酸氢二铵、氮化合物、氧化锑、二氧化硅、氧化钛、锆石及其他。这类阻燃剂可在淤浆混合过程中以粉末或溶液形式加入到配制剂中，也可喷涂到纸覆盖层上，以达到对墙板的层合覆盖纸阻燃的目的。施加阻燃剂的例子如下面所列举：

实例1(阻燃、防潮体系)：该体系在板离开串联各段生产线并进入制造设备的卷取区域时将阻燃剂溶液直接喷涂到板上。这一步可采用上方放置喷雾头并配合启动开关，在板放在传送带上经过时触发这一动作。添加剂由储罐和压力型出料系统供应。添加剂被直接喷涂到面层纸上。

实例2(阻燃剂)：另一种将阻燃品质施加到该纸上的方式是在纸的制造期间制牛皮纸浆过程(Krafting process)中以干形式加入它。在挤出为纸板之前，小颗粒分布的阻燃剂被加入到液体浆中。这样做使得阻燃剂得以完全结合到纸中。该阻燃剂可以是硼酸锌、氧化锑、氮化合物或氨基磺酸盐(硫化合物)。这些全都是纸中常用的阻燃剂。防潮成分依然必须采用上面实例1所述模式喷涂上去。再有，复合材料芯也可在混合过程期间进行阻燃处理，其中相容的阻燃剂在混合过程期间加入到淤浆中。

粘合剂，可以是有机或无机的，尤其可根据干态永粘性这一指标来选择。优选采用自交联永粘性聚合物，例如乙烯基聚合物。可用作粘合剂的聚合物例子包括天然材料，例如淀粉和硅酸酯，以及合成材料，例如聚醋酸乙烯、醋酸乙烯、羧基化醋酸乙烯-乙烯、氯乙烯、氨基甲酸酯和聚氨酯，其中涉及的溶剂例如是二丙二醇单甲醚、二甘醇单丁基醚、三乙胺、丙烯酸树脂、改性脂族烃、环氧化物、聚乙烯醇及其组合。

重要的是应注意，下面所描述的独特粘合剂技术对墙板产品制造而言是全新和非显而易见的。该方法将合成的可变成分加入到淀粉和硼酸盐的业已成熟使用的天然粘合剂配制剂中。最终结果是一种粘合剂，它在墙板制造过程期间发生化学变化，从而提供淀粉、硼酸盐和合成粘合剂之间充分交联，结果形成粘结珍珠岩和构成刚性芯的强化网状物。

当前，珍珠岩在传统石膏墙板组合物中被用作填料或添加剂，以占据空间。然而，本发明使用膨胀矿物珍珠岩则作为复合材料的一部分，由于粘合剂粘结在珍珠岩上，故而提高了芯的强度。淀粉和硼酸盐常常被加入到传统墙板组合物中，以保护精细的石膏晶体，并随着墙板在极端温度的干燥窑中进行热处理，保证墙板芯石膏成分晶体的恰当生长。然而，淀粉与硼酸盐也可结合起来形成天然粘合剂。当淀粉以硼酸盐处理时，沿着整个硼酸盐阴离子结构形成彼此互换的连接，从而导致聚合物体系物理性能的改变。传统石膏组合物不要求附加的粘合剂为墙板提供强度，而是依靠墙板最终制造阶段热处理墙板造成的石膏晶体生长。因此，传统石膏墙板组合物不依赖于淀粉与硼酸盐组合的粘合剂性质。

可是，本发明墙板组合物却要求额外的粘合剂。现已发现，将另一种聚合物，优选醋酸乙烯，加入到淀粉聚合物和硼酸中，使得在这3种成分之间得以发生交联。通过该合成聚合物链与淀粉和硼酸盐聚合物链的交联，就产生了更为广泛的化学变化。在分子尺度上，聚合物链分支沿着所有方向延伸，从而固定了珍珠岩，并提高板的总体强度。

通过引入醋酸乙烯、聚醋酸乙烯共聚物或醋酸乙烯-乙烯共聚物，生成的复杂分子变得非常大，其各个支链朝着所有方向延伸。正是这种希望的分子的聚合结构变为分子量更高的更高度支化的聚合物链，才产生一种粘度增加、粘着更快、流体性能更好的粘合剂。这些品质乃是本发明最优选实施方案强度的关键因素。下面列举本发明聚合物粘合剂体系的2大好处。第一，挠曲和压缩强度提高到超过目前石膏墙板ASTM标准。第二，本发明独特聚合物粘合剂组合物能生产出一种比目前石膏墙板轻多达50％的墙板组合物。

醋酸乙烯聚合物(VAP)单独地以及与以前提到的其他粘合剂组合，据发现也能产生非常有利的试验样品和试验结果。所使用的VAP是一种乳状白色液体，其典型特征是，熔点介于32°F～39°F；蒸汽压，16毫米汞柱～22毫米汞柱(68°F～70°F)；比重，1.0～2.0；蒸汽密度＜1～1；沸点212°F～＞212°F；并且VAP是水混溶的。一般地，VAP是坚硬、脆而有韧性的树脂，据发现总体上有利于墙板安装过程，因为它要求墙板能够在板上划好线之后用通用刀裁切并整齐地掰开。另外，所试验的制造商供应的多种VAP中每一种，当与试验的独特百分率的石膏与珍珠岩样品相配合时，也发现为环境相容且加热试验期间无毒。另外，得到的VAP配制剂中每一种清楚地显示与淀粉和硼(通过硼酸的使用)产生了交联，因此，矿物与粘合剂组合物之间发生了熔结。据此坚信，发生了在本发明组合物中的有机与无机成分的化学熔结，而不仅仅是靠粘合剂粘附到矿物上。于是，出现一种熔结，它导致粘合剂组合的化学变化，这在加热时又导致墙板配制剂化学熔结。

现已发现，提高玻璃化转变温度(Tg)对于试验样品获得较好耐火试验结果是有利的。采用VAP获得较高耐火等级当然是墙板建筑领域所优选的。耐火试验中，考察了从28℃～39℃的Tg范围，其中以较高Tg作为优选。我们坚信，用改性VAP可获得较高玻璃化转变温度，这又会在耐火试验中产生改善的结果。现已发现，可制成一种密度较高，含水较少的乳液浓缩物，这对于降低聚合物运输成本，乃至最终产品的最终成本都是重要的。可是，我们坚信，在墙板制造现场进行改性VAP的化学配制是优选的方案。

由可溶性硅酸钠玻璃衍生的一系列掺混物被称之为硅酸钠。至少自从中世纪早期以来，碱式硅酸钠就被用作简单低成本粘性粘合剂，来固定沙子和泥土以及包括主要用沙子构成的结构的矿物固定。硅酸钠被用作粘合剂制造耐火水泥、常温固化耐火砂浆以及塑性水泥。硅酸钠的含量从最高对于耐火混合物来说20％，到最低在常温固化砂浆中5％。具有多样化的工业应用的解决方案乃是通过改变SiO₂∶Na₂O比例以及固体含量而产生的。SiO₂∶Na₂O比例控制着这种化学体系的结合强度。这个比例也能改变硅酸钠的分子量。一般硅酸钠的分子量是212.15g。加入一氧化钠或二氧化硅可改变其分子量。

硅酸钠的pH介于11～13；对于偏硅质的液体来说，为11；对于偏碱性者是13。其比例的偏碱性超过1.6的硅酸钠通常将过于偏碱，往往会发生结晶。偏碱性的硅酸盐具有较高润湿能力，而偏硅质的则能降低吸水倾向，容许在正常大气温度干燥。用热水和蒸汽溶解玻璃块，可产生液态硅酸钠。为调节SiO₂∶Na₂O的比例，可使用苛性碱。

