PL204906B1

PL204906B1 - Wzmocniona, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej, wielowarstwowa płyta mająca rdzeń w postaci wzmocnionej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty zdolnej do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej oraz sposób wytwarzania wzmocnionej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty

Info

Publication number: PL204906B1
Application number: PL356126A
Authority: PL
Inventors: Timothy D. Tonyan; David M. Bonen; Ashish Dubey; Kumar C. Natesiyer
Original assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2010-02-26
Also published as: AR035657A1; ATE294053T1; JP2004513868A; RU2268148C2; TR200201604T1; AU2002216696A1; CA2398780C; EP1272340B1; PL356126A1; DE60110402D1; EP1272340A4; MXPA02005605A; EP1272340A1; US6620487B1; CN1153663C; JP4562988B2; BR0107639A; WO2002042064A1; DK1272340T3; CN1394167A

Description

Przedmiotem wynalazku jest wzmocniona, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej, wielowarstwowa płyta mająca rdzeń w postaci wzmocnionej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty zdolnej do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej oraz sposób wytwarzania wzmocnionej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty.

TŁO WYNALAZKU

Wynalazek niniejszy dotyczy ogólnie płyt stosowanych na szkielecie ramowym w lekkich konstrukcjach typu mieszkalnego lub innych. Bardziej szczegółowo, wynalazek ten dotyczy płyt mogących wytrzymać napór sił bocznych wywieranych przez silny wiatr oraz obciążenia wywołane przez ruchy sejsmiczne w regionach, gdzie jest to wymagane prze pisami budowlanymi. Płyty takie, stosowane powszechnie jako ścianki boczne lub membranowe, muszą wykazywać się wytrzymałość na ścina nie jak pokazano w znanych testach takich jak ASTM E72.

Jeżeli rozważa się prostą strukturę skrzynkową, mającą płyty przymocowane do szkieletu, widocznym jest, że znaczne siły boczne działające na jeden bok takiej skrzyni (np. napór wiatru) będą wymuszały opór ścian bocznych, powodujący zmianę ich kształtu z prostokątnego na równoległoboczny. Nie wszystkie płyty okrywające mogą oprzeć się działaniu takich sił, ani też nie są zbyt sprężyste, a niektóre poddadzą się, zwłaszcza w miejscach, gdzie płyta jest przymocowana do ramy szkieletu. Gdy jest potrzebnym wykazanie odporności na ścinanie, płyty osłonowe mierzy się celem określenia obciążenia, jakie może wytrzymać taka płyta w ramach dopuszczalnego ugięcia bez uszkodzenia.

Ocena odporności na ścinanie zwykle opiera się na testowaniu trzech identycznych układów 2,44 x 2,44 m (8 x 8 stóp), to jest płyt za mocowanych do ramy szkieletu. Jedną krawędź mocuje się na stałe w określonym miejscu i oddziaływuje się siłą boczną na wolny koniec te go zespołu do chwili, gdy obciążenie nie może już zostać zamortyzowane i układ ulega uszkodzeniu. Mierzona wytrzymałość na ścinane będzie różna zależnie od grubości płyty oraz rozmiaru i rozmieszczenia gwoździ użytych do montażu. Na przykład typowy układ, np. sklejka o grubości nominalnej 12,7 mm (1/2 cala), zamocowana gwoźdźmi 8d (patrz opis gwoździ poniżej) do nominalnych słupków drewnianych 50,8 x 101,6 mm (2 x 4 cale), w odstępie 406,4 mm (16 cali) mierzone od osi środkowej), przy czym gwoździe rozmieszczono, co (6 cali) 52,4 mm (6 cali), za wyjątkiem obwodu oraz 304,8 mm (12 cali), za wyjątkiem wewnątrz obwodu, zgodnie z oczekiwaniami powinien wykazywać wytrzymałość na ścinanie wynoszącą 072~kg/m (720 funtów na stopę), zanim nastąpi uszkodzenie. (Należy zauważyć, że mieszona wytrzymałość będzie różna przy zmienionym rozmiarze i rozmieszczeniu gwoździ, co przewidziano w teście ASTM E72). Tak, zatem ostateczna wytrzymałość będzie zmniejszona o współczynnik bezpieczeństwa, np. współczynnik wynoszący trzy, celem ustalenia projektowej odporności na ścinanie dla danej płyty.

Płyty osłonowe używane tam, gdzie muszą być spełnione wymagania związane z odpornością na ścinanie, zwykle stanowią płyty ze sklejki lub płyty o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB), składające się z kawałków drewna sklejonych ze sobą. Płyty te mogą mieć niezbędną wytrzymałość na ścinanie, ale każda z nich jest łatwopalna i nie jest trwała po wystawieniu na działanie wody. Płyta wykonana z cementu hydraulicznego będzie odporna na wodę, lecz jest znacznie cięższa niż płyty drewniane i ma niedostateczną wytrzymałość na ścinanie. Uważa się, że nie ma obecnie dostępnej płyty, która miałaby niezbędną wytrzymałość na ścinanie, nie mając jednak wad płyt ze sklejki lub płyt OSB.

Ponieważ grubość płyty ma wpływ na jej właściwości fizyczne i mechaniczne, np. ciężar, wytrzymałość na obciążenia, wytrzymałość przy podparciu i temu podobne, pożądane właściwości będą różne dla różnych grubości płyty. A zatem pożądane właściwości, które powinna mieć odporna na ścinanie płyta o nominalnej grubości wynoszącej 12,7 mm (0,5 cala) obejmują, co następuje.

Płyta testowana zgodnie z ASTM 661 oraz sposobem testowania S-1 według Americal Plywood Association (APA) na podparciu punktowym 406,4 mm (16 cali), powinna mieć końcową obciążalność wyższą niż 250 kg (550 funtów) przy obciążeniu statycznym, końcową obciążalność powyżej 182 kg (400 funtów), przy obciążeniu uderzeniowym oraz ugięcie wynoszące poniżej 1,98 mm 0,078 cala), przy obciążeniu zarówno statycznym jak i dynamicznym wynoszącym 0,9 kg (200 funtów).

Wytrzymałość na ścinanie płyty o grubości 12,7 mm (0,5 cala), mierzona testem ASTM E72 z wykorzystaniem grubości gwoździ oraz ich rozmieszczenia opisanych powyżej, powinna wynosić, co najmniej 1072 kg/m (720 funtów na stopę).

PL 204 906 B1

Płyta 1,22 x 2,44 m (4 x 8 stóp grubości 1/2 cala), 12,7 mm grubości powinna ważyć nie więcej niż 44,9 kg (99 funtów), a korzystnie nie więcej niż 38,6 kg (85 funtów).

Płyta powinna nadawać się do cięcia piłami tarczowymi używanymi do cięcia drewna.

Płyta powinna nadawać się do mocowania do ramy szkieletu za pomocą gwoździ, wkrętów lub śrub.

Płyta powinna nadawać się do obróbki maszynowej, by można w niej było wykonać krawędzie do połączenia na pióro i wpust.

Płyta powinna być stabilna wymiarowo po wystawieniu na działanie wody, to jest powinna rozszerzać się możliwie jak najmniej, korzystnie mniej niż 0,1% zgodnie z pomiarem według ASTM C 1185.

Płyta nie powinna ulegać biodegradacji ani też być podatna na ataki insektów czy gnicie.

Płyta powinna zapewniać nadające się do związania podłoże dla zewnętrznych systemów wykończeniowych.

Płyta powinna być niepalna, zgodnie z oceną według ASTM E136.

Po okresie wiązania przez 28 dni, wytrzymałość na gięcie płyty o grubości 12,7 mm (0,5 cala), mającej suchą gęstość wynoszącą nie więcej niż 1041 kg/m³ (65 funtów na stopę sześcienną) po zamoczeniu w wodzie przez 48 godzin, powinna wynosić, co najmniejsi 11,7 MPa (1700 psi), korzystnie, co najmniej17,2 MPa (2500 psi), mierzoną według ASTM C 947. Płyta powinna zachowywać, co najmniej 75% swej wytrzymałości w stanie suchym.

Powinno być ewidentnym, że płyty ze sklejki oraz płyty OSB spełniają pewne, choć nie wszystkie z wyżej podanych właściwości. A zatem istnieje zapotrzebowanie na ulepszone płyty, które mogą spełniać wymagania odporności na ścinanie w pewnych miejscach i które mają lepsze właściwości niż obecnie używane płyty na bazie drewna pod względem niepalności i odporności na wodę.

Płyty i struktury na bazie cementu hydraulicznego ze stanu techniki również nie posiadały połączenia wymaganej niskiej gęstości, podatności na stosowanie gwoździ oraz na cięcie, umożliwiających cięcie lub mocowanie płyty (za pomocą gwoździ, wkrętów lub śrub) z wykorzystaniem konwencjonalnych narzędzi stolarskich.

Płyty według przedmiotowego wynalazku mogą być ogólnie opisane jako kompozycje gipsowocementowe, wzmocnione włóknami szklanymi oraz, dzięki dodaniu mikrosfer, mające zmniejszony ciężar w po równaniu z płytami z cementu hydraulicznego. Płyty te spełniają wymagania sprawnościowe wymienione powyżej i mogą być odróżniane od innych kompozycji, które zostaną omówione poniżej, a zawierają podobne składniki, ale nie są zdolne sprostać pożądanym wymaganiom.

Kompozycje gipsowo-cementowe ujawniono ogólnie w opisach patentowych USA nr 5.685.903, 5.858.083 oraz 5.958.131. W każdym z tych patentów, dodaje się pucolanę, krzemionkę pylistą w patentach '903 i '803, a metakaolin w patencie '131. Sugeruje si ę dodatki kruszyw i wł ókien, ale nie opisano tam płyt spełniających wymagania według niniejszego wynalazku.

Chociaż do wzmacniania cementu stosowano włókna szklane, wiadomo, że tracą one swą wytrzymałość w miarę upływu czasu, ponieważ szkło jest atakowane przez wapno obecne w wiążącym cemencie. Może to zostać w pewnym stopniu złagodzone poprzez powlekanie włókien szklanych lub przez zastosowanie specjalnego szkła odpornego na alkalia. Sugerowano inne włókna do wzmacniania cementu, takie jak włókna metali, drewna oraz inne włókna celulozowe, włókna węglowe lub włókna polimerowe.

Płyty i struktury cementowe również zawierały lekkie cząstki szkła, materiałów ceramicznych i polimerów w celu zmniejszenia ich ciężaru, ale kosztem zmniejszonej wytrzyma ł o ści. Sugerowano inne kruszywa, ale nie będą one miały zalet lekkich cząstek.

W opisie patentowym USA nr 4.379.729 stosuje się trzy warstwy w pł ytach przeznaczonych do zastąpienia drewna przez formy cementowe. Dwie warstwy zewnętrzne stanowi cement wzmocniony włóknem szklanym, natomiast warstwę środkową stanowi cement z pustymi sferami. Chociaż takie płyty poddawane są obciążeniu statycznemu, nie muszą one spełniać wymagań przepisów budowlanych w przypadku miejsc narażonych na silne wiatry lub obciążenia wywołane przez ruchy sejsmiczne.

W rosyjskim opisie patentowym nr SU 1815462 również stosuje się trzy warstwy do wykonania rur zamiast płyt. I tu ponownie zewnętrzne warstwy wykonane są z cementu wzmocnionego włóknem szklanym, natomiast warstwa środkowa zawiera zarówno włókna szklane, jak i szklane sfery.

W opisie patentowym USA nr 4.259.824 omawia się raczej wycinek grubej ś ciany moduł owej a nie płytę odporną na ścinanie. Sugeruje się jako użyteczne różne kruszywa, w tym włókna szklane.

W opisie patentowym USA nr 5.154.874 ujawnia się płytę gipsową zawierając ą wł ókna papierowe.

W kanadyjskim opisie patentowym nr CA 2.192.724 omawia się płytę gipsowo-cementową. Płyta zawiera 10 do 35 % wag., włókien drewnianych lub papierowych zamiast włókien szklanych. Podobnie

PL 204 906 B1 w opisie patentowym USA nr 5.371.989 ujawnia się płytę gipsową mającą maty z włókien szklanych na powierzchniach zewnętrznych.

W publikacji międzynarodowej nr WO 93/10972 ujawnia się płytę wewnętrzną zawierającą kruszywa o niskiej gęstości, otoczone cementem i usytuowane wewnątrz spienionej cementowej fazy ciągłej. Płyty te mogą zawierać włókna szklane.