改变密度和溶液，作为与试验样品中各种类型珍珠岩粘合的粘合剂，单独施加硅酸钠获得了与其他化合物相比较低的粘附力和实验室结果。然而，当与醋酸乙烯和液态塑料配合使用时，硅酸钠增加了强度并降低了总粘合剂成本。由OxyChem供应的液体硅酸钠，品级40～42Heavy，给出了最有利的试验结果。OxyChem无水偏硅酸钠，品级S-25在某些情况下给出改善的配混混合物并缩短干燥时间。

改性脂族聚合物当与其他化合物一起使用时，提供了较低成本和比较快地粘牢、快速凝固、高强度粘合剂，很容易附着在并充分地包覆碾碎或膨胀珍珠岩颗粒上。下面实施例中使用的改性脂族聚合物(MAP)为水溶性、乳白色、几乎无气味并且介于45％～47％固体含量。然而，当单独试验时(即，不与聚氨酯组合使用)，MAP的使用给出较差的实验室结果。

液态塑料，例如氨基甲酸酯和聚氨酯，又经过以溶剂进行的化学处理，被用作珍珠岩芯的粘合剂和填料。氨基甲酸酯掺混物由acrylamate树脂(或acryleserol作为一例)组成，该树脂与二苯甲烷-4或4-二异氰酸酯基团反应。多异氰酸酯构成聚氨酯化学中的关键物质。异氰酸酯基团与羟基基团起反应，在这2种残基之间产生的键是氨基甲酸酯基团，整个聚氨酯化学因此而得名。芳族异氰酸酯反应性比脂族型更强，而且它们比较便宜。甲苯二异氰酸酯(TDI)是所有异氰酸酯当中产量最大的产品。它通常以80％2，4-异构体和20％2，6-异构体混合物的形式供应，同时还有其他异构体比例的甲苯二异氰酸酯，包括纯2，4-化合物的供应。二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)是产量第2大的二异氰酸酯。反应的第2组分是羟基基团或所谓多元醇(氨基封端组分)。低分子量多元醇被用作增链剂或交联剂，能大大影响产物聚氨酯(PUR)的高温性能。市售PUR的柔性部分是500～8000范围的较高分子量部分。多元醇的主要类别是聚酯(由已二酸衍生)和聚醚(由环氧丙烷衍生)。PUR的上述2种主要组分的组合，不论有没有水或外来发泡剂，都将造成宽范围孔隙率、密度和弹性模量水平，从类似橡胶的材料到更刚性的工程热塑性塑料。在试验过的样品中，使用了几种不同类型市售氨基甲酸酯和聚氨酯。然而，只要小心地按照下面实施例中具体规定提供氨基甲酸酯或聚氨酯的数量(wt％)，特定氨基甲酸酯、聚氨酯及其组合的选择乃是本领域技术人员完全胜任的。

另外，有2种类型溶剂可任选地用来减薄聚氨酯和氨基甲酸酯的涂层，和清洁墙板产品制造中使用的设备，它们具体是这样的：

二丙二醇单甲醚是无色、无味溶剂，分子式为CH₃CHOH CH₂OCH₂CHOHCH₃。其分子量是134.18g；沸点，230℃(450°F)；比重，1.02。在下面的实例中，该化学品含量不超过13wt％。

二甘醇单丁基醚是溶剂，其为无色、粘稠、可流动、吸湿的液体，略带气味。其分子式为C₅H₁₈O₃。其熔点为-68℃；沸点，231℃；蒸发速率，(乙酸丁酯＝1)0.01；溶于水和乙醇；25℃的粘度5.17CST。该化学品稳定，与强氧化剂不相容，在下面给出的任何实例中低于1wt％。

虽然没有单独列举，上述溶剂的每一种在任何采用聚氨酯的实例中，均以痕量存在。

本发明的重要特征是，结合到下面给出的实例中的合成粘合剂基料的制造是在墙板生产设施现场实施的，而不是在现场以外制造，然后再运到墙板生产设施的。更具体地说，对于下面那些采用醋酸乙烯的例子，粘合剂的基本组成是乙酸和乙烯，二者构成醋酸乙烯均聚物，醋酸乙烯均聚物本身也用醋酸乙烯单体聚合。因此，这样做的方法以及为实现上面列举的诸组分聚合所需设备位于墙板制造设施现场，从而显著降低成本。另外，又据信，聚氨酯、丙烯酸类、聚乙烯醇、铝硅酸钾钠、聚氯乙烯、硅酸钠或其他合成添加剂的现场制造，将大大降低粘合剂在墙板制造中的使用成本。

与合成石膏装置紧靠发电厂设置相联系的高成本相比，又鉴于传统石膏生产设施目前的制造者费用情况，在生产现场制造最终合成粘合剂可显著降低生产成本。按传统，合成墙板能量成本通过——从发电厂那里承包一部分发电厂产生的废物的处置，用它们作为合成墙板的成分，而作为交换，以降低的价格取得电力供应——这样的工业做法达到显著降低。因此，与墙板制造设施现场制造粘合剂相联系的能量成本是明显降低的。再者，墙板制造设施上制造者的存在，这些劳动力同样可以制造粘合剂，因此将减少制造粘合剂所需要的雇工总数，从而再次降低总制造成本。其他在现场制造的粘合剂的进一步开发或聚合又将额外地降低生产成本。将制造大量墙板所需数量的粘合剂材料从墙板制造现场以外的地方运来所需要的劳动力和能量，在大规模生产的场合不论从后勤上还是从财政上均不可行。

在粘合剂中加入阻燃剂，例如加入硼酸，总体上可降低这些化学品的闪点，从而提高芯复合材料的防火等级。在防火等级试验样品的条件下，有害烟雾的存在大大降低，甚至到实际上被消除的地步，因为该样品避开了环氧和非水溶剂粘合剂混合物。醋酸乙烯与cementious材料的组合也提供一种不加硼酸的优良阻燃组合。

为实施上面所描述的方法所需要的设备包括若干组件，合起来摄入膨胀珍珠岩，并将它与各种不同反应物混合，将混合物施加到纸基材上制成层合珍珠岩墙板的连续片材，湿珍珠岩墙板沿着输送机输送，随着湿板朝着旋转切断刀移动与此同时它受到初始热处理，将层合组件转移到板干燥机，最后将干燥的墙板处理成可供外运的形式。

如图1的珍珠岩加工布局示意图更为具体地表示的，设有传统式样珍珠岩膨胀器系统。优选的珍珠岩膨胀器很容易从Silbrico公司按型号M-30购得，不过任何类似构造的珍珠岩膨胀器也足以满足需要。该珍珠岩膨胀器系统包括：带盖料斗小车1，它将已经粉碎到如上所述筛目尺寸的珍珠岩矿石递送到料斗小车1下面的输送机2。输送机2将珍珠岩矿石送到提升机3，它再将珍珠岩转移到矿石贮存容器4。当准备将碾碎珍珠岩加工为膨胀珍珠岩时，用取出输送机5将碾碎珍珠岩送到珍珠岩矿石缓冲罐6，它再将碾碎珍珠岩矿石导入到矿石加料器7。矿石加料器7将碾碎珍珠岩矿石导引着经过朝下取向的狭长溜槽来到4-路珍珠岩矿石分流器8。在矿石分流器8，珍珠岩矿石进一步朝下流经4根细长管状通道并进入到珍珠岩膨胀器9的立式炉膨胀管。随着碾碎珍珠岩引入到珍珠岩膨胀器9的立式炉膨胀管，碾碎珍珠岩遇到加热到1700～2100°F的压缩空气。该加热过程导致碾碎珍珠岩材料软化，同时结合在珍珠岩颗粒上的水分迅速蒸发，从而使珍珠岩矿石膨胀至其原来尺寸的12～20倍，成为通常被称之为“膨胀珍珠岩”的轻、多孔颗粒。珍珠岩一旦膨胀，该膨胀的珍珠岩颗粒便轻到足以随立式炉膨胀管内的空气流朝上运动，穿过膨胀管顶部的导管10，进入到旋风收集器11。在旋风收集器11内，较大的膨胀珍珠岩颗粒朝下落并沉积在旋风收集器下部的料斗中，同时较小、细膨胀珍珠岩颗粒则朝上运动离开旋风收集器，通过导管并进入到粉尘收集器12中再沉积下来。在粉尘收集器12中，极其细的颗粒(通常不适合用于墙板生产过程)由粉尘收集器12内的纤维过滤介质收集。其余的细颗粒以及旋风收集器11的料斗中的较大膨胀珍珠岩颗粒在引导下进入下面将更详细地描述的膨胀珍珠岩料仓200。

在本发明优选实施方案中，采用2个独立的珍珠岩膨胀系统以便为墙板生产设备提供恰当供料质量的膨胀珍珠岩。

如图2珍珠岩墙板生产设施示意图所示，位于每条珍珠岩膨胀系统100的喂料端的是密相气动输送系统400，将膨胀珍珠岩从珍珠岩膨胀系统100转移到多个料仓200中。合适的密相气动输送系统很容易由No1-Tec系统公司(Lino Lakes，明尼苏达)按Transporter201型购得，不过任何类似构造的气动输送系统同样会满足需要。该气动输送系统被设制成将膨胀珍珠岩从膨胀珍珠岩系统100气动输送到膨胀珍珠岩料仓200，再从料仓送到位于墙板制造设施内的二级供料罐300中。密相气动输送系统能够利用空气压力使干膨胀珍珠岩材料流化，再利用该密封、加压的管段将材料输送到要求的地点。该输送系统采用压力比较高(高于15psig)、体积比较低的空气作为推动力，将粒状散料固体以较低速度送过管线，其中形成沿着输送机系统移动的气流中的膨胀珍珠岩袋或嵌块，这样，富有磨损性的膨胀珍珠岩材料就不会损坏输送机管线内表面了。

应当指出，输送膨胀珍珠岩的替代手段也是现成的，例如可采用螺杆式输送机或类似构造的机械输送设备。但是据发现，此种机械输送手段用来输送墙板制造使用的膨胀珍珠岩会带来较高的设备和维修费用。因此，墙板制造过程期间采用密相气动输送系统来输送膨胀珍珠岩，与以往在墙板制造过程中使用的传统散料运输手段相比有了实质性改进。

如上所述，密相气动输送系统400被用来将膨胀珍珠岩从珍珠岩膨胀系统100转移到多个传统式样料仓200中，以便将膨胀珍珠岩储存直至被新型墙板生产所需要。每个料仓备有传统式样且为干散料输送领域技术人员熟悉的气阀。气阀引导膨胀珍珠岩从每个料仓到位于第2密相气动输送系统上方的暂存料斗。

第2密相气动输送系统被用来将膨胀珍珠岩从料仓200转移到墙板制造设施内的二级供料罐300。该第2密相气动输送系统的构造与第1密相气动输送系统几乎相同，系统中唯一的区别是关于各自系统的输送能力的，这要由特定制造设施的墙板生产目标来决定。本领域技术人员应当清楚，为满足特定设施的生产要求每个气动输送系统的确切输送能力应如何修改是很容易决定的，例如可改变输送系统中的管线直径或者改变管线内压力，来改变其中输送的材料的速度。

每当实际墙板制造设备上游的原料加工和贮存设备遇到问题时，传统墙板生产设施便受到严重的停车问题的困扰。这类问题可包括料仓内出现夹气或沟流，从而抑制或阻碍材料的自由流动、堵塞工艺管道，以及其他常见物料运输问题。为防止此种停车可能造成的昂贵损失，本发明采用一种二级膨胀珍珠岩供料罐300，它包括一个位于墙板制造设施内的钢容器，通常在墙板生产设备附近。

重要的是，传统石膏墙板生产设施一直未能做到由单一一个喂料容器配送石膏，而是不得不将加工、煅烧过的石膏引导到多个供应能力有限的小储罐中，以便每个储罐中的全部物料得以在当天被生产过程用掉。采用此种要求不断补充、昂贵又不便的供料系统的原因就在于，煅烧后的石膏灰泥不允许大量贮存，因为它具有吸收周围潮气从而导致早期硬化的倾向。因此，本发明改进的墙板制造方法则允许采用简化膨胀珍珠岩供料罐，因为膨胀珍珠岩很少有煅烧石膏那样的潮湿敏感性和长期贮存敏感性。

随着膨胀珍珠岩在流程中注入到膨胀珍珠岩充满度最小的料仓，膨胀珍珠岩又从最满的料仓抽出并引导到二级供料罐300，整个过程采用本领域技术人员熟知的可编程逻辑控制器。通过总是维持至少1个满料仓并且总是维持二级供料罐装有膨胀珍珠岩，由于上面提到的设备问题而被迫停止墙板生产线的危险至少减少了，如果尚未根除的话。保持单独的、二级膨胀珍珠岩供料罐，使它保持随时可供应膨胀珍珠岩的状态，并且放在墙板生产设备近旁，使得其余贮存设备和预加工设备中的任何此类故障得以在膨胀珍珠岩的供料减少到不再能向生产设备供应膨胀珍珠岩的储料水平之前得到解决。类似地，当预加工和膨胀珍珠岩贮存设备中某种组件发生故障时，二级供料罐中的储料可用来向生产设备供应膨胀珍珠岩，直至该储料全部耗尽或者预加工和贮存设备中的故障得到解决。

二级膨胀珍珠岩供料罐向墙板制造设备供应膨胀珍珠岩是采用容积式加料器将各种干成分喂入到连续螺旋式混合机550中实现的。合适的容积式加料器很容易从Acrison按BDF型购得。然而要指出的是，类似的手段同样可以使用，只要能将干珍珠岩引导到墙板制造设备中即可，包括上面所描述的市售供应的密相气动输送系统。再有，合适的螺旋式混合机很容易从Acrison按型号350购得，不过任何类似构造的混合机都能满足要求。混合机550再将墙板组合物的诸干成分送到销钉混合机600中。

正如下面将更详细地解释的，粘合剂的液体组分700随着水和发泡剂一起引入到销钉混合机600中，以便与珍珠岩墙板的干成分合并。

连续销钉混合机600是传统式样的，合适的连续销钉混合机很容易从Asa Brown Bovari(“ABB”)Raymond Ehrsam Operations购得，虽然任何类似构造的销钉混合机也行。连续销钉混合机将珍珠岩墙板构造的干成分与发泡的粘合剂合在一起，所有这些成分都是以均一速率计量加入到混合机600的。随后，所形成的均匀、自由流动混合物从连续销钉混合机排放到正面纸的背面一侧，而正面纸则是从位于销钉混合机上游的供纸设备800送到墙板组装线的。

供纸设备800同样是传统式样的，合适的供纸设备很容易从ABBRaymond Ehrsam Operations购得，虽然任何类似构造的供纸设备系统也行。供纸设备配置向墙板生产线供应背衬纸和正面纸，通常包括：装纸的纸卷架或旋转退纸架；拖纸辊，以恒速向纸拉紧轮供纸，后者自动地调节对纸施加均匀的张力；纸接头台，在此新纸卷的一端与用完的纸卷一端连接在一起；导纸器，自动地将2条纸流与板线排齐并保证下游纸均衡流动；纸加热器，用以从纸中驱除任何潮气；以及纸折叠器，将纸准备好以便在更靠下游的位置精确地折叠。

墙板成形设备810包括可调灰泥堰或齐边器、挤出机式成形板或成形辊，都是传统式样，刚好位于销钉混合机下游。可调灰泥堰/齐边器将供纸设备不断送来的已经有折痕的正面纸折叠落位，以准备好接受涂胶的背衬纸，同时做好板的幅宽和边缘构型。挤出机式成形板或成形辊决定了墙板的厚度，这期间板进入传送带，令背衬纸与混合物相接触，并将它胶合到折叠的正面纸上从而形成封口的外套，外套内装着连续板状自由流动的混合物。