Włókna celulozowe lub szklane sugeruje się jako zastępujące włókna azbestowe w płytach cementowych w opisie patentowym USA nr 4.808.229.

W japońskim opisie patentowym nr JP 62-238734A ujawnia się warstwową płytę . Wewnątrz płyty stosuje się mikrosfery, natomiast na zewnętrznych powierzchniach użyto cementu wzmocnionego włóknami węglowymi lub z tworzywa sztucznego.

W opisie patentowym USA nr 4.504.320 ujawnia się wzmacniany szkłem cement portlandzki, zawierający cenosfery (lekkie sfery ceramiczne) popiołu lotnego oraz krzemionkę pylistą.

Z powyższego omówienia będzie ewidentnie zrozumiałym, że wzmocnienie cementu włóknem było już stosowane, a mikrosfery ze szkła, materiału ceramicznego i polimeru dodawano celem zmniejszenia ciężaru. Inne przykłady można znaleźć w japońskich opisach patentowych nr JP-2641707 B2, JP 53-034819, JP 54-013535 oraz JP 94-096473 B2, szwedzkim opisie patentowym nr SE 8603488 oraz brytyjskim opisie patentowym nr GB 1493203.

Pomimo wszystkich tych wysiłków czynionych w celu wzmocnienia cementu, jak wskazano w róż nych opisach i zgłoszeniach patentowych wymienionych powyżej, zgłaszający niniejszy wynalazek uważają, że żadna z płyt obecnie dostępnych nie może zastąpić płyt ze sklejki lub płyt OSB w zastosowaniach, gdzie muszą one spełniać przewidzianą przepisami wytrzymałość na obciążenia ścinające lub mieć podobne właściwości związane z obróbką, np. cięciem i przybijaniem za pomocą gwoździ. W podanym dalej omówieniu zostanie wykazanie, że można wykonać płytę gipsowocementową, która może spełniać czy też nawet przewyższać wytrzymałość na obciążenia, możliwe obecnie do uzyskania w przypadku płyt ze sklejki lub płyt OSB.

Dzięki przedmiotowemu wynalazkowi uzyskuje się połączenie niskiej gęstości oraz plastyczności wymaganych dla obróbki i podatności na przebijanie gwoźdźmi płyt w jeden z następujących trzech sposobów:

• Zastosowanie lekkich ceramicznych mikrosfer rozprowadzonych równomiernie na cał ej grubości płyty.

• Zastosowanie mikrosfer z mieszanki lekkiego materiału ceramicznego i polimerów na całej grubości płyty, alternatywnie regulacja ilości wody użytej do formowania płyty, celem zapewnienia uzyskania efektu podobnego do powodowanego przez mikrosfery polimerowe, lub też ich połączenie.

• Stworzenie wielowarstwowej struktury płyty zawierającej, co najmniej jedną warstwę zewnętrzną mającą poprawioną podatność na użycie gwoździ i cięcie. Uzyskuje się to poprzez zastosowanie wyższej pro porcji woda do proszku reaktywnego (zdefiniowano poniżej) do wytwarzania zewnętrznej warstwy (zewnętrznych warstw) w porównaniu do rdzenia płyty lub też przez zastosowanie lekkich mikrosfer polimerowych w zasadniczych ilościach w warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) w porównaniu z rdzeniem płyty, przy czym rdzeń wewnętrzny od powiada uprzednio opisanym płytom.

ISTOTA WYNALAZKU

Wzmocniona, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej we dług wynalazku, zawiera fazę ciągłą otrzymaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna i 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi i zawiera równomiernie rozprowadzone mikrosfery ceramiczne, przy czym wymienione mikrosfery mają przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikrometrów.

Płyta zawiera 35 do 58% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 17% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 34 do 49% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do skł adników suchych.

Korzystnie jest, kiedy płyta zawiera 49 do 56% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 7 do 12% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 35 do 42% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

Płyta zawiera ponadto rozprowadzone równomiernie mikrosfery polimerowe o przeciętnej średnicy wynoszącej około 10 do 350 mikrometrów, przy czym korzystnie jest, kiedy płyta zawiera 42 do

PL 204 906 B1

68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych i maksymalnie do 1,0% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych, każ dych w odniesieniu do składników suchych, a jeszcze korzystniej jest, kiedy płyta ta zawiera 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 25 do 35% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych oraz 0,5 do 0,8% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

Wzmocniona, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej we dług wynalazku ma grubość około 6,3 do 25,4 mm.

Płyta charakteryzuje się tym, że wymienione mikrosfery ceramiczne są puste w środku i zawierają około 50 do 75% wag., krzemionki, około 15 do 40% wag., tlenku glinu, oraz maksymalnie do 35% wag., innych materiałów. Może również zawierać wymienione włókna szklane w postaci pojedynczych włókien mającymi średnicę wynoszącą około 5 do 25 mikrometrów oraz długość wynoszącą około 6,3 do 76 mm.

W płycie według wynalazku wymienioną aktywną pucolaną jest, co najmniej jeden z materiałów z grupy obejmują cej krzemionkę pylistą, metakaolin, mielony i granulowany żużel hutniczy oraz sproszkowany popiół lotny.

Krawędzie płyty są ukształtowane tak, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust. Wymienionej płycie proporcja wody do proszków reaktywnych wynosi od 0,6/1 do 0,7/1.

W pł ycie wedł ug wynalazku wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna. Mogą również zawierać 45 do 65% wag., półwodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydrauliczne go, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany a wymieniony cement hydrauliczny może być cementem portlandzkim.

Wielowarstwowa płyta mająca rdzeń w postaci wzmocnionej, lekkiej i stabilne wymiarowo płyty zdolnej do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej charakteryzuje się tym, że stanowiąca rdzeń wzmocniona, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej, zawiera fazę ciągłą otrzymaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna i 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi i zawiera równo miernie rozprowadzone mikrosfery ceramiczne, przy czym wymienione mikrosfery mają przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikro metrów, a wielowarstwowa płyta zawiera ponadto, co najmniej jedną warstwę zewnętrzną. Każda z wymienionych warstw zewnętrznych zawiera fazę ciągłą otrzymywaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna oraz 2 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami, przy czym wymieniona faza ciągła wymienionych warstw zewnętrznych ewentualnie zawiera mikrosfery ceramiczne.

W wielowarstwowej pł ycie wymienione warstwy zewn ę trzne zawierają ponadto 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, maksymalnie do 1,0% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych oraz 23 do 43% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

Wymienione warstwy zewnętrzne wielowarstwowej płyty zawierają ponadto 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 0,5 do 0,8% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych oraz 25 do 35% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych a grubość wymienionych warstwy zewnętrznych wynosi 0,8 do 3,2 mm.

Wielowarstwowa płyta charakteryzuje się tym, że wymienione mikrosfery polimerowe są wykonane, z co najmniej jednego materiału z grupy obejmującej poliakrylonitryl, polimetakrylonitryl, polichlorek winylu i polichlorek winylidenu, a także ewentualnie powleczone proszkami wy branymi z grupy obejmującej węglan wapnia, tlenek tytanu, mikę, krzemionkę i talk.

Krawędzie wielowarstwowej płyty są ukształtowane tak, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust.

PL 204 906 B1

Wymienione warstwy zewnętrzne wielowarstwowej płyty formuje się przez wiązanie mieszaniny wodnej wymienionych proszków reaktywnych, przy czym proporcja wody do proszków reaktywnych wynosi ponad 0,6/1 do 0,7/1, wskutek czego zostaje poprawiona podatność wymienionej płyty na przebijanie.

Rdzeń wymienionej wielowarstwowej płyty ma większą wytrzymałość niż wymienione warstwy zewnętrzne a wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna.

Wielowarstwowa płyta charakteryzuje się tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 45 do 65% wag., półwodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydraulicznego, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany.

Sposób wytwarzania wzmocnionej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty obejmuje:

(a) przygotowanie zawiesiny wodnej, zawierającej proszki reaktywne obejmujące, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna oraz 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, a także puste w środku mikrosfery ceramiczne mające przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikrometrów oraz 35 do 75% wag., wody, w odniesieniu do wymienionych proszków reaktywnych;

(b) osadzanie wymienionej zawiesiny z etapu (a) w formie płyty, do wytworzenia płyty, przy jednoczesnym łączeniu wymienionej zawiesiny z ciętymi, odpornymi na alkalia włóknami szklanymi, do wytworzenia łącznego depozytu zawierającego wymienione proszki reaktywne, włók na szklane, mikrosfery ceramiczne plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

W powyż szym sposobie wymieniony, łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 58% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 17% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 34 do 49% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, korzystnie wymieniony, łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 49 do 56% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 7 do 12% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 35 do 42% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych.

W sposobie według wynalazku łączny depozyt zawiera ponadto równomiernie rozprowadzone mikrosfery polimerowe mające przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 350 mikrometrów a wymieniony łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, oraz do 1,0% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

Korzystnie jest, kiedy wymieniony łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 25 do 35% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, oraz 0,5 do 0,8% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych, plus 35 do 70% wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

Według wynalazku sposób obejmuje ponadto:

(c) nakładanie drugiego łącznego depozytu zawierającego, w od niesieniu do składników suchych, 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, a także maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych mających przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 350 mikrometrów, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych, na co najmniej jedną powierzchnię zewnętrzną płyty wytworzonej w etapie (b).

Korzystnie, wymieniony drugi łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 0,5 do 0,8% wag., wymienionych mikrosfer polimerowych, a także 25 do 35% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

W sposobie według wynalazku wymienione mikrosfery ceramiczne są puste w środku i zawierają około 50 do 75% wag., krzemionki, około 15 do 40% wag., tlenku glinu oraz maksymalnie do 35% wag., innych materiałów a wymienione mikrosfery polimerowe są puste w środku i są wykonane, z co najmniej jednego materiału z grupy obejmującej poliakrylonitryl, polimetakrylonitryl, polichlorek winylu i polichlorek winylidenu, a tak ż e są ewentualnie powleczone proszkami wybranymi z grupy obejmują cej węglan wapnia, tlenek tytanu, mikę, krzemionkę i talk.

Wymienione włókna szklane w sposobie są pojedynczymi włók nami mającymi średnicę wynoszącą około 5 do 25 mikrometrów i długość wynoszącą około 12 do 76 mm a wymienioną aktywną pucolaną jest, co najmniej jeden materiał z grupy obejmującej krzemionkę pylistą, metakaolin, zmielony i granulowany żużel hutniczy oraz sproszkowany popiół lotny.

Korzystnie wymienioną aktywną pucolaną jest krzemionka pylista.

PL 204 906 B1

Również korzystnie wymienioną aktywną pucolaną jest metakaolin.

W sposobie według wynalazku płyta jest tak kształtowana, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust a wymienionym cementem hydraulicznym jest cement portlandzki.

Wymieniony łączny depozyt wymieniony oraz drugi łączny depozyt w sposobie zawierają wodę i proszki reaktywne w proporcji wynoszą cej od ponad 0,6/1 do 0,7/1 a wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna.

Wymienione proszki reaktywne zawierają 45 do 65% wag., pół wodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydraulicznego, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany.