自由流动混合物施加到纸上以后，形成一条连续湿墙板片材，随着传统式样的板成形线输送机前进，输送机包括生板成形线部段和传动辊段。生板成形线部段(大致如900所示)包括平的皮带表面，具有间距非常密的辊筒以便当湿板沿板成形线传动时提供足以维持平坦板结构的皮带支撑，它大致延伸至成形板或辊与切断刀910之间距离的约2/3。传动辊段(大致表示在950处)延伸至其余的1/3距离，用于传送已部分凝固的板到切断刀。传动辊段950包括开放式辊，从而使得板面暴露于空气中并有助于切断前生板的最终凝固。还设有传统式样的排齐装置，位于刀的前方，帮助板定位以保证切成方形。

在墙板制造过程中重要的是要保证，生板到达切断刀时它已充分凝固，以便刀能够造成贯通墙板的整齐切口，不粘连过多来自板的湿物质，因为这会弄脏刀的表面。在下面的实施例中，其中不采用石膏作为组合物中的凝固或硬化剂来保证本发明珍珠岩墙板达到充分干的状态以防止基材聚集在刀表面，这时，珍珠岩墙板成形线优选配备任选的初始热处理手段，它随着湿墙板从成形板或成形辊向切断刀移动对湿墙板传递热量。然而，切断前对湿板进行热处理还有另一个重要优点，这就是板在干燥窑内完全凝固所需要的加工时间和温度减低而使成本显著下降，这一点在下面还要详细解释。

在热处理手段的第1实施方案中，设有隧道920，包围着板线在成形板或辊与切断刀之间这一段。隧道的顶部内表面设有一系列互连空气管道921，空气管道921被连接成引导热空气直接朝下，当板沿板线通过时吹拂湿板表面。对隧道的供热可采用任何传统和市场上容易取得的空气管道系统，只要它能从干燥窑1200的热空气循环系统(下面将详细讨论)将热量引导到加热隧道天花板上的管道系统即可。从加热隧道天花板上悬吊下来许多风扇，将来自指向下的空气管道的加热空气引导到板线上。

在热处理手段的第2实施方案中，板线上方设有一系列干燥罩。这些罩子是传统式样标准通风罩，通常包括：一段宽的敞口空气管道开口，面对着待加热表面(即，板线)；以及一个从该宽的敞口空气管道开口朝上延伸并随着它离开空气管道开口直径逐渐变窄直至达到管道设置其余部分的风道段。如同第1实施方案一样，热量供应到各个干燥罩，可利用任何传统、市场易得的空气管道系统，只要能将热量从干燥窑的热风循环系统(下面将详细讨论)引导到干燥罩中。

板沿着皮带成形段和传动辊脱水段移动之后，连续板由传统式样旋转切断刀910切断为一块块片材。合适的旋转切断刀很容易从ABB Raymond Ehrsam Operations(Abilene，堪萨斯)购得，虽然任何类似构造的切断刀也行。切断由2个刀片完成，各安装在一个转子上，一个在板上、一个在板下。切断时，转子比板线速度运转得稍微快些，以保证刀片造成直切口。

旋转切断刀切断板子以后，一个个墙板片材沿着传统式样板加速器段(大致如960所示)前进。合适的板加速器段很容易从ABBRaymond Ehrsam Operations(Abilene，堪萨斯)购得，虽然任何类似构造的加速输送机段都会满足需要。板加速器段包括一组速度逐渐加快的旋转辊筒，用以加速越过切断刀后切断的板子，以便在板与板之间提供足够间隙，从而为向板线的干燥机喂入段进行板转移和翻身留出时间。在加速器段终点，板子被传统式样板转移/翻身组件1000接受。合适的板转移/翻身组件很容易从ABB Raymond EhrsamOperations(Abilene，堪萨斯)购得，虽然任何类似构造的板转移/翻身组件也行。板转移/翻身组件使板子沿垂直于板线的横向移动，同时将板子翻转到正面朝上并将它们并排排齐，然后引入到干燥窑中。

板子一旦翻身并转移到板线的干燥机喂入段，包括输送机的干燥机喂入组件(大致如1100所示)引导着从板子转移/翻身组件来的板到干燥窑的多层甲板喂入段。合适的干燥机喂入组件很容易从ABBFlkt Industri Ab of Vxj，瑞典，购得，虽然任何类似构造的传送带式喂入系统也行。

本发明干燥窑1200包括多列辊筒输送机，优选12～15列，它们在干燥窑的进口端接受墙板，将墙板送过多个加热区干燥段并在干燥窑出口端排出墙板。干燥窑的基本构造为传统式样的，并为本领域技术人员熟知，适宜的板干燥窑很容易从ABB Flkt IndustriAb of Vxj，瑞典，购得。本发明优选的干燥窑包括2个传统式样加热区干燥窑。然而，重要的是，使用珍珠岩作为本发明墙板的主要成分以及在切断前对湿板进行初始热处理的方法，使得该干燥过程能够以明显低的干燥窑内操作温度实施。这样降低的操作温度提供了无论在干燥过程能量消耗方面还是在因长期暴露于极端操作温度导致干燥窑组件本身的过早磨损方面的显著的成本节省。

如上所述，供给湿板线上方任选的热处理组件的热量是依靠截取干燥窑热风循环系统的热量获得的。如图2所示，在传统墙板干燥窑构造中，烟囱1210，包括从干燥窑向上伸出的穿过制造设施屋顶的烟道气或尾气管，坐落在干燥窑每一端，以便使夹带水分的热空气从窑内逸出。该水分的排出，有助于蒸发过程赶出墙板产品中存在的多余水分。随着该空气在烟囱中上升，一部分空气经由烟囱侧壁内的侧烟道被截获。侧烟道备有风扇，将至少一部分上升空气导入该烟道，从而将所截获的空气导向冷凝器。冷凝器将空气中的水分再次捕集，此刻已变干的空气返回到干燥窑空气进口1220。此种热空气循环系统乃是本领域技术人员熟知的。本发明通过传统式样管道将离开冷凝器的被加热的干空气再次引导到像上面深入解释的任选的、位于板线上方的热处理设备中。

经过干燥阶段以后，充分凝固的珍珠岩墙板通过传统式样干燥机出料系统1300离开干燥窑。合适的干燥机出料系统很容易从ABBFlkt Industri AB of Vxj，瑞典，购得，虽然任何类似构造的传送带式出料系统也行。干燥机出料系统再将珍珠岩墙板引导到干墙板处理设备，包括转移-面对面重叠机(booker)1400、板捆扎机1500和板码垛机1600。

合适的传统式样转移-面对面重叠机1400很容易从ABBRaymond Ehrsam Operations(Abilene，堪萨斯)购得，其作用是将每对板从板线干(燥)端取下放到由许多辊筒支撑的接受台子(辊床)上，该辊床撤走，从而让一系列皮带将板子旋转90°。然后，液压驱动臂将每对板相对的端部提起，使得板处于面对面放置，为的是在操作、贮存和运输期间保护墙板的光滑外表面(正面)免受损伤。

随后，成对或“面对面(booked)”的板被送到传统式样板捆扎机1500，将每对板放正、对齐、修边到准确的成品长度并用胶带粘贴两端。合适的传统式样板捆扎机很容易从ABB Raymond EhrsamOperations(Abilene，堪萨斯)购得。

最后，在墙板捆扎以后，它们由传统式样板码垛装置转移到一个能自动将板捆扎件摞对齐并一个在一个之上码放以便可用叉车提起捆扎件并搬到贮存地点。合适的传统式样板码垛机装置很容易从ABB Raymond Ehrsam Operations(Abilene，堪萨斯)购得。

重要的是应注意，本说明书中提出的制造珍珠岩墙板的方法所使用的上述几个组件同样也适用于当前石膏板生产线设备中。这样，本发明设备就不但提供一种制造珍珠岩墙板的新型和独特的系统，而且提供借以使现有石膏墙板制造设施容易并很快地转变为珍珠岩墙板制造设施的手段。因此，通过对传统石膏墙板生产设施略作改动，并在现有石膏板线上增加上面开列的附加设备(例如，二级膨胀珍珠岩供料罐、粘合剂贮存设备、混合设备和任选的初始热处理隧道和连接该热处理隧道到标准窑空气循环系统的管道设置)，现有石膏墙板制造设施可顺利和经济地转变为制造本发明改良墙板的设施，无需建造全新生产装置的投资花费。

实施例

制备一些墙板样品，以评估部分地替代传统配制方法中目前使用的石膏以及全部替代墙板制造中的石膏2种情况。石膏基芯由膨胀矿物(例如，珍珠岩)、粘合剂、固化剂、阻燃剂和填料替代或补充。5～20％范围的少量水泥材料(cemetions)可增加结构强度。但是，水泥材料(cemetious)的加入量若超过10％则明显增加珍珠岩为主的芯的重量。约10％碳酸钙基化合物或等价物使芯的密度和连续性增加，同时适中地提高结构强度。轻质灰泥硫酸钙基材料提供了类似的结果，同时减轻试样的总重量。一些粘合剂和填料首先放在一起混合，而其余的则与其他成分直接混合。试验并测定了成千上万由量减小的石膏以及不同密度和粒度珍珠岩芯的不同组合，并辅以以前提到的粘合剂和其他添加剂。一旦找出希望的芯复合材料，就覆盖不同的防潮阻燃覆盖材料。下面得出的实施例已证明能给出非常希望的试验结果。

实例1

在第1实例中，园艺级品质的膨胀珍珠岩由RedcoII(加利福尼亚)供应。将5％～40％改性脂族聚合物和1％～40％聚氨酯化合物在一起混合，然后加入5％～15％主要为硫酸钙的混合物，并充分掺混。脂族聚合物与聚氨酯化合物近似50∶50的共混物，用量介于30～45％证明可提供最佳试验结果。然后，在上述混合物中加入5～50％较小筛分粒度膨胀珍珠岩从而形成稠厚淤浆，再与5％～35％膨胀珍珠岩合并，再充分混合。随后，将该料成形为墙板用新型轻质、强化珍珠岩芯。成分                    用量，wt％    优选的，wt％改性脂族聚合物             5-40％        17.5％聚氨酯                     1-40％        23.5％硫酸钙                     5-15％        11.5％膨胀珍珠岩                 5-50％        17.6％小筛目粒度膨胀珍珠岩       5-35％        29.9％

随后，混合物成形，并在1h时间内加热到170℃以赶出湿气。在实验室烘箱内实施了恒温加热；但是加压热风在较短时间内将给出更好的结果。5％或更少固化剂的加入将干燥时间缩短近一半。

该珍珠岩墙板覆盖材料由20～24磅发白的防潮纸和塑料聚合物芯组成。然后，该纸以类似于Zynolyte高温喷涂1200°F的阻燃剂喷雾进行处理。

实验室试验期间，珍珠岩样品以船体锤击打，其典型表现为仅在样品的一面有损坏。典型石膏墙板若用锤子施加相同压力来击打两面，就会碎裂为许多块。该墙板的膨胀珍珠岩芯吸收冲击，缓冲击打并且使损坏集中在锤着点周围区域。该击打又通过附加11～24磅纸-塑料-纸层合物以覆盖珍珠岩基芯而进一步受到缓冲。

实例2成分              用量，wt％       优选的，wt％醋酸乙烯            1-40％            20.0％聚氨酯              1-40％            28.5％铝硅酸钾钠          5-15％            7.0％珍珠岩，膨胀的      5-50％            28.5％珍珠岩，碎末        5-35％            16.0％

在第2系列样品中，分析结果表明完全不含硫酸钙基混合物。附加的合成粘合剂与醋酸乙烯组合构成新化合物，代替了碳酸钙基混合物，结果很明显。一个具体实例将醋酸乙烯与液体聚氨酯混合物合在一起，然后加入合成铝硅酸钾钠作为固化剂。在该实例中，液体粘合剂(醋酸乙烯和聚氨酯)首先在一起混合。其次，干成分，包括各种珍珠岩和固化剂(铝硅酸钾钠)在一起混合，然后第3步，加入液体粘合剂。如同实例1所述，碾碎和膨胀的珍珠岩，由宾夕法尼亚珍珠岩公司(中宾夕法尼亚)提供，合在一起。所收到的珍珠岩在粒度上有明显差异，这大大改善了这些样品的重量、纹理和强度。塑性粘合剂的加入，与典型石膏板相比，大大改善了当切割或刮擦至芯的表面时漂浮颗粒数量。具体地说，所试验的12″×3″×1/2″样品包括2盎司小扁豆(1entil)大小的膨胀珍珠岩、0.53盎司30Y膨胀珍珠岩、0.52盎司24Y膨胀珍珠岩、2盎司聚氨酯混合物、1.5盎司醋酸乙烯和0.5盎司铝硅酸钾钠。该样品在160℃充分固化1h，结果获得边缘硬度20.9磅力(1bf)，超过ASTM C473标准规定的111bf。如同在实例1中一样，锤击仅刺入一面，锤头冲击区域限制在锤头周围。该样品也覆盖以层合纸，它有助于减少锤打冲击，从而将冲击深度限制在样品的仅一个侧面。然而，边缘硬度取决于芯组合物，而不是粘合纸贴面。

实例3成分                用量，wt％       优选的，wt％卜特兰水泥           5-15％            10％醋酸乙烯             1-40％            13.3％聚氨酯               5-40％            16.6％珍珠岩，膨胀的       5-50％            20.0％珍珠岩，碎末         5-30％            13.3％水                   5-50％            26.8％

在第3个实例样品中，卜特兰水泥加入到其他粘合剂中，以提高压缩强度并达到限制墙板挠性的目的。制备一系列6×6×1/2-英寸样品，采用了前面例子中使用的已知轻质粘合剂化合物，即，醋酸乙烯和聚氨酯。虽由于加入卜特兰水泥重量有所增加，但整个强度也增加了。进行了耐钉子拉通试验，按ASTM C473，获得771bf的结果。还实现边缘硬度的显著提高，试验按ASTM C473进行，结果获得边缘硬度34.0 1bf，超过对半英寸试样11 1bf的ASTM C473标准。粘合剂与卜特兰水泥一起加入，与切割或砂磨石膏墙板时常出现的漂浮颗粒相比，大大减少了漂浮颗粒。卜特兰水泥加入量超过11％，便不再能按典型石膏墙板切割的方式切割该材料了。又试验了合成塑性水泥，与粘合剂配合表现出更为印象深刻的结合强度，但是总体结构强度与采用卜特兰水泥相比降低多达50％。在所有这些试验过的样品中，未曾加入石膏基材料或者说，为通过ASTM对石膏墙板的最低要求不需要加入。材料的柔性对硬度的关系，包括锤击墙板，是通过与典型石膏墙板一起对比检查来分析的。在此发现，类似的手锤击打痕迹位于珍珠岩墙板的锤头击打周围，几乎每一次都限制在击穿材料的仅一面。石膏1/2英寸普通墙板则呈脆性，许多例子中同样类型锤子的击打都打穿了石膏墙板。不加卜特兰水泥材料或其类似物使墙板变得更挠性，因此当划线时阻止完全的破裂，却产生弯曲强度降低平均30％或更多的结果。因此，在本实例中，加入卜特兰水泥材料到珍珠岩墙板试样中，出现“裁切和剁断”性能的改善，而加入量提高约10wt％，则总体地说弯曲强度提高30％或更高。