PRZYKŁADY WYKONANIA

Pierwszy przykład wykonania przedmiotowego wynalazku stanowi lekka, stabilna wymiarowo płyta wzmocniona odpornymi na alkalia włók nami szklanymi i zawierająca mikrosfery z materiału ceramicznego. W płycie tej włókna szklane oraz mikrosfery z materiału ceramicznego są równomiernie rozprowadzone w całej fazie ciągłej zawierającej związaną mieszaninę wodną proszków reaktywnych, to jest alfa półwodny siarczan wapnia, cement hydrauliczny, wapno i czynną pucolanę. Drugi przykład wykonania przedmiotowego wynalazku stanowi lekka, stabilna wymiarowo płyta, wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi i zawierająca mikrosfery, które mogą stanowić mieszankę mikrosfer materiału ceramicznego i polimerowych, rozprowadzone równomiernie w całej fazie ciągłej na pełnej grubości płyty. Alternatywnie, stosunek wody do proszku reaktywnego może być zwiększony, celem uzyskania efektu podobnego do dodania polimerowych mikrosfer, które mogą zostać zastąpione w całości lub w części. Trzeci przykład wykonania przedmiotowego wynalazku stanowi lekka, stabilna wymiarowo płyta wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi, z wykorzystaniem struktury wielo warstwowej, w której rdzeń ma jedną lub dwie warstwy skrajne. W tym przykładzie wykonania, warstwa zewnętrzna (lub warstwy zewnętrzne) zawierają lekkie polimerowe mikrosfery w zasadniczych ilościach w drugiej fazie ciągłej wzmocnionej włóknami szklanymi, przy czym warstwa zewnętrzna (lub warstwy zewnętrzne) są usytuowane na rdzeniu mającym albo ceramiczne mikrosfery albo mieszankę zarówno ceramicznych jak i polimerowych mikrosfer rozprowadzonych równomiernie w całej fazie ciągłej, przy czym, ta mieszanka jest opcjonalnie okreś lana przez stosunek wody do proszku reaktywnego i wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi. Alternatywnie, warstwa zewnętrzna (lub warstwy zewnętrzne) mogą być wykonane przy wyższym stosunku wody do proszku reaktywnego niż stosuje się w rdzeniu płyty, celem uzyskania efektu podobnego do dodania polimerowych mikrosfer, które mogą być zastąpione w całości lub w części.

We wszystkich trzech przykładach wykonania, gdy płyta jest mocowana do ramy szkieletowej, jak wymaga tego test ASTM E72, może ona wytrzymać lub też wytrzymać z pewnym marginesem obciążenie boczne zgodnie z wymogami przepisów budowlanych, gdzie płyty muszą nadawać się do opierania się wpływowi silnego wiatru lub sił występujących podczas trzęsień ziemi. Płyty te mogą być również stosowane jako strukturalne podłoże ślepe pod podłogą lub też jako dolna warstwa pod łogowa. W przypadku tych zastosowań, płyty korzystnie będą miały trapezowe połączenie na pióro i wpust.

Do produkcji płyty według pierwszego przykładu wykonania tego wynalazku, stosowane są ceramiczne mikrosfery jako lekkie wypełniacze. Te mikrosfery są rozprowadzone równomiernie na całej grubości płyty. W kompozycji, suchymi składnikami są proszki reaktywne (20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 5 do 25% wag., pucolany, a także 0,2 do 3,5% wag., wapna w odniesieniu do substancji suchych), ceramiczne mikrosfery oraz odporne na alkalia włókna szklane, a składnikami mokrymi są woda i superplastyfikator. Składniki suche oraz składniki mokre są łączone ze sobą celem wytworzenia płyty według pierwszego przykładu wykonania tego wynalazku. W odniesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, płyta według wynalazku jest korzystnie formowana z około 49 do 56% wag., proszków reaktywnych, 35 do 42% wag., mikrosfer ceramicznych oraz 7 do 12% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, płyta według wynalazku jest formowana z około 35 do 58% wag., proszków reaktywnych, 34 do 49% wag., ceramicznych mikrosfer, a także 6 do 17% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, względem całości składników suchych. Ilość wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych są dostateczne by uzyskać pożądaną lejność zawiesiny, niezbędną ze względu na uwarunkowania produkcyjne dla danego procesu wytwarzania. Typowe proporcje dodatków dla wody wynoszą w zakresie pomiędzy 35 a 60% ciężaru proszków reaktywnych (woda do proszków reaktywnych odpowiada 0,35-0,6/1) a dla superplastyfikatora w zakresie pomiędzy 1 do 8% ciężaru proszków reaktywnych. Włókna szklane stanowią pojedyncze włókna o średnicy wy noszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), typowo około 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Te pojedyncze włókna są łączone w wiązki na wiele

PL 204 906 B1 sposobów. W jednej typowej konfiguracji 100 włókien łączy się w niedoprzędy zawierające około 50 pasm. Możliwe są inne układy. Długość włókien szklanych korzystnie będzie wynosiła około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali) natomiast orientacja włókien będzie przypadkowa w płaszczyźnie płyty.

Podczas produkcji płyty według drugiego przykładu wykonania wynalazku, używa się mieszanki ceramicznych mikrosfer oraz mikrosfer polimerowych jako lekkich wypełniaczy. Stwierdzono, że włączenie polimerowych mikrosfer do płyty wspomaga uzyskanie połączenia niskiej gęstości i lepszej podatności na mocowanie za pomocą gwoździ, wymaganej celem umożliwienia cięcia i mocowania płyty (za pomocą gwoździ, wkrętów lub śrub) za pomocą konwencjonalnych narzędzi stolarskich.

Ponieważ stosunek woda do proszków reaktywnych również wpływa na gęstość i podatność na przebijanie gwoźdźmi, może ona być regulowane celem zapewnienia uzyskania efektu podobnego jak przy polimerowych mikrosferach, choć polimerowe mikrosfery mogą być dodane i nie muszą być całkowicie zastąpione przez wyregulowanie proporcji wody do proszku reaktywnego. Stwierdzono, że właściwości reologiczne zawiesiny zostają poprawione zasadniczo poprzez użycie połączenia mikrosfer ceramicznych i polimerowych w kompozycji. Zatem w drugim przykładzie wy konania wynalazku, suchymi składnikami kompozycji są proszki reaktywne opisane powyżej (to jest cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne, mikrosfery polimerowe oraz odporne na alkalia włókna szklane, natomiast mokrymi składnikami kompozycji są woda i superplastyfikator. Suche składniki oraz mokre składniki są łączone celem wytworzenia płyty według wynalazku. Mikrosfery ceramiczne i polimerowe są równomiernie rozprowadzone w formie na całej grubości płyty. Celem uzyskania dobrej podatności na przebijanie i cięcie, udział objętościowy mikrosfer polimerowych w płycie wynosi korzystnie w zakresie od 7 do 15% całkowitej objętości suchych składników. W odniesieniu do cał kowitego ciężaru suchych skł adników, pł ytę wedł ug wynalazku wytwarza się korzystnie z około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., ceramicznych mikrosfer, 0,5 do 0,8% wag., polimerowych mikrosfer, a także 6 do 10% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, płytę według wynalazku wytwarza się z około 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych, korzystnie 0,2 do 1,0% wag.,, a także 5 do 15% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, w oparciu o całość składników suchych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych są regulowane, celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, wymaganej w związku z wymogami produkcyjnymi dla całego procesu wytwarzania. Jeżeli jest to pożądane, można użyć dodatkową ilość wody zamiast mikrosfer polimerowych, celem uzyskania zmiany gęstości i podatności na przebijanie podobnych do mikrosfer plimerowych, lub też mog ą być dodawane zarówno mikrosfery polimerowe, jak i dodatkowa ilość wody. Typowe proporcje dla wody wynoszą w zakresie pomiędzy 35 do 75% ciężaru proszków reaktywnych, a dla s perplastyfikatora w zakresie pomiędzy 1 a 8% ciężaru proszków reaktywnych. Jeżeli doda się dodatkową ilość wody, stosunek woda do proszków reaktywnych będzie większy niż 0,6/1 (>60% wody w stosunku do proszków reaktywnych) korzystnie >0,6/1 do 0,7/1, bardziej korzystnie 0,65/1-0,7/1. Gdy stosunek woda do proszków reaktywnych jest regulowany celem zastąpienia mikrosfer polimerowych, kompozycja będzie odpowiednio zmieniania celem wytworzenia mieszanin wodnych mających odpowiednią konsystencję do formowania płyty według wynalazku.

Włóknami szklanymi są pojedyncze włókna o średnicy wynoszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), typowo około 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Jak wspomniano powyżej, te pojedyncze włókna mogą być łączone w wiązki na wiele sposobów, na przykład jak pasma po 100 włókien, które mogą być łączone w niedoprzędy zawierające około 50 pasm. Długość włókien szklanych korzystnie wynosi około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali), natomiast orientacja włókien będzie przypadkowa w płaszczyźnie płyty.

W trzecim przykł adzie wykonania wynalazku, tworzy się wielowarstwową strukturę w pł ycie, gdzie rdzeń ma, co najmniej jedną warstwę zewnętrzną położoną na nim, a mającą polepszoną podatność na przebijanie (podatność na mocowanie). Uzyskuje się to poprzez zastosowanie zasadniczych ilości mikrosfer polimerowych w warstwach zewnętrznych, lub też przez zastosowanie wyższej proporcji woda do proszku reaktywnego niż stosowana do wytwarzania rdzenia lub też przez połączenie tych zabiegów. Warstwa rdzeniowa płyty zawiera puste w środku ceramiczne mikrosfery, rozprowadzone równomiernie w całej grubości warstwy lub w pewnych przykładach wykonania - mieszankę mikrosfer ceramicznych i polimerowych. Jak w drugim przykładzie wykonania, stosunek woda do proszku reaktywnego w rdzeniu może być regulowany, celem uzyskania efektu podobnego jak przy

PL 204 906 B1 mikrosferach polimerowych. Niemniej jednak, rdzeń powinien być uczyniony bardziej wytrzymałym niż warstwy zewnętrzne i zasadniczo ilość mikrosfer polimerowych użytych, lub też stosunek woda do proszku reaktywnego będą tak dobierane, by rdzeń płyty miał lepszą podatność na przebijanie niż taki, który zawiera same tylko mikrosfery ceramiczne, ale też będzie charakteryzował się stosowną odpornością na ścinanie. Suche składniki warstwy rdzeniowej stanowią proszki reaktywne omówione powyżej (to jest cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery (same ceramiczne lub mieszanka mikrosfer ceramicznych i polimerowych) oraz odporne na alkalia włókna szklane, natomiast składniki mokre warstwy rdzeniowej stanowią woda i superplastyfikator. Składniki suche oraz składniki mokre są łączone celem wytworzenia warstwy rdzeniowej płyty według wynalazku. W odniesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, warstwa rdzeniowa płyty według wynalazku jest korzystnie formowana z około 49 do 56% wag., proszków reaktywnych, 35 do 42% wag., ceramicznych mikrosfer oraz 7 do 12% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, lub też alternatywnie około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., ceramicznych mikrosfer, 0,5 do 0,8% wag., mikrosfer polimerowych oraz 6 do 10 % wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie warstwa zewnętrzna (warstwy zewnętrzne) wielowarstwowej płyty lub warstwy rdzeniowej płyty według wynalazku formuje się z około 35 do 58% wag., proszków reaktywnych, 34 do 49% wag., ceramicznych mikrosfer oraz 6 do 17% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, w odniesieniu do całości suchych składników, lub też alternatywnie około 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych, korzystnie 0,2 do 1,0% wag.,, a także 5 do 15% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych są regulowane celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, niezbędnej ze względu na wymagania produkcyjne dla danego procesu wytwarzania. Typowe proporcje dodawania dla wody wynoszą w zakresie pomiędzy 35 do 70% ciężaru suchych proszków, a dla superplastyfikatora w zakresie pomiędzy 1 do 8% ciężaru proszków reaktywnych.

Suchymi składnikami warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych są proszki reaktywne (cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne, mikrosfery polimerowe i odporne na alkalia włókna szklane, natomiast składnikami mokrymi warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) będą woda i superplastyfikator. Suche składniki oraz mokre składniki są łączone celem wytworzenia warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) płyty według wynalazku. W warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) płyty, gdy mikrosfery polimerowe są włączane w zasadniczych ilościach celem nadania płycie dobrej podatności na mocowanie i cięcie, przy czym udział objętościowy mikrosfer polimerowych w warstwach zewnętrznych płyty korzystnie wy nosi w zakresie 7 do 15% cał kowitej obję toś ci skł adników suchych. W odniesieniu do cał kowitego ciężaru skł adników suchych, warstwy zewnętrzne płyty według wynalazku są korzystnie formowane z około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., mikrosfer ceramicznych, 0,5 do 0,8% wag., mikrosfer polimerowych, a także 6 do 10% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, warstwa zewnętrzna (warstwy zewnętrzne) będą formowane z około 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych, a także 5 do 15% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, w oparciu o całość składników suchych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych będą regulowane, celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, niezbędnej ze względu na wymagania produkcyjne dla danego procesu wytwarzania. Typowe proporcje dodawania dla wody będą wy nosiły w zakresie pomiędzy 35 do 70% ciężaru proszków reaktywnych (większy, niż 60%, jeżeli ma być poprawiona podatność na przebijanie), a dla superplastyfikatora będą wynosiły w zakresie pomiędzy 1 do 8% cię żaru proszków reaktywnych. Preferowana grubość warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) wynosi w zakresie pomiędzy 0,8 do 3,2 mm (1/32 do 4/32 cala). Jeżeli stosowana jest tylko jedna warstwa, powinna stanowić mniej niż 3/8 całkowitej grubości płyty.