实例4成分                用量，wt％      优选的，wt％珍珠岩                5-50％           25％醋酸乙烯              1-40％           30％卜特兰水泥            5-15％           10％水                    5-50％           35％

在本实例中，使用了较低珍珠岩用量，约25％，并使用了较多粘合剂和水。它们是约30％醋酸乙烯基粘合剂，以及约10％卜特兰水泥，其余约35％是水。混合物是一种非常湿的淤浆，倒入到模板中并在170℃加热1h。增加的水含量将空气带入到淤浆中，形成轻得多的样品。该样品完全不含煅烧石膏或硫酸钙。与以前样品之间的最终重量差异明显，即，约20％。该样品获得希望的试验结果，但不如密度较大的以前样品那样高，也不那么强。

实例5成分                用量，wt％        优选的，wt％珍珠岩，膨胀的       5-50％              17.5％珍珠岩，碎末         5-50％              17.5％硅酸钠               5-40％              30％聚氨酯               1-40％              10％水                   5-50％              25％

在本例中，采用2种不同品级珍珠岩，分别是混凝土级和Pff24级，由宾夕法尼亚珍珠岩公司提供。约30％硅酸钠、约10％聚氨酯和其余数量约25％的水，加入到约35％珍珠岩中，从而会制成100％淤浆。块料形式的该混合物在170℃加热30min，以赶出多余水分。冷却后，立即用层合材料覆盖该样品(如同以前样品一样)并制备用于试验的试样。这些ASTM试验包括测试弯曲、压缩、抗张和边缘硬度是否符合和超过目前石膏基墙板标准。在所有上述样品中，试验结果远超过石膏墙板的等级。

实例6成分                 用量，wt％          优选的，wt％珍珠岩，膨胀的         5-50％              30％硫酸钙                 5-40％              23％聚氯乙烯               1-15％              5％水                     5-50％              42％

在本例中，第1步，约30％市售珍珠岩与约23％硫酸钙以及余量为5％聚氯乙烯乳液在约42％水中的溶液，从而全部成分凑成100％淤浆。然后，混合物倒入到模板中并令其凝固约10min，变得相当硬，然后在130℃加热1h。目的是使熟石膏凝固后经过加热，沿整个复合材料基质形成塑性PVC网材。冷却后，该样品相当硬且致密但比(石膏芯)对比样轻40％。试验结果表明，醋酸乙烯比较少优选的粘合剂如聚氯乙烯得分还要高。

实例7成分           用量，wt％     优选的，wt％珍珠岩         5-50％           25％淀粉          .001-15％         8％硼酸          .001-10％         2％硫酸钙         5-40％           10％醋酸乙烯       1-40％           5％水             5-50％           50％

本实例公开本发明反映改良墙板组合物的最优选实施方案的组合物，并继续研究小比例硫酸钙在复合材料芯中的加入。它也是一个有关含醋酸乙烯聚合物乳液、改性淀粉和硼酸的粘合剂配方的试验。在该试验中，第1步是混合约25％珍珠岩，这当中50％或更高所述珍珠岩介于10～50筛尺寸(sieve size)，还有近3％较小粒度珍珠岩可通过100目筛网。该珍珠岩(25wt％)与8％改性淀粉、2.5％硼酸和约10％硫酸钙混合。接着，约5％醋酸乙烯乳液加入到约50％水中。然后，湿与干成分合在一起并混合约30秒。然后，淤浆倒入到模板中，其上预先插入覆盖纸。待淤浆流平后，将纸封套顶面覆盖在上面。样品在约3min后凝固得相当硬。然后，从模板中取出样品，放在160℃加热约1h。冷却后，样品称重并测定，对结果分类。几天后，该样品按照ASTM C473进行调理，然后试验。试验结果证实，在抗钉子拉通、边缘硬度和弯曲强度改善方面比石膏芯对比样几乎提高了近一倍。

实例8成分                用量，wt％     优选的，wt％珍珠岩               5-50％            35％淀粉                .001-15％          8％硼酸                .001-10％          2％醋酸乙烯             1-40％            5％水                   5-50％            50％

在本例中，采用与实例7使用的相同配方但去掉10％硫酸钙。造成的重量差由珍珠岩弥补。采用的程序相同，只是样品未从模板中取出。该试验证实，在配方中不存在硫酸钙的情况下切断前需要预热板线，以便在较早阶段使板硬化并开始固化过程，正如上面详细讨论的。

实例9成分                用量，wt％    优选的，wt％硫酸钙               20-60％         47.18％淀粉                .001-15％        0.353％生石膏加速剂        .001-5％         0.314％硫酸钾              .001-5％         0.157％硼酸                .001-10％        0.094％醋酸乙烯             1-40％          6.29％硫酸乙氧基酯        .001-3％         0.580％水                   5-50％          45.032％

本实例公开本发明独特粘合剂配制剂在传统石膏墙板中的加入，不加膨胀矿物。硫酸钙、淀粉、生石膏、硫酸钾和硼酸按上表数量合在一起。然后，硫酸乙氧基酯、醋酸乙烯和水合并，混合为多泡均一物料，然后与干成分合并。混合物高速混合，然后倒入到插入了墙板纸的模板中，封上纸封套口，从而制成与传统石膏墙板相同的片材。然后，样品从模板中取出，对凝固过程计时。凝固计时并令其充分水化以便发生凝固，以后，样品放在180°F窑内加热，以蒸发多余水分。干燥后，这些板静置固化2日，然后试验。进行这些试验的目的是评估在传统墙板组合物中加入合成粘合剂导致强度的增加。在所有制备和试验的样品中，切断前的凝固时间总体缩短25％，抗钉子拉通、边缘硬度和弯曲强度增加150％。此种在凝固时间上的缩短和墙板强度上的提高容许在目前墙板制造设施上提高操作速度。在本例中试验了固化温度75℃至352℃下获得有利的试验结果。然而，优选的固化温度介于79℃～275℃。

实例10成分                用量，wt％    优选的，wt％珍珠岩                11-47.5％      13.429％煅烧石膏              0-40％         29.082％淀粉                  0.001-15％     0.894％球磨研磨加速剂        0.001-5％      0.357％钾碱                  0.001-5％      0.178％硼酸                  0.001-10％     0.134％醋酸乙烯              1-40％         9.080％肥皂水                1-30％         15.527％Lignosite             0.001-3％      0.026％水                    5-50％         31.293％

在本例中，首先，诸干成分合在一起并进行掺混直至达到均匀混合，这些干成分是石膏级膨胀珍珠岩，松密度等于6～8磅/英尺³、煅烧石膏灰泥、淀粉、球磨研磨生石膏(1and plaster)加速剂、钾碱和硼酸。其次，干lignosite分散剂与水合在一起并混合至均匀。第3步，肥皂水与醋酸乙烯合在一起并用电动搅拌器掺混以产生泡沫。肥皂水与醋酸乙烯泡沫混合物随后加入到lignosite和水中，然后全部湿成分与干掺混的成分合在一起并手动混合约15s，从而获得100％淤浆。环境温度是82°F，周围湿度是29％。然后，该淤浆倒入到标准墙板纸插入件或封套中，从而制成1/2英寸厚墙板样品，尺寸6英寸×6英寸。随后利用淀粉基干墙边浆糊将插入件的背面片材封合到正面片材折边上，成形，然后从模板中取出，对初期或快速凝固(initial or snap set)计时并记录。在所有典型干墙制造过程中，有2种不同的凝固，一次凝固是初期或快速凝固，其中连续板硬化或加固到足以在旋转刀处切断为要求的长度。二次或水化凝固，涉及石膏晶体的完全水化，就是说时间应足够长，以满足煅烧石膏的再水化的需要，补充在生石膏煅烧期间所失去的2分子水。该二次水化凝固可短至4.6min到长至7min，具体依所用生石膏的碾碎和纯度而定。当加入较高数量合成粘合剂时，所造成的凝固时间将缩短到混合物甚至在倒入到纸插入件封套之前就凝固的地步，最低的记录到30s。这与目前标准干墙到达切断刀的快速凝固时间等于3.5～4.5min要短得多。在2.5min时，上述样品被整齐地切断并检验。检验揭示，淤浆已经完全硬化，据信，合成粘合剂(醋酸乙烯)与煅烧石膏的化学反应使得石膏晶体比不采用本发明合成粘合剂再水化的煅烧石膏更快地完成再水化。上述过程已在实验室中进行了配方轻微变化的反复复制，均达到相同结果。试验了一系列体积的该优选合成粘合剂(醋酸乙烯)与石膏，表明，与不合合成添加剂的石膏对比样相比，凝固时间一致地都缩短，并获得与不含合成添加剂的石膏对比样相比，一致地更结实的样品。所有程序，包括样品干燥，均与典型干墙制造方法相一致。样品中的多余水分通过将样品放在实验室窑中并与150℃～200℃的温度的流动加热空气接触50min～1h而赶出。