W obu, rdzeniu i warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych), włóknami szklanymi są pojedyncze włókna o średnicy wynoszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), typowo około 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Te pojedyncze włókna mogą być łączone w wiązki na szereg sposobów, na przykład jako pasma po 100 włókien, które mogą być łączone w niedoprzędy zawierające, około 50 pasm. Długość włókien będzie korzystnie wynosiła około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali), przy czym orientacja włókien będzie przypadkowa w płaszczyźnie płyty.

W kolejnym aspekcie, wynalazek stanowi sposób wytwarzania odpornych na ścinanie płyt właśnie opisanych. Przygotowuje się wodną zawiesinę proszków reaktywnych (to jest alfa półwodnego

PL 204 906 B1 siarczanu wapnia, cementu hydraulicznego, aktywnej pucolany i wapna) oraz mikrosfer (tylko ceramicznych lub mieszanka mikrosfer ceramicznych i polimerowych), a następnie osadza się je w cienkich warstwach w formie płyty, jednocześnie łącząc zawiesinę z krótko przyciętymi włóknami szklanymi, wytwarzając równomiernie wymieszany materiał rdzeniowy. W trzecim przykładzie wykonania wszystkie warstwy (to jest rdzeniowa i jedna lub dwie warstwy zewnętrzne) płyty formuje się z wykorzystaniem tej samej procedury. Zawiesina wodna na warstwę rdzeniową zawiera albo jedynie mikrosfery ceramiczne albo mieszankę mikrosfer ceramicznych i polimerowych, natomiast zawiesina na warstwy zewnętrzne zawiera mikrosfery polimerowe w większych ilościach niż stosowane w rdzeniu, w celu wytworzenia warstw zewnę trznych mają cych dobrą podatność na przebijanie, przy jednoczesnym zapewnianiu stosownej odporności na ścinanie warstwy rdzeniowej.

KRÓTKI OPIS RYSUNKÓW

Fig. 1A i B stanowią graficzne prezentacje wyników testów z przy kładu 6.

Fig. 2 stanowi wykres kolumnowy wyników testów opisanych w przykładzie 7.

Fig. 3 pokazuje płytę z profilem do połączenia na pióro i wpust.

Fig. 4 ilustruje wymiary połączenia na pióro i wpust dla płyty o grubości 3/4 cala (19,1 mm).

OPIS PRZYKŁADÓW WYKONANIA

Jak omówiono wcześniej, istnieje zapotrzebowanie na płyty budowlane, które mogą zastąpić płyty ze sklejki i płyty o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB), gdy jest to niezbędne, celem spełnienia wymagań przepisów budowlanych wymagających odporności na siły ścinające powstające na skutek silnych wiatrów lub obciążeń związanych z trzęsieniami ziemi. Tam gdzie takie właściwości nie są niezbędne, mogą być stosowane zwykłe płyty okrywające, takie jak płyty gipsowo-kartonowe, płyty gipsowe z matą szklaną oraz nie-strukturalne płyty na bazie cementu, ponieważ takie płyty nie są zaprojektowane do wytrzymywania działania sił ścinających. Płyty ze sklejki i płyty OSB mogą zapewniać niezbędną wytrzymałość na ścinanie, ale nie są one wymiarowo stabilne, gdy zostaną poddane działaniu wody i mogą ulegać gniciu lub atakowi insektów. Co więcej, gdy stosuje się płyty ze sklejki i płyty OSB, niezbędne jest zabezpieczenie ich przed wilgocią poprzez nałożenie na nie dodatkowych płyt wodoodpornych przy znaczących kosztach dodatkowych. Następnie może być nałożona zewnętrzna warstwa wykończeniowa. W przeciwieństwie do tego, płyty według wynalazku są wodoodporne, niepalne, stabilne wymiarowo i dostatecznie mocne do zastąpienia wymaganych dwóch warstw, jeśli są używane płyty okrywające ze sklejki lub płyty OSB, a zewnętrzna warstwa wykończeniowa, taka jak tynk szlachetny, może być nakładana bezpośrednio na nowe płyty. Płyty można ciąć narzędziami używanymi do płyt drewnianych i mogą być mocowane do ramy szkieletowej za pomocą gwoździ, wkrętów lub śrub. Gdy jest to pożądane, możliwe jest wykonanie konstrukcji połączenia na pióro i wpust. Podstawowymi materiałami wyjściowymi do wytwarzania płyt według wynalazku są alfa półwodny siarczan wapnia, cement, materiały pucolanowe, odporne na alkalia włókna szklane, mikrosfery ceramiczne i mikrosfery polimerowe.

PÓŁWODNY SIARCZAN WAPNIA

Półwodny siarczan wapnia używany w płytach według wynalazku otrzymuje się z gipsu kopalnego, minerału występującego w przyrodzie, (dwuwodzian siarczanu wapnia CaSO₄^2H₂O). O ile nie zostanie wskazane inaczej, „gips” będzie oznaczał postać dwuwodnego siarczanu wapnia. Po wydobyciu surowy gips poddaje się obróbce termicznej celem wytworzenia zdolnego do wiązania siarczanu wapnia, który może być bezwodny, ale zwykle jest to półwodzian, CaSO₄^1/2H₂O. Półwodzian ma dwie znane postacie morfologiczne, tak zwany alfa półwodzian i beta półwodzian. Są one dobierane dla różnych zastosowań w oparciu o ich właściwości fizyczne i koszt. Obie postacie reagują z wodą do wy tworzenia dwuwodnego siarczanu wapnia. Beta półwodzian tworzy mikrostruktury o niższej gęstości i jest preferowany dla produktów o niskiej gęstości. Alfa półwodzian tworzy mikrostruktury o większej gęstości 0 większej wytrzymałości i gęstości niż tworzone przez beta półwodzian. Alfa półwodzian jest korzystny dla płyt okrywowych według wynalazku, ponieważ stwierdzono, że mieszanki proszku reaktywnego zawierające alfa półwodny siarczan wapnia, cement hydrauliczny, pucolanę i wapno w ilościach według wynalazku dają w efekcie płyty o zwiększonej trwałości w dłuższym czasie.

CEMENT HYDRAULICZNY

ASTM określa „cement hydrauliczny” w następujący sposób: cement, który wiąże i twardnieje w wyniku interakcji chemicznej z wodą i jest do tego zdolny pod wodą. Istnieje kilka rodzajów cementów hydraulicznych stosowanych w przemyśle budowlanym. Przykłady cementów hydraulicznych obejmują cement portlandzki, cementy żużlowe takie jak cement hutniczy oraz cementy o wysokiej zawartości siarczanów, cement na bazie siarczano-glinianu wapnia, cement o wysokiej zawartości

PL 204 906 B1 tlenku glinu, cementy rozszerzalne objętościowo, cement biały, a także cementy szybko wiążące i twardniejące. Chociaż pół wodny siarczan wapnia wiąże i twardnieje na skutek chemicznej interakcji z wodą , nie jest on włączony w zakres definicji cementów hydraulicznych w kontekś cie tego wynalazku. Wszystkie wyżej wymienione cementy hydrauliczne mogą być używane do wykonywania płyt według wynalazku. Najbardziej popularna i szeroko stosowana rodzina ściśle powiązanych cementów hydraulicznych jest znana jako cement portlandzki. ASTM definiuje „cement portlandzki” jako cement hydrauliczny wywarzany przez sproszkowanie klinkieru zawierającego zasadniczo hydrauliczne krzemiany wapnia, zwykle zawierające jedną lub więcej postaci siarczanu wapnia jako dodatek domieszany przy mieleniu. Celem wytworzenia cementu portlandzkiego, rozżarza się w piecu do prażenia dokładnie rozdrobnioną mieszaninę kamienia wapiennego, margla (argallicious rocks) i glinki, celem wytworzenia klinkieru, który jest następnie poddawany dalszej obróbce. W wyniku tego wytwarza się następujące cztery główne fazy cementu portlandzkiego: krzemian trójwapniowy (3CaO^SiO₂, wymieniany również jako C₃S), krzemian dwuwapniowy (2CaO^SiO₂, nazywany C₂S), glinian trójwapniowy (3CaO^AI₂O₃ lub C₃A), a także glino-żelazian czterowapniowy (4CaOAI₂O₃^Fe₂O₃ lub C₄AF). Pozostałe związki obecne w niewielkich ilościach w cemencie portlandzkim obejmują siarczan wapnia oraz inne podwójne sole i siarczany metali alkalicznych, tlenek wapnia oraz tlenek magnezu. Spośród różnych klas cementu portlandzkiego, typ III cementu portlandzkiego (klasyfikacja ASTM) jest preferowany do wytwarzania płyt według wynalazku, ponieważ ze względu na swoją drobnoziarnistość okazał się zapewniać większą wytrzymałość. Inne znane klasy cementów hydraulicznych, w tym cementów żużlowych takich jak cement hutniczy oraz cementy super-siarczanowe, cement wapniowo-siarczanoglinowy, cement o wysokiej zawartości tlenku glinu, cementy ekspandujące, cement biały, cementy szybko wiążące i twardniejące, takie jak cement o regulowanym wiązaniu oraz cement VHE, a także inne cementy typu portlandzkiego, mogą być również skutecznie stosowane do wytwarzania płyt według wynalazku. Cementy żużlowe oraz cement wapniowo-siarczano-glinowy mają niską alkaliczność i są również korzystne do wytwarzania płyt według wynalazku.

WŁÓKNA

Włókna szklane są powszechnie stosowane jako materiał izolacyjny, lecz także były używane jako materiały wzmacniające z wieloma pod łożami. Włókna jako takie zapewniają wytrzymałość na rozciąganie materiałom, które w przeciwnym przypadku ulegałyby pękaniu kruchemu. Włókna mogą pękać po obciążeniu, ale zwykle uszkodzenie kompozytów zawierających włókna szklane następuje w wyniku rozpadu i uszkodzenia spojenia pomiędzy włóknami a materiałem fazy ciągłej. Spojenie takie jest, zatem ważne, jeżeli wzmacniające włókna mają zachować zdolność zwiększania plastyczności i wytrzymałości kompozytu w miarę upływu czasu. Stwierdzono, że cementy wzmocnione włóknami szklanymi tracą wytrzymałość po pewnym czasie, co zostało przypisane działaniu na szkło wapna, które powstaje w trakcie wiązania cementu. Jednym z możliwych do zastosowania sposobów uniknięcia takiego działania jest pokrywanie włókien szklanych warstwą zabezpieczającą, taką jak warstwa polimerowa. Zasadniczo, takie warstwy zabezpieczające mogą oprzeć się wpływowi wapna, ale też stwierdzono, że wytrzymałość płyt według wynalazku zostaje zmniejszona, a zatem warstwy zabezpieczające nie są korzystne. Droższym sposobem ograniczenia wpływu wapna jest zastosowanie specjalnych, odpornych na alkalia włókien szklanych (włókien szklanych AR), takich jak Nippon Electric Glass (NEG) 350Y. Okazało się, że włókna takie zapewniają znakomitą jakość wiązania z podłożem, a zatem są korzystne dla płyt według wynalazku. Włókna szklane są pojedynczymi włóknami o średnicy wynoszącej od około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), a typowo około 10 do 15 mikronów (mikro metrów). Włókna łączy się zasadniczo w pasma po 100 włókien, które mogą być łączone w wiązki w niedoprzędów zawierające około 50 pasm. Pasma lub niedoprzędy będą zasadniczo cięte na stosowne pojedyncze włókna i wiązki włókien, na przykład 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali) długości, korzystniej do 25 do 50 mm (1 do 2 cali).

Choć nie stanowią odpowiednika włókien szklanych pod względem wytrzymałości, możliwe jest dodanie pewnych włókien polimerowych do płyt według wynalazku. Takie włókna polimerowe, na przykład włókna polipropylenowe, polietylenowe, poliakrylonitrylowe i poliwinylowe są tańsze niż odporne na alkalia włókna szklane i nie ulegają wpływowi wapna.

MATERIAŁY PUCOLANOWE

Jak wspomniano, większość cementów portlandzkich oraz innych cementów hydraulicznych wytwarza wapno podczas hydratacji (wiązania). Celowe jest poddanie wapna reakcji, aby zmniejszyć jego działanie na włókna szklane. Wiadomo również, że jeśli jest obecny półwodny siarczan wapnia, wchodzi on w reakcję z glinianem trójwapniowym w cemencie z wytworzeniem etryngitu

PL 204 906 B1 (Ca6Al2(SO4)3(OH)12), co może powodować niepożądane pękanie związanego produktu. Wspomina się o tym często w stanie techniki jako o efekcie siarczanowym. Reakcjom takim można zapobiegać poprzez dodanie materiałów „pucolanowych”, które określono w ASTM C618-97 jako „krzemionkowe lub krzemionkowe i glinkowe materiały, mające jako takie niewielkie właściwości wiążące lub nieposiadające ich wcale, ale w bardzo rozdrobnionej postaci i w obecności wilgoci wchodzą w reakcje chemiczne z wodorotlenkiem wapnia, w typowych temperaturach, z wytworzeniem związków posiadających właściwości wiążące”. Jednym z często stosowanych materiałów pucolanowych jest pylista krzemionka, subtelnie rozdrobniona, bezpostaciowa krzemionka, będąca produktem ubocznym wytwarzania krzemu i żelazo-krzemu. Co jest charakterystyczne, ma ona bardzo wysoką za wartość krzemionki oraz niską zawartość tlenku glinu. Wiele materiałów naturalnych oraz przetworzonych wymieniano jako mające właściwości pucolanowe, w tym pumeks, perlit, ziemia okrzemkowa, tuf, tras, meta-kaolin, mikrokrzemionka, mielony i granulowany żużel hutniczy oraz popiół lotny. Choć krzemionka pylista jest szczególnie dogodną pucolaną do zastosowania w płytach według wynalazku, mogą być stosowane inne materiały pucolanowe. W przeciwieństwie do krzemionki pylistej, metakaolin, zmielony i granulowany żużel hutniczy oraz sproszkowany popiół lotny mają znacznie niższą zawartość krzemionki oraz znacznie ilości tlenku glinu, ale mogą być skutecznymi materiałami pucolanowymi. Gdy stosuje się krzemionkę pylista, stanowi ona około 5 do 20% wag., korzystnie 10 do 15% wag., proszków reaktywnych (to jest cementu hydraulicznego, alfa półwodzianu siarczanu wapnia, krzemionki pylistej i wapna). Jeżeli zastępuje się ją innymi pucolanami, to stosowane ilości dobiera się tak, aby zapewnić właściwości chemiczne podobne do uzyskiwanych z krzemionką pylista.

LEKKIE WYPEŁNIACZE/MIKROSFERY

W pł ytach wedł ug wynalazku stosuje się dwa rodzaje mikrosfer. S ą nimi:

• mikrosfery ceramiczne oraz • mikrosfery polimerowe.

Mikrosfery służą ważnemu celowi w płytach według wynalazku, które w przeciwnym przypadku byłyby cięższe niż jest to pożądane dla płyt budowlanych. Stosowane jako lekkie wypełniacze, mikrosfery pomagają obniżyć średnią gęstość produktu. Jest korzystne, aby wystarczający ułamek kompozycji stanowiły mikrosfery, dzięki czemu ciężar typowej płyty grubości 12,7 mm x 1,31 x 2,62 m (1/2 cala o wymiarach 4 x 8 stóp jest mniejszy niż okoł o 44,9 kg (99 funtów) korzystnie nie wię cej niż 38,6 kg (85 funtów). Gdy mikrosfery są puste w środku, to czasem są nazywane mikrobalonikami.

Ceramiczne mikrosfery mogą być wytwarzane z wielu materiałów z wykorzystaniem różnorodnych procesów produkcyjnych. Choć wiele ceramicznych mikrosfer można zastosować jako składnik wypełniający w płytach według wynalazku, korzystne mikrosfery według wynalazku wytwarza się jako produkt uboczny spalania węgla i stanowią one składnik popiołu lotnego powstającego w urządzeniach opalanych węglem, na przykład Extendospheres-SG wytwarzane przez PQ Corporation.

W skład chemiczny korzystnych ceramicznych mikrosfer według wynalazku wchodzi głównie krzemionka (SiO2) w zakresie wynoszącym około 50 do 75% oraz tlenek glinu (Al2O3) w zakresie wynoszącym około 15 do 40%, oraz maksymalnie do 35% wag., innych materiałów. Korzystnymi ceramicznymi mikrosferami według wynalazku są puste w środku sferyczne cząstki o średnicy w zakresie 10 do 500 mikronów (mikrometrów), przy czym grubość skorupy wynosi typowo około 10% średnicy kulki, natomiast gęstość tych cząstek wynosi korzystnie około 0,50 do 0,80 g/ml. Wytrzymałość na zgniatanie korzystnych ceramicznych mikrosfer według wynalazku wynosi ponad 10,3 MPa (1500 psi), a korzystnie jest wyższa niż 17,2 MPa (2500 psi). Korzystne zastosowanie ceramicznych mikrosfer w płytach według wynalazku przede wszystkim wynika z faktu, że są one około trzy do dziesięciu razy wytrzymalsze niż większość syntetycznych mikrosfer szklanych. Ponadto korzystne ceramiczne mikrosfery we dług wynalazku są termicznie stabilne i zapewniają zwiększoną stabilność wymiarową płytom według wynalazku. Ceramiczne mikrosfery okazały się użyteczne w szeregu innych zastosowaniach, takich jak kleje, szczeliwa, uszczelnienia, preparaty dachowe, wykładziny PVC, farby, powłoki przemysłowe oraz odporne na wysokie temperatury kompozyty z tworzyw sztucznych. Chociaż są one korzystne, należy pamiętać, że nie jest niezbędne, aby mikrosfery były puste w środku i kuliste, ponieważ to gęstość cząstek oraz wytrzymałość na zgniatanie zapewniają płycie według wynalazku jej niski ciężar oraz istotne właściwości fizyczne. Alternatywnie, mogą być w ich miejsce zastosowane porowate cząstki nieregularne, pod warunkiem, że uzyskiwane w ten sposób płyty posiadają pożądane właściwości.

Polimerowe mikrosfery korzystnie też są pustymi w środku kulkami o skorupie wykonanej z materiałów polimerowych, takich jak poliakrylonitryl, polimetakrylonitryl, polichlorek winylu, lub też poliPL 204 906 B1 chlorek winylidenu, czy też ich mieszaniny. Skorupa może zawierać gaz użyty do rozepchnięcia skorupy polimerowej podczas produkcji. Zewnętrzna powierzchnia polimerowych mikrosfer może mieć pewnego rodzaju obojętną powłokę, taką jak węglan wapnia, tlenki tytanu, mika, krzemionka i talk. Polimerowe mikrosfery mają gęstość cząstek wynoszącą korzystnie około 0,02 do 0,15 g/ml oraz średnicę w zakresie 10 do 350 mikronów (mikro metrów). Stwierdzono, że obecność polimerowych mikrosfer ułatwia jednocześnie wypełnienie podwójnego zadania, jakim jest niska gęstość płyty oraz zwiększona podatność na przebijanie i cięcie. Chociaż wszystkie płyty według wynalazku mogą być cięte za pomocą konwencjonalnych narzędzi stolarskich, to dołączenie polimerowych mikrosfer zmniejsza opór na przebijanie gwoźdźmi. Jest to cenna właściwość, gdy gwoździe są wbijane ręcznie. Jeżeli stosowane są pneumatyczne urządzenia do wbijania gwoździ, odporność płyty na przebijanie ma mniejsze znaczenie, przez co wytrzymałość płyty może być wyższa niż w przypadku płyt, które mają być przybijane ręcznie. Co więcej, stwierdzono, że gdy stosuje się mieszankę ceramicznych i polimerowych mikrosfer w pewnych proporcjach, uzyskuje się efekty synergiczne rozumiane jako poprawione właściwości reologiczne zawiesiny oraz zwiększenie wytrzymałości płyty przy zginaniu na sucho.

W pierwszym przykł adzie wykonania wynalazku, stosuje się jedynie ceramiczne mikrosfery na całej grubości płyty. Płyta zawiera korzystnie około 35 do 42% wag., ceramicznych mikrosfer rozprowadzonych równomiernie na całej grubości płyty.

W drugim przykładzie wykonania wynalazku, stosuje się mieszankę lekkich mikrosfer ceramicznych i polimerowych na całej grubości płyty. W celu uzyskania pożądanych właściwości, udział objętościowy polimerowych mikrosfer w płycie według drugiego przykładu wykonania wynalazku będzie korzystnie wynosił w zakresie 7 do 15% całkowitej objętości składników suchych, przy czym te suche składniki kompozycji stanowią proszki reaktywne (to jest cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne, mikrosfery polimerowe oraz odporne na alkalia włókna szklane. Ilość mikrosfer polimerowych może być różna na skutek regulowania proporcji woda do proszku reaktywnego, zależnie jak będzie pożądane w celu uzyskania podobnego efektu.

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku tworzy się strukturę wielowarstwową, w której co najmniej jedna warstwa zewnętrzna ma po prawioną podatność na przebijanie dzięki zmniejszeniu oporu na przebijanie w warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych). Uzyskuje się to poprzez zastosowanie wysokiej proporcji wody do proszku reaktywnego, poprzez włączenie lekkich mikrosfer polimerowych w zasadniczych ilościach w warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) lub też po przez połączenie tych zabiegów. Rdzeń płyty może zawierać jedynie mikrosfery ceramiczne jako lekki wypełniacz równomiernie rozprowadzony w całej grubości warstwy rdzeniowej, lub też alternatywnie może być stosowana mieszanka mikrosfer ceramicznych i polimerowych, lub też może być regulowana proporcja woda do proszku reaktywnego, jak w drugim przykładzie wykonania wynalazku. Udział objętościowy pustych w środku mikrosfer polimerowych w warstwach zewnętrznych płyty będzie korzystnie wynosił w zakresie od 7 do 15% całkowitej objętości składników suchych użytych do wytworzenia płyty, przy czym te składniki suche stanowią proszki reaktywne (jak określono powyżej), mikrosfery ceramiczne, mikrosfery polimerowe oraz odporne na alkalia włókna szklane. Korzystna grubość warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) wynosi w zakresie pomiędzy 0,75 do 3,2 mm (1/32 a 4/32 cala). Gdy stosowana jest tylko jedna warstwa zewnętrzna, stanowi ona korzystnie mniej niż 3/8 całkowitej grubości płyty.

SKŁAD KOMPOZYCJI

Składnikami używanymi do wytwarzania odpornych na ścinanie płyt według wynalazku są cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, aktywna pucolana taka jak krzemionka pylista, wapno, ceramiczne mikrosfery, polimerowe mikrosfery, odporne na alkalia włókna szklane, superplastyfikator (np. sól sodowa polimeru kwasu naftaleno-sulfonowego) oraz woda. Do kompozycji mogą być dodawane niewielkie ilości środków przyspieszających i/lub opóźniających, w celu regulowania charakterystyki wiązania materiału surowego (to jest niezwiązanego). Typowe nie-ograniczające dodatki obejmują środki przyspieszające wiązanie cementu hydraulicznego, takie jak chlorek wapnia, środki przyspieszające do alfa półwodzianu siarczanu wapnia, takie jak gips, środki opóźniające, takie jak DTPA (kwas dietylenotriaminopentaoctowy), kwas winowy lub sól alkaliczna kwasu winowego (np. winian potasu), środki ograniczające pękanie, takie jak glikole oraz uwięzione powietrze.

Płyty według wynalazku będą zawierały fazę ciągła, w której rozprowadzone są równomiernie odporne na alkalia włókna szklane oraz mikrosfery. Fazę ciągłą otrzymuje się przez wiązanie wodnej mieszaniny proszków reaktywnych (to jest alfa półwodzianu siarczanu wapnia, cementu hydrauliczne14

PL 204 906 B1 go, aktywnej pucolany, takiej jak krzemionka pylista i wapno), korzystnie zawierające superplastyfikator i/lub inne dodatki.