显然，在不偏离本发明精神的条件下尚有许多修改可做。因此，本领域技术人员懂得，在所附权利要求范围内，本发明还可按照除本文已经具体描述的以外的方式实施。

工业应用

关于该墙板制造方法的工业应用，若能提供一种用于制造墙板产品的组合物和方法及设备，而该产品的强度等于或大于传统的墙板产品，而重量恰好低于以往已知的墙板产品，并且具有的石膏含量低于以往墙板组合物中所要求的，那将是希望的。本文公开了一种用于制造这种墙板产品的组合物和方法及设备，该组合物包含一种为在最终干态建立起强化的永久结合而选择的合成粘合剂独特组合，并配合以与以往石膏墙板配方中石膏需要量相比能大大减少该墙板产品中石膏存在量的诸如珍珠岩之类膨胀矿物。墙板配方中石膏存在量的降低本身，又可减轻墙板结构的重量，同时维持其强度不变。加之，合成粘合剂与膨胀矿物之间的独特交联使得墙板芯材料诸组分之间形成的结合远比以往使用或知道的墙板产品中获得的结实。

按照条约第19条的修改

1.一种适合用于制造建筑级墙板的组合物，它包含：

约25％～约47.5wt％膨胀矿物；

0％～约23wt％硫酸钙；以及

约1％～约40wt％至少1种自交联粘性聚合物。

2.权利要求1的组合物，其中所述自交联粘性聚合物主要选自改性脂族聚合物、聚氨酯、醋酸乙烯和聚氯乙烯。

3.权利要求1的组合物，其中至少1种所述自交联粘性聚合物包含约5％～约40wt％聚氨酯。

4.权利要求1的组合物，其中至少1种所述自交联粘性聚合物包含约1％～约40wt％醋酸乙烯。

5.权利要求1的组合物，其中至少1种所述自交联粘性聚合物包含约1％～约15wt％聚氯乙烯。

6.一种适合用于制造建筑级墙板的组合物，它包含：

选自包含硫酸钙、珍珠岩及其混合物的矿物的干粉矿物基材；以及

合成粘合剂，所述合成粘合剂还包含自交联永粘性聚合物、淀粉和硼酸盐。

7.权利要求6的组合物，其中所述自交联永粘性聚合物包含醋酸乙烯。

8.权利要求7的组合物，其中所述醋酸乙烯的存在量为约1％～约40wt％。

9.权利要求6的组合物，其中所述淀粉的存在量为约0.001％～约15％，所述硼酸盐的存在量为约0.001％～约10％。

10.一种墙板组合物，它包含：

选自主要由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物；

包含自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；以及

中间夹着所述矿物和所述粘合剂配制剂的纸包覆片材，所述纸包覆片材由包含长度至少是1英寸的纤维的原纸浆制成。

11.一种墙板组合物，它包含：

选自主要由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物；

包含自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；以及

中间夹着所述矿物和所述粘合剂配制剂的纸包覆片材，所述纸包覆片材还包含阻燃剂。

12.权利要求11的组合物，其中所述阻燃剂包含选自主要由下列物质组成的组的试剂：硼酸、硼酸锌、氨基磺酸盐、磷酸氢二铵、氮化合物、氧化锑、二氧化硅、氧化钛和锆石。

13.权利要求12的组合物，其中所述阻燃剂的存在量为成品墙板的约0.15wt％～约3wt％。

14.一种制造建筑片材产品的方法，包括下列步骤：

通过将选自基本上由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物加入到包含至少1种自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂中制成一种混合物，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；

将所述混合物与适当数量水混合在一起；

通过混合并搅拌所述混合物和所述水制成所述淤浆从而逐步制成淤浆；

将所述淤浆包夹在2个纸包覆片材之间从而形成湿板；以及

所述湿板在75℃～325℃的温度进行干燥。

15.权利要求14的方法，其中所述自交联永粘性聚合物选自基本由改性脂族聚合物、聚氨酯、醋酸乙烯和聚氯乙烯组成的聚合物组。

16.权利要求14的方法，它还包括下列步骤：

在所述湿板从其成形设备转移到干燥窑期间对其加热。

17.权利要求14的方法，它还包括下列步骤：

在所述粘合剂配制剂与所述矿物混合之前向所述粘合剂配制剂中加入淀粉和硼酸盐。

18.权利要求17的方法，其中醋酸乙烯被用作所述至少1种自交联永粘性聚合物。

19.权利要求18的方法，其中淀粉的存在量为约0.001wt％～约15wt％。

20.权利要求19的方法，其中淀粉的存在量为约0.353wt％～约8wt％。

21.权利要求18的方法，其中硼酸盐的存在量为约0.001wt％～约10wt％。

22.权利要求21的方法，其中硼酸盐的存在量为约0.094wt％～约2.5wt％。

23.在墙板制造设施中用于成形墙板的设备，该墙板包含膨胀矿物和具有至少1种自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述设备包括：

用于膨胀矿物的膨胀器系统；

多个膨胀矿物料仓；

用于将膨胀矿物从所述膨胀器系统引导到所述多个料仓的第1输送装置；

二级膨胀矿物供料罐；

用于将所述膨胀矿物从所述料仓引导到所述二级膨胀矿物供料罐的第2输送装置；

掺混装置，其从所述二级膨胀矿物供料罐接受所述膨胀矿物并将所述膨胀矿物与所述墙板中其余干材料混合在一起；

混合装置，其用于将所述膨胀矿物、所述干材料、所述墙板的液体成分、水和发泡剂混合成淤浆；

墙板成形装置，用于将所述淤浆包夹在多个纸片材之间，从而形成湿板；

用于将所述湿板从所述墙板成形装置传送到湿墙板切割装置的输送机装置；

用于干燥所述湿板的干燥装置；以及

用于将所述湿板从所述切割装置转移到所述干燥装置的转移装置。

24.权利要求23的设备，还包括多个膨胀器系统。

25.权利要求24的设备，其中所述膨胀器系统包括珍珠岩膨胀器。

26.权利要求23的设备，其中所述第1和第2输送装置各自包括密相气动输送系统。

27.权利要求23的设备，还包括可编程控制装置，所述控制装置恒定保持至少1个所述料仓处于填了料的状态，所述控制装置还识别与每个其他所述料仓相比装有最大量膨胀矿物的料仓，所述控制装置还引导所述膨胀矿物从装有所述最大量膨胀矿物的所述料仓到所述二级膨胀矿物供料罐，使得所述供料罐总是维持在填了料的状态。