Szerokie i korzystne proporcje wagowe tych proszków reaktywnych we wszystkich trzech przykładach wykonania wynalazku będą następujące:

Proszek reaktywny	Udział wagowy (%)
Szeroki	korzystny
Cement hydrauliczny	20-55	25-40
Alfa półwodny siarczan wapnia	35-75	45-65
Pucolana	5-25	10-15
Wapno	do 3,50	0,75-1,25

Wapno nie jest niezbędne we wszystkich kompozycjach, ale stwierdzono, że dodanie wapna umożliwia uzyskanie lepszych płyt i zwykle jest ono dodawane w ilościach większych niż około 0,2% wag., Zatem w większości przypadków ilość wapna w proszkach reaktywnych będzie wynosiła około 0,2 do 3,5% wag.,

W pierwszym przyk ł adzie wykonania wynalazku, suchymi sk ł adnikami kompozycji bę d ą proszki reaktywne (cement hydrauliczny, alfa pół wodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne oraz odporne na alkalia włókna szklane, a składnikami mokrymi kompozycji będą woda i superplastyfikator. Składniki suche i składniki mokre łączy się celem wytworzenia płyty według wynalazku. Mikrosfery ceramiczne są równomiernie rozprowadzone w podłożu w całej grubości płyty w od niesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, płytę według wynalazku wytwarza się z około 49 do 56% wag., proszków reaktywnych, 35 do 42% wag., ceramicznych mikrosfer oraz 7 do 12% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, płytę według wynalazku wytwarza się z 35 do 58% wag., proszków reaktywnych, 34 do 49% wag., ceramicznych mikrosfer oraz 6 do 17% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych w odniesieniu do całości składników suchych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych będą dostateczne, by zapewnić pożądaną lejność zawiesiny, celem spełnienia wymagań produkcyjnych dla danego procesu wytwarzania. Typowe proporcje dodawania dla wody wynoszą w zakresie pomiędzy 35 a 60% ciężaru proszków reaktywnych, a dla superplastyfikatora w zakresie pomiędzy 1 a 8% ciężaru proszków reaktywnych. Włókna szklane są pojedynczymi włóknami o średnicy wynoszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), korzystnie około 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Te pojedyncze włókna typowo są łączone w pasma po 100 włókien, które mogą być łączone w wiązki w niedoprzędy po około 50 pasm. Długość włókien szklanych będzie korzystnie wynosiła około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali). Włókna mają przypadkową orientację, by zapewnić izotropowe właściwości mechaniczne w płaszczyźnie płyty.

Drugi przykład wykonania wynalazku zawiera mieszankę mikrosfer ceramicznych i polimerowych, rozprowadzonych równomiernie w całej grubości płyty. Stwierdzono, że włączenie mikrosfer polimerowych do płyty wspomaga uzyskanie połączenia niskiej gęstości oraz plastyczności niezbędnych do umożliwienia cięcia lub mocowania (za pomocą gwoździ, wkrętów lub śrub) konwencjonalnymi narzędziami stolarskimi. Po nadto stwierdzono, że właściwości reologiczne zawiesiny zostają poprawione zasadniczo, gdy jako część kompozycji stosuje się połączenie pustych w środku ceramicznych i polimerowych mikrosfer. W związku z tym w drugim przykładzie wykonania wynalazku suchymi składnikami kom pozycji będą proszki reaktywne (cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne, mikrosfery polimerowe oraz odporne na alkalia włókna szklane, natomiast mokrymi składnikami kompozycji będą woda i superplastyfikator. Suche składniki i mokre składniki będą łączone celem wytworzenia płyty według wynalazku. Celem uzyskania dobrej podatności na mocowanie i cięcie, udział objętościowy mikrosfer polimerowych w płycie będzie korzystnie wynosił w zakresie od 7 do 15% całkowitej objętości składników suchych. W od niesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, płytę według wynalazku formuje się z około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., mikrosfer ceramicznych, 0,5 do 0,8% wag., mikrosfer polimerowych oraz 6 do 10% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, płytę według wynalazku formuje się z 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, 0,2 do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych oraz 5 do 15% wag., odpornych na alkalia

PL 204 906 B1 włókien szklanych, w odniesieniu do całości składników suchych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych będą regulowane celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, niezbędnej do spełnienia wymagań produkcyjnych dla danego procesu wytwarzania. Typowe proporcje dodawania dla wody wynoszą w za kresie pomiędzy 35 a 70% ciężaru proszków reaktywnych, ale mogą być wyższe niż 60% do 70%, korzystnie, 65% do 75%, gdy jest to pożądanym, użycie proporcji woda do proszku reaktywnego celem zmniejszenia gęstości płyty i poprawienia odporności na przebijanie. Ponieważ proporcja woda do proszku reaktywnego może być regulowana, celem zapewnienia uzyskania efektu podobnego do otrzymywanego w przypadku mikrosfer polimerowych, dowolna z tych metod może być stosowana lub ich połączenie. Ilość superplastyfikatora będzie wynosiła w zakresie pomiędzy 1 a 8% ciężaru proszków reaktywnych. Wł ókna szklane są pojedynczymi wł óknami o ś rednicy wynoszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), korzystnie około 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Typowo są one łączone w pasma i niedoprzędy jak omówiono powyżej. Długość włókien szklanych wynosi korzystnie około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali). Włókna będą miały przypadkową orientację, zapewniając izotropowe właściwości mechaniczne w płaszczyźnie płyty.

W drugim przykładzie wykonania wynalazku, zastosowanie mikrosfer polimerowych w ilościach jak opisano powyżej jako częściowe zastąpienie mikrosfer ceramicznych, wspomaga poprawienie wytrzymałości na zginanie suchego kompozytu (patrz przykład 9). Ponadto częściowe za stąpienie mikrosfer ceramicznych mikrosferami polimerowymi zmniejsza proporcję woda do proszków reaktywnych, niezbędną do uzyskania po żądanej lejności zawiesiny (patrz przykład 13). Zawiesina zawierająca mieszankę mikrosfer ceramicznych i polimerowych będzie miała lepsze właściwości płynięcia (podatność na obróbkę) w porównaniu z zawiesiną zawierającą jedynie mikrosfery ceramiczne. Ma to szczególne znaczenie, gdy wymagania produkcyjne dla płyt według wynalazku narzucają stosowanie zawiesin o lepszych właściwościach płynięcia.

W trzecim przykładzie wykonania wynalazku tworzy się wielowarstwową strukturę w płycie, gdzie warstwa zewnętrzna (warstwy zewnętrzne) mają poprawioną podatność na przebijanie (podatność na mocowanie). Uzyskuje się to poprzez zawarcie polimerowych mikrosfer w znaczących ilościach w warstwach zewnętrznych, poprzez zwiększenie proporcji woda do cementu w warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) lub też przez połączenie tych zabiegów. Rdzeń płyty będzie zawierał mikrosfery ceramiczne rozprowadzone równomiernie w całej grubości warstwy lub alternatywnie, mieszankę ceramicznych i polimerowych mikrosfer. Suche składniki warstwy rdzeniowej będą stanowiły proszki reaktywne (cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery (tylko ceramiczne lub mieszanka mikrosfer ceramicznych i z tworzywa sztucznego), a także odporne na alkalia włókna szklane, natomiast składniki mokrej warstwy rdzeniowej stanowi woda i superplastyfikator. Suche składniki i mokre składniki będą łączone, celem wytworzenia warstwy rdzeniowej płyty według wynalazku. W odniesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, rdzeń płyty według wynalazku jest korzystnie formowany z około 49 do 56% wag., proszków reaktywnych, 35 do 42% wag., pustych w środku ceramicznych mikrosfer oraz 7 do 12% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, lub też alternatywnie około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., mikrosfer ceramicznych, 0,5 do 0,8% wag., mikrosfer polimerowych oraz 6 do 10% wag., Odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym zakresie, warstwę rdzeniową płyty według wynalazku formuje się z około 35 do 58% wag., proszków reaktywnych, 34 do 49% wag., mikrosfer ceramicznych, a także 6 do 17% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, w odniesieniu do całości składników suchych, lub też alternatywnie około 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych, korzystnie 0,2 do 1,0% wag., a także 5 do 15% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. Ilości wody i superplastyfikatora do dawanych do składników suchych będą regulowane, celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, celem spełnienia wymagań produkcyjnych dla danego procesu wytwarzania. Typowe ilości dodawana dla wody będą wynosiły w zakresie pomiędzy 35 a 70% ciężaru proszków reaktywnych, ale będą wyższe niż, 60% do 70%, gdy będzie pożądanym zastosować proporcję woda do proszków reaktywnych celem zmniejszenia gęstości płyty i poprawienia podatności na przebijanie, natomiast dla superplastyfikatora będą one wynosiły pomiędzy 1 a 8% ciężaru proszków reaktywnych. Gdy proporcję woda do proszku reaktywnego reguluje się celem uzyskania efektu podobnego jak z mikrosferami polimerowymi, kompozycja zawiesiny bę dzie regulowana celem zapewnienia pł ycie we dług wynalazku pożądanych właściwości.

Składnikami suchymi warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) będą proszki reaktywne (cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia, pucolana i wapno), mikrosfery ceramiczne, mikrosfe16

PL 204 906 B1 ry polimerowe oraz odporne na alkalia włókna szklane, natomiast składnikami mokrymi warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) będą woda i superplastyfikator. Składniki suche i składniki mokre łączy się celem wytworzenia warstw zewnętrznych płyty według wynalazku. W warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) płyty, włączone zostają puste w środku mikrosfery polimerowe w znaczących ilościach celem nadania płycie dobrej podatności na mocowanie i cięcie. Udział objętościowy mikrosfer polimerowych w warstwach zewnętrznych płyty korzystnie wynosi w zakresie od 7 do 15% całkowitej objętości składników suchych. W od niesieniu do całkowitego ciężaru składników suchych, warstwa zewnętrzna (warstwy zewnętrzne) płyty według wynalazku formuje się korzystnie z około 54 do 65% wag., proszków reaktywnych, 25 do 35% wag., mikrosfer ceramicznych, 0,5 do 0,8% wag., mikrosfer polimerowych oraz 6 do 10% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych. W szerszym za kresie warstwy zewnętrzne płyty według wynalazku formuje się z około 42 do 68% wag., proszków reaktywnych, 23 do 43% wag., mikrosfer ceramicznych, maksymalnie do 1,0% wag., mikrosfer polimerowych, a także 5 do 15% wag., odpornych na alkalia włókien szklanych, w odniesieniu do całości składników suchych. Ilości wody i superplastyfikatora dodawanych do składników suchych będą regulowane celem uzyskania pożądanej lejności zawiesiny, niezbędnej do spełnienia wymagań produkcyjnych dla danego procesu wytwarzania. Typowe ilości dodawania dla wody wynoszą w zakresie pomiędzy 35 a 70% ciężaru proszków reaktywnych, a zwłaszcza ponad, 60 do 70%, gdy proporcja woda do proszków reaktywnych jest regulowana, aby zmniejszyć gęstość płyty i poprawić podatność na przebijanie, a dla superplastyfikatora będą wynosiły pomiędzy 1 a 8% ciężaru proszków reaktywnych. Korzystna grubość warstwy zewnętrznej (warstw zewnętrznych) wynosi w zakresie pomiędzy 0,8 do 3,2 mm (1/32 a 4/32 cala), natomiast grubość warstwy zewnętrznej, gdy jest stosowana tylko jedna, będzie wynosiła poniżej 3/8 całkowitej grubości płyty.

W obu, warstwie rdzeniowej i warstwie zewnętrznej (warstwach zewnętrznych) włóknami szklanymi są pojedyncze włókna o średnicy wynoszącej około 5 do 25 mikronów (mikrometrów), korzystnie 10 do 15 mikronów (mikrometrów). Te pojedyncze włókna są typowo łączone w pasma i niedoprzędy jak omówiono powyżej. Długość wynosi korzystnie około 25 do 50 mm (1 do 2 cali), a szerzej około 6,3 do 76 mm (0,25 do 3 cali). Orientacja włókien będzie przypadkowa, zapewniając izotropowe właściwości mechaniczne w płaszczyźnie płyty.

WYTWARZANIE PŁYTY WEDŁUG WYNALAZKU

Cement hydrauliczny, alfa półwodny siarczan wapnia oraz mikrosfery miesza się w stanie suchym w stosownym mieszalniku. Następnie miesza się wodę, superplastyfikator (np. sól sodową polimeru kwasu naftalenosulfonowego oraz pucolanę (np. krzemionkę pylistą lub metakaolin) w innym mieszalniku przez 1 do 5 minut. Jeżeli jest to potrzebne, na tym etapie dodaje się środek opóźniający (np. winian potasu), celem regulowania charakterystyki wiązania w zawiesinie. Suche składniki dodaje się do mieszalnika zawierającego składniki mokre i miesza się przez 2 do 10 minut, aż do wytworzenia gładkiej zawiesiny jednorodnej.