28.权利要求23的设备，其中所述二级膨胀矿物供料罐位于所述墙板制造设施内并靠近所述生产设备。

29.权利要求23的设备，还包括位于所述输送机装置上方的热处理装置，用于将热量导向所述湿板。

30.权利要求29的设备，其中所述热处理装置还包括：

至少部分包围所述输送机装置的隧道；以及

位于所述隧道顶部内表面的多个空气管道，所述空气管道被构造成引导热空气吹向所述湿板。

31.权利要求31的设备，其中所述干燥装置包括具有热风循环系统的干燥窑，所述空气管道与所述热风循环系统处于流体联通，从而将回收热从所述干燥窑引导到所述热处理装置。

32.权利要求29的设备，其中所述热处理装置还包括：

多个干燥罩，位于所述输送机装置的头顶；以及

多个空气管道，与所述干燥罩处于流体联通，以引导热风进入到所述干燥罩中并吹向所述湿板。

33.权利要求32的设备，其中所述干燥装置包括具有热风循环系统的干燥窑，且所述空气管道与所述热风循环系统处于流体联通，从而引导回收热从所述干燥窑到所述热处理装置。

34.权利要求23的设备，它还包括：

使用醋酸乙烯单体聚合醋酸乙烯均聚物以生产醋酸乙烯乳液的聚合装置，所述聚合装置位于所述墙板制造设施内；以及

第3输送装置，用于将所述醋酸乙烯乳液从所述聚合装置输送到所述掺混装置。

Claims (33)

1.一种适合用于制造建筑材料的组合物，它包含：

约25％～约47.5wt％膨胀矿物；

0％～约23wt％硫酸钙；以及

约1％～约40wt％至少1种自交联粘性聚合物。

2.权利要求1的组合物，其中所述自交联粘性聚合物主要选自改性脂族聚合物、聚氨酯、醋酸乙烯、硅酸钠和聚氯乙烯。

3.权利要求1的组合物，其中至少1种所述自交联粘性聚合物包含约5％～约40wt％聚氨酯。

4.权利要求1的组合物，其中至少1种所述自交联粘性聚合物包含约1％～约40wt％醋酸乙烯。

5.权利要求1的组合物，其中所述至少1种所述自交联粘性聚合物包含约1％～约15wt％聚氯乙烯。

6.一种适合用于制造建筑材料的组合物，它包含：

选自包含硫酸钙、珍珠岩及其混合物的矿物组的干粉矿物基材；以及

合成粘合剂，所述合成粘合剂还包含一种自交联永粘性聚合物、淀粉和硼酸盐。

7.权利要求6的组合物，其中所述自交联永粘性聚合物包含醋酸乙烯。

8.权利要求7的组合物，其中所述醋酸乙烯的存在量为约1％～约40wt％。

9.权利要求6的组合物，其中所述淀粉的存在量为约0.001％～约15％，所述硼酸盐的存在量为约0.001％～约10％。

10.一种墙板组合物，它包含：

选自主要由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物；

包含自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；以及

中间夹着所述矿物和所述粘合剂配制剂的纸包覆片材，所述纸包覆片材由所含纤维长度至少是1英寸的原纸浆制成。

11.一种墙板组合物，它包含：

选自主要由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物；

包含自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；以及

中间夹着所述矿物和所述粘合剂配制剂的纸包覆片材，所述纸包覆片材还包含阻燃剂。

12.权利要求11的组合物，其中所述阻燃剂包含选自主要由下列物质组成的组的试剂：硼酸、硼酸锌、氨基磺酸盐、磷酸氢二铵、氮化合物、氧化锑、二氧化硅、氧化钛和锆石。

13.权利要求12的组合物，其中所述阻燃剂的存在量为成品墙板的约0.15％～约3wt％。

14.一种制造建筑片材产品的方法，包括下列步骤：

通过将选自基本上由硫酸钙、珍珠岩及其混合物组成的组的矿物加入到包含至少1种自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂中制成一种混合物，所述粘合剂配制剂被挑选以能够与所述矿物充分交联；

将所述混合物与适当数量水混合在一起；

通过混合并搅拌所述混合物和所述水以制成淤浆从而逐步制成淤浆；

将所述淤浆包夹在2个纸包覆片材之间从而形成湿板；以及

所述湿板在75℃～325℃的温度进行干燥。

15.权利要求14的方法，其中所述自交联永粘性聚合物选自基本由改性脂族聚合物、聚氨酯、醋酸乙烯、硅酸钠和聚氯乙烯组成的聚合物组。

16.权利要求14的方法，它还包括下列步骤：

在所述湿板从其成形设备转移到干燥窑期间对其加热。

17.权利要求14的方法，它还包括下列步骤：

在所述粘合剂配制剂与所述矿物混合之前向所述粘合剂配制剂中加入淀粉和硼酸盐。

18.权利要求17的方法，其中醋酸乙烯被用作所述至少1种自交联永粘性聚合物。

19.权利要求18的方法，其中淀粉的存在量为约0.001wt％～约15wt％。

20.权利要求19的方法，其中淀粉的存在量为约0.353wt％～约8wt％。

21.权利要求18的方法，其中硼酸盐的存在量为约0.001wt％～约10wt％。

22.权利要求21的方法，其中硼酸盐的存在量为约0.094wt％～约2.5wt％。

23.在墙板制造设施中用于成形墙板的设备，该墙板包含膨胀矿物和具有至少1种自交联永粘性聚合物的粘合剂配制剂，所述设备包括：

用于膨胀矿物的膨胀器系统；

多个膨胀矿物料仓；

用于将膨胀矿物从所述膨胀器系统引导到所述多个料仓的第1输送装置；

二级膨胀矿物供料罐；

用于将所述膨胀矿物从所述料仓引导到所述二级膨胀矿物供料罐的第2输送装置；

掺混装置，其从所述二级膨胀矿物供料罐接受所述膨胀矿物并将所述膨胀矿物与所述墙板中其余干材料混合在一起；

混合装置，其用于将所述膨胀矿物、所述干材料、所述墙板的液体成分、水和发泡剂混合成淤浆；

墙板成形装置，用于将所述淤浆包夹在多个纸片材之间，从而形成湿板；

用于将所述湿板从所述墙板成形装置传送到湿墙板切割装置的输送机装置；

用于干燥所述湿板的干燥装置；以及

用于将所述湿板从所述切割装置转移到所述干燥装置的转移装置。

24.权利要求23的设备，还包括多个膨胀器系统。

25.权利要求24的设备，其中所述膨胀器系统包括珍珠岩膨胀器。

26.权利要求23的设备，其中所述第1和第2输送装置各自包括密相气动输送系统。

27.权利要求23的设备，还包括可编程控制装置，所述控制装置总是恒定保持至少1个所述料仓处于填了料的状态，所述控制装置还识别与每个其他所述料仓相比装有最大量膨胀矿物的料仓，所述控制装置还引导所述膨胀矿物从装有所述最大量膨胀矿物的所述料仓到所述二级膨胀矿物供料罐，使得所述供料罐总是维持在填了料的状态。

28.权利要求23的设备，其中所述二级膨胀矿物供料罐位于所述墙板制造设施内并靠近所述生产设备。

29.权利要求23的设备，还包括位于所述输送机装置上方的热处理装置以用于将热量导向所述湿板。

30.权利要求29的设备，其中所述热处理装置还包括：

至少部分包围所述输送机装置的隧道；以及

位于所述隧道顶部内表面的大量空气管道，所述空气管道被构造成引导热空气吹向所述湿板。

31.权利要求31的设备，其中所述干燥装置包括具有热风循环系统的干燥窑，所述空气管道与所述热风循环系统处于流体联通，从而将回收热从所述干燥窑引导到所述热处理装置。

32.权利要求29的设备，其中所述热处理装置还包括：

多个干燥罩，位于所述输送机装置的头顶；以及

多个空气管道，与所述干燥罩处于流体联通，以引导热风进入到所述干燥罩中并吹向所述湿板。

33.权利要求32的设备，其中所述干燥装置包括具有热风循环系统的干燥窑，且所述空气管道与所述热风循环系统处于流体联通，从而引导回收热从所述干燥窑到所述热处理装置。

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