Zawiesina może być łączona z włóknami szklanymi na kilka sposobów, celem uzyskania jednolitej mieszaniny. Włókna szklane typowo będą miały postać niedoprzędów, ciętych na krótkie odcinki. W preferowanym przykładzie wykonania, zawiesinę i cięte włókna szklane natryskuje się równocześnie do formy płyty. Korzystnie natryskiwanie to dokonuje się w wielu etapach, celem wytworzenia cienkich warstw, korzystnie mających maksymalnie do około 6,3 mm (0,25 cala) grubości, a które nakładane jedna na drugą dają jednolitą płytę niemającą żadnych szczególnych wzorów, mającą grubość wynoszącą 6,3 do 25,4 mm (1/4 do 1 cala). Na przykład w jednym z zastosowań wykonuje się płytę 0,91 x 1,52 mm (3 x 5 stóp) w sześciu etapach natryskiwania w kierunku długości i szerokości. Po osadzeniu każdej warstwy, można użyć wałka celem zapewnienia dokładnego przylegania zawiesiny i włókien szklanych. Warstwy mogą być wyrównywane listwą równającą lub innym stosownym narzędziem, po etapie dociśnięcia wałkiem.

Typowo, do atomizacji zawiesiny będzie stosowane sprężone po wietrze. Wychodząc z dyszy urządzenia natryskującego, zawiesina miesza się z włóknami szklanymi, które zostały odcięte od niedoprzędów przez mechanizm tnący, zamontowany na pistolecie natryskowym. Jednolitą mieszaninę zawiesiny i włókien szklanych osadza się w formie płyty jak opisano powyżej.

W trzecim przykł adzie wykonania wynalazku, warstwy zewnę trzne pł yty zawierają mikrosfery polimerowe w znaczących ilościach, celem ułatwienia przeprowadzenia elementów mocujących do ramy szkieletowej przez płytę. Korzystna grubość takich warstw będzie wynosiła około 0,8 do 3,2 mm (1/32 do 4/32 cala). Ta sama procedura jak opisana po wyżej, a za pomocą, której wykonuje się rdzeń płyty, może być stosowa na do nałożenia warstw zewnętrznych płyty.

Osobom zaznajomionym z dziedziną wytwarzania płyt przyjdą na myśl inne sposoby osadzania mieszaniny zawiesiny i włókien szklanych.

PL 204 906 B1

Na przykład, zamiast stosowania procesu okresowego do wykonania każdej płyty, można przygotowywać ciągły arkusz w podobny sposób, który po odpowiednim związaniu materiału można ciąć na płyty o pożądanym rozmiarze.

W wielu zastosowaniach, na przykład przy oblicówce, płyty będą mocowane gwoźdźmi lub przykręcane na śruby do pionowej ramy szkieletowej. W pewnych zastosowaniach, jak wtedy, gdy płyty stosuje się jako strukturalne podłoże pod podłogą lub dolna warstwa podłogowa, będą one korzystnie wykonane z profilem połączenia na pióro i wpust, co można wykonać poprzez kształtowanie brzegów płyty podczas odlewania lub przed zastosowaniem poprzez wycięcie połączenia na pióro i wpust za pomocą frezarki. Korzystnie profile pióra i wpustu będą trapezowe, jak pokazano na fig. 3 i 4, przy czym ten kształt trapezowy umożliwi łatwy montaż płyt według wynalazku.

P r z y k ł a d 1

Płytę odlewa się z wykorzystaniem mieszaniny kompozycji wskazanej w tablicy A za pomocą procesu natryskiwania. Mierzona gęstość zawiesiny wynosiła 8 funtów na stopę sześcienną 1118 kg/m³ (69,8 funtów na stopę sześcienną). Udział ciężaru włókien wynoszący 7,1% wskazano w tablicy, a odpowiada to objętości włókien wynoszącej 3% w płycie. Odlaną płytę okrywano arkuszem z tworzywa sztucznego i pozwalano jej związać przez jeden tydzień.

Po jednym tygodniu, płytę wyjmowano z formy i cięto na próbki o wymiarze 101,6 x 304,8 mm (4 x 12 cali) do oceny wytrzymałości na zginanie, 152,4 x 152,4 mm (6 x 6 cali) do oceny wytrzymałości mocowania gwoźdźmi, a także 101,6 x 254 mm (4 x 10 cali) do oceny odporności na mocowanie boczne. Próbki dzielono na dwa zestawy. Próbki z pierwszego zestawu umieszczano w workach z tworzywa sztucznego i zostawiano do związania na 28 dni w warunkach wilgotnych, a następnie suszono przez 4 dni w piecu w temperaturze wynoszącej 55°C (131°F) przed poddaniem testom. Okazało się, że próbki suszone w piecu mają gęstość wynoszącą 1013 kg/m³ (63,3 funtów na stopę sześcienną). Wytrzymałość na zginanie mierzona zgodnie z ASTM C947 okazała się wynosić 20,2 MPa (2927 funtów na cal kwadratowy). Wytrzymałość mocowania bocznego dla śrub długości 41,28 mm (15/8 cala) mierzona według zmodyfikowanej wersji ASTM D 1761, jak opisana przez R. Tuomi i W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, lipiec 1978, wynosiła 246,5 kg (542,4 funtów). Wytrzymałość mocowania gwoźdźmi mierzona według ASTM C 473 wynosiła 331,6 kg (729,6 funtów).

Próbki z drugiego zestawu umieszczano w workach z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na 28 dni w warunkach wilgotnych, a następnie suszono w piecu przez 4 dni w temperaturze 55°C (131°F), a na koniec dalej zamaczano w wodzie na 48 godzin przed poddaniem testom. Mokre próbki miały gęstość 11,62 kg/m³ (72,6 funtów na stopę sześcienną), wytrzymałość na zginanie równą 178,5 kg/cm² (2534 funtów na cal kwadratowy), wytrzymałość mocowania bocznego równą 206 kg (453,2 funtów) oraz wytrzymałość mocowania gwoźdźmi równą, 354 kg (779,5 funtów).

T a b l i c a A

Składnik	Proporcja wagowa (%)
Alfa półwodny siarczan wapnia⁽¹⁾	23,7
Cement portlandzki Typu lll⁽²⁾	11,9
Krzemionka pylista⁽³⁾	4,9
Wapno hydratyzowane	0,4
Mikrosfery ceramiczne⁽⁴⁾ (Extendospheres-SG)	27,4
Superplastyfikator⁽⁵⁾	1,8
Woda	22,8
Odporne na alkalia włókna szklane(6)	7,1

⁽¹⁾ USG Company ⁽²⁾ Blue Circle Cement ⁽³⁾ Elken Materials, Inc.

⁽⁴⁾ PQ Corporation ⁽⁵⁾ Geo Specialty Chemicals ⁽⁶⁾ Glass Nippon Electric Company

PL 204 906 B1

P r z y k ł a d 2

Płytę wykonaną zgodnie z ASTM D 1037 testowano na efekt zanurzenia w wodzie (po suszeniu w piecu w temperaturze 55°C) i porównywano ich właściwości z właściwościami konkurencyjnych płyt o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB) i płyt ze sklejki. Próbki 101,6 x 254 mm (4 x 10 cali) zanurzano w wodzie na 24 godziny, po czym mierzono absorpcję wody i spęcznienie każdej płyty. Wyniki podano w tablicy B.

T a b l i c a B

	Absorpcja wody (%)	Spęcznienie (%)
Typ płyty	12,7mm (0,5)	19,1 mm (0,75)	12,7 mm (0,5)	19,1 mm (0,75)
Wynalazek	11,8	10,8	2,3	2,4
OSB	51,5	51,3	22,3	22,2
Sklejka	46,2	48,1	9,1	7,8

Widoczne jest, że płyta według wynalazku absorbowała znacznie mniej wody i rozszerzała się w znacznie mniejszym stopniu niż płyty OSB czy płyty sklejkowe. Tak, zatem płyty według wynalazku nie wymagają takiego zabezpieczenia przed wilgocią jak płyty na bazie drewna.

P r z y k ł a d 3

Uszkodzenie płyty pod obciążeniem bocznym może nastąpić w miejscu mocowania, to jest w miejscu, gdzie znajduje się gwóźdź, śruba lub wkręt. Wytrzymałość na uszkodzenie można mierzyć za pomocą zmodyfikowanej wersji ASTM D1761, opisanej w przykładzie 1. W czasie testu obciąża się człon ramy szkieletowej, do którego zamocowano próbkę płyty okrywowej. Mierzy się obciążenie przy wystąpieniu uszkodzenia. Test taki przeprowadza się celem porównania płyt według wynalazku z płytami o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB) i płytami sklejkowymi. Wyniki podano w tablicy C.

T a b l i c a C

	Obciążenie niszczące kg (funty)
Typ płyty⁽¹⁾	Grubość płyty	Mocowanie	Sucha	Mokra⁽²⁾
Wynalazek	12,7 mm (0,5)	zwykły gwóźdź stalowy 6d⁽⁴⁾	108,2 (238)	122,7 (270)
OSB	12,7 mm (0,5)	75,9 (167)	86,4 (190)
Sklejka	12,7 mm (0,5)	71,8 (158)	91,5 (183)

Wynalazek	19,1 mm (0,75)	zwykły gwóźdź stalowy 8d⁽⁴⁾	140 (308)40f	132,3 (291)
OSB	19,1 mm (0,75)	105,5 (232)	106,8 (235)
Sklejka	19,1 mm (0,75)	112,7 (248)	95,5 (210)

Wynalazek	12,7 mm (0,5)	Wkręt Hi-Lo 41,3 mm⁽³⁾ (1 5/8)	202,3 (445)	253,6 (558)
OSB	12,7 mm (0,5)	201,4 (443)	201,4 (443)
Sklejka N	12,7 mm (0,5)	193,2 (425)	232,3 (511)

Wynalazek	19,1 mm (0,75)	Wkręt Hi-Lo 41,3 mm⁽³⁾ (1 5/8)	188,2 (414)	2l8,6) (481)
OSB	19,1 mm (0,75)	155,9 (343)	160,5 (353)
Sklejka	19,1 mm (0,75)	183,6 (404)	179,6 (179)

⁽¹⁾ Rozmiar101,6 x 254 mm (4 x 10 cali) ⁽²⁾ Zanurzenie w wodzie na 24 godz.

⁽³⁾ USG Company ⁽⁴⁾ Rozmiar gwoździa zdefiniowany ASTM F 1667-97 (gwóźdź typu NLCMS)

PL 204 906 B1

Wyniki powyższych testów wskazują, że płyty według wynalazku będą wytrzymywać większe obciążenie zanim zostaną uszkodzone niż testowane płyty o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB) i płyty ze sklejki, zwłaszcza gdy jako elementy mocujące zostaną użyte gwoździe.

P r z y k ł a d 4

Za pomocą kolejnego testu wykonanego na płytach mierzy się siłę niezbędną do usunięcia elementów mocujących z próbek płyt. Testy przeprowadzano według ASTM D1761-88 oraz APA Test Method S-4. Wyniki podano w tablicy D.

T a b l i c a D

	Obciążenie niszczące kg (funty)
Typ płyty⁽¹⁾	Grubość płyty	Mocowanie	Sucha	Mokra⁽²⁾
Wynalazek	12,7 mm (0,5)	zwykły gwóźdź stalowy 6d⁽⁴⁾	12,7 (28)	14,6 (32)
OSB	12,7 mm (0,5)	11,4 (25)	14,6 (32)
Sklejka	12,7 mm (0,5)	12,3 (27)	11,8 (26)

Wynalazek	19,1 mm (0,75)	zwykły gwóźdź stalowy 8d⁽⁴⁾	27,3 (60)	34,1 (75)
OSB	19,1 mm)- (0,75)	33,1 (73)	30,9 (68)
Sklejka	19,1 mm (0,75)	26,4 (58)	40 (88)

Wynalazek	12,7 mm (0,5)	Wkręt Hi-Lo 41,3 mm (1 5/8)⁽³⁾	160 (352)	33,2 (293)
OSB	12,7 mm (0,5)	98,2 (216)	67,3 (148)
Sklejka	12,7 mm (0,5)	126,8 (279)	83,6 (184)

Wynalazek	19,1 mm (0,75)	Wkręt Hi-Lo 41,3 mm (1 5/8)⁽³⁾	237,3 (522)	217,3 (478)
OSB	19,1 mm (0,75)	169,1 (372)	177,7 (391)
Sklejka	19,1 mm (0,75)	238,6 (525)	174,1 (383)

⁽¹⁾ 76,2 x 152,4 mm (3 x 6 cali) ⁽²⁾ Zanurzenie w wodzie na 24 godz.

⁽³⁾ USG Company ⁽⁴⁾ Rozmiar gwoździa według ASTM F 1667-97 (gwóźdź typu NLCMS)

Wyniki wskazują, że płyty według wynalazku zapewniają lepsze lub, co najmniej ekwiwalentne właściwości w porównaniu z płytami o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB) lub płytami ze sklejki.

P r z y k ł a d 5

Jednym z możliwych zastosowań dla płyt według wynalazku jest użycie ich jako strukturalnych płyt podłogowych. Cechy płyt podłogowych mierzy się za pomocą ASTM E661 oraz APA Test Method S-1. Płyty grubości 19,1 mm (0,75 cala) o wymiarach 610 x 1219 mm (2 x 4 stopy) podpiera się na słupkach 50,8 x 254 mm (2 x 10 cali rozmieszczonych 406,4 mm (16 cali) licząc od ich osi środkowych. W połowie odległości pomiędzy legarami przykłada się siłę i mierzy się końcowe obciążenie przed wystąpieniem uszkodzenia oraz ugięcia. Przeprowadzono test dla trzech płyt według wynalazku. Wyniki podano w tablicy E.

PL 204 906 B1

T a b l i c a E

Obciążenie niszczące kg (funty)	Ugięcie pod obciążeniem 90,0 kg, mm (200 funtów, cale)
Statyczne	Uderzeniowe¹¹)	Statyczne	Uderzeniowe¹¹)
584,6 (1286)	1102,7 (2206)	0,36 (0,014)	0,97 (0,038)

⁽¹⁾Test obciążenia statycznego po uderzeniu 0,102 kJ (75 ft-Ib)

Kryteria dla mierzonych APA Płyt Sturd-I-Floor stanowiakońcowe obciążenie statyczne wynoszące 250 kg (550 funtów) i 181,8 kg (400 funtów) po uderzeniu. Dopuszczalne ugięcie wynosi 1,98 mm (0,078 cali) zarówno pod obciążeniem statycznym jak i po uderzeniu. Płyty według wynalazku okazały się mieć wyraźnie lepsze właściwości. Zatem mogą być one używane jako strukturalne płyty podłogowe, lepiej niż jako dolna warstwa podłogowa, choć płyty według wynalazku mogą być używane również i do tego celu.

P r z y k ł a d 6

Przykład ten ilustruje wpływ przyspieszonego starzenia się na wytrzymałość na zginanie (wytrzymałość długotrwała) płyt wykonanych z wykorzystaniem kompozycji według wynalazku. Otrzymane wyniki przyspieszonego starzenia się dla płyt według wynalazku porównano z właściwościami przyspieszonego starzenia się płyt wykonanych z wy korzystaniem kompozycji zawierające mieszanki proszków reaktywnych ze stanu techniki. Mieszanki proszków reaktywnych ze stanu techniki nie zawierały alfa półwodnego siarczanu wapnia w kompozycji. W tablicy F.1., mieszanka A i mieszanka B są kompozycjami według wynalazku, natomiast mieszanka C i mieszanka D są kompozycjami zawierającymi mieszanki proszków reaktywnych ze stanu techniki. Mieszanki proszków reaktywnych dla powyższych czterech mieszanek są następujące:

• Mieszanka A: alfa półwodny siarczan wapnia, cement portlandzki typu III, krzemionka pylista i wapno;

• Mieszanka B: alfa półwodny siarczan wapnia, cement portlandzki Typu III, metakaolin i wapno;

• Mieszanka C: cement portlandzki typu III, gaszony wodą ż u ż el hutniczy i NSR (mieszanka proszku reaktywnego ze stanu techniki); oraz • Mieszanka D: cement portlandzki typu III i krzemionka pylista (mieszanka proszku reaktywnego ze stanu techniki).

W mieszankach A i B dodano winian potasu w ilości 0,07% całkowitego ciężaru proszków reaktywnych (alfa półwodny siarczan wapnia, cement portlandzki typu III, krzemionka pylista i wapno) celem opóźnienia wiązania zawiesiny.

Do mieszanki C dodano środek regulujący wiązanie na bazie kwasu oksykarboksylowego (z Denki Kagaku Kogya Co., Ltd.) w ilości 0,80% całkowitego ciężaru proszków reaktywnych (to jest cement portlandzki typu III, żużel i NSR). NSR jest znakomitą domieszką ściągającą, zawierającą glinian wapnia oraz nieorganiczny siarczan, wspomagające skrócenie całkowitego czasu wiązania).

Dla czterech kompozycji wskazanych w tablicy F.1. odlano płyty o wymiarach 0,91 x 1,52 m (3 x 5 stóp) z wykorzystaniem procesu natryskiwania opisanego wcześniej. Wszystkie płyty zawierały mające długość 40 mm (157 cala) odporne na alkalia włókna szklane rozprowadzone losowo w płaszczyźnie XY. Odlane płyty okryto arkuszami z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na jeden tydzień. Po tym jednym tygodniu płyty wyjęto z form i przycięto na próbki o wymiarach 101,6 x 304,8 mm (4 x 12 cali) celem określenia wytrzymałości na zginanie.

Próbki każdej z płyt podzielono na sześć zestawów. Próbki wiązały w wilgotnych workach z tworzywa sztucznego przez 28 dni, a następnie były suszone w piecu w temperaturze 55°C (131°F) przez cztery dni. Próbki z pierwszego zestawu testowano na zginanie (ASTM C 947) po wyjęciu ich z pieca. Odpowiednie wyniki podano w tablicy F.2. Zachowa nie się wysuszonych płyt było podobne. Próbki z pozostał ych pięciu ze stawów zatrzymano do okreś lenia wytrzymał o ści na zginanie po przy spieszonym postarzeniu do odpowiednio 7, 14, 21, 56 i 112 dni.

Celem przyspieszenia procesu starzenia się, próbki o wymiarach 101,6 x 304,8 mm (4 x 12 cali) zanurzano w wodzie o temperaturze 60°C (140°F) na maksymalnie 112 dni. Próbki wyjmowano w różnych odstępach czasowych i testowano umowną wytrzymałość na zginanie oraz maksymalne ugięcie w teś cie na zginanie (ASTM C 947). Maksymalne ugięcie w teście na zginanie jest okreś lane jako przemieszczenia punktu obciążenia próbki, odpowiadające szczytowi obciążenia. Dla próbek należących do mieszanki D, nie przeprowadzono testu przyspieszonego starzenia po 112 dniach.

PL 204 906 B1

Wyniki zachowania umownej wytrzymałości na zginanie (wytrzymałości na zginanie) pokazano na fig. 1A. Wydać, że właściwości płyt zawierających mieszanki proszku reaktywnego według wynalazku (Mieszanki A i B) były zasadniczo lepsze w porównaniu z płytami wykonany mi z wykorzystaniem mieszanek proszków reaktywnych ze stanu techniki.

Płyty według wynalazku zachowały ponad 80% swej początkowej wytrzymałości pod koniec procesu przyspieszonego starzenia się po 112 dniach. Z drugiej strony, płyta z mieszanką proszku reaktywnego Nippon ze stanu techniki (mieszanka C) utraciła niemal 50% swojej początkowej wytrzymałości przed upływem 28 dni przyspieszonego starzenia się. Podobnie, płyta z mieszanką ze stanu techniki zawierającą cement portlandzki i krzemionka pylista (mieszanka D) utraciła niemal 60% swej początkowej wytrzymałości w niespełna 28 dni przyspieszonego starzenia się. Wyniki zachowania maksymalnego ugięcia pokazano na fig. 1B. I tu ponownie należy zauważyć, że właściwości płyt zawierających mieszanki proszków reaktywnych według wynalazku (mieszanki A i B) były zasadniczo lepsze od płyt wykonanych z wykorzystaniem mieszanek proszków reaktywnych ze stanu techniki. Płyty według wynalazku zachowały ponad 80% swego początkowego ugięcia pod koniec procesu przyspieszonego starzenia się trwającego 112 dni. Z drugiej strony, płyty wykonane z wy korzystaniem mieszanek proszków reaktywnych ze stanu techniki (mieszanki C i D) stały się niezwykle kruche i zachował y jedynie okoł o 20% swego począ tkowego ugię cia pod koniec 28 dni przyspieszonego starzenia się. Z tych wyników można wnioskować, że płyty według wynalazku zachowują swoją wytrzymałość i plastyczność w miarę starzenia się, w przeciwieństwie do płyt wykonanych z wykorzystaniem mieszanek proszków reaktywnych ze stanu techniki.

T a b l i c a F.1.

Składnik	Proporcja wagowa (%)
Miesz. A	Miesz. B	Miesz. C	Miesz. D
Alfa półwodny siarczan wapnia⁽¹⁾	24,1	23,7	-	-
Cement portlandzki typu 111(²)	12,1	11,8	16,5	31,0
Krzemionka pylista⁽³⁾	5,0	-	-	3,5
Metakaolin⁽⁴⁾	-	4,9	-	-
Wapno hydratyzowane	0,4	0,4	-	-
NSR (Nippon⁾⁽⁵⁾	-	-	8,2	-
Żużel hutniczy (Nippon)⁽⁶⁾	-	-	16,5	-
Mikrosfery ceramiczne(7) (Extendospheres-SG)	27,8	27,4	27,6	27,5
Superplastyfikator⁽⁸⁾	1,8	1,8	1,8	1,5
Woda	22,1	23,4	21,9	24,3
Odporne na alkalia włókna szklane⁽⁹⁾	6,7	6,6	7,5	12,2

⁽¹⁾ USG Company ⁽²⁾ Blue Circle Cement ⁽³⁾ Elkern Materials, Inc.

⁽⁴⁾ Engelhard Corporation ⁽⁵⁾ Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd ⁽⁶⁾ Lone Star Industries ⁽⁷⁾ PQ Corporation ⁽⁸⁾ Geo Specialty Chemicals ⁽⁹⁾ Nippon Electric Glass Co., Ltd.

PL 204 906 B1

T a b l i c a F.2.

Typ płyty	Objętość włókien (%)	Wytrzymałość na zginanie kg/cm² (psi)	Maks. ugięcie mm (cale)
Mieszanka A	2,86	231,1 (3287)	11,53 (0,454)
Mieszanka B	2,63	190,1 (2704)	9,88 (0,389 )
Mieszanka C	3,10	200,2 (2848)	12,06 (0,475
Mieszanka d	5,40	271,6 (3863)	10,52 (0,,414)

P r z y k ł a d 7

Płytę według wynalazku wykonano zgodnie z przykładem 1, nadając jej wymiary 81,3 na 121,9 mm (32 na 48 cali) oraz grubość 12,7 mm (0,5 cala). Płytę testowano zgodnie ze zmodyfikowaną wersję ASTM E 72, celem określenia wytrzymałości na ścinanie (lub wytrzymałość przy podparciu). Testowano inne płyty mające te same wymiary, z zastosowaniem tej samej procedury, za wyjątkiem tego, że płyta o ukierunkowanych włóknach płaskich (OSB), płyta ze sklejki i płyta według wynalazku były przybijane gwoźdźmi 8d na środkach 152 mm (6 calowych) słupków pośrednich rozmieszczonych, co 304 mm (12 cali) natomiast płytę cementową Durock® (US Gypsum Company) przybito na środkach 203,2 mm (8 calowych) zarówno pośrednich jak i słupkach obwodowych.

Płyty ze sklejki i Durock® testowano przy orientacji włókien zarówno równoległej jak i prostopadłej do działającej na nie siły. Płyta według wynalazku zawierała sypkie włókna szklane o długości 40 mm (1,57 cala) przy nominalnej objętości włókien wynoszącej 3%. Płytę testowano w stanie suchym przy postarzeniu o 28 dni. Inne płyty również były w stanie suchym podczas testów.

Wyniki testu na wytrzymałość przy podparciu (ścinanie) pokazano w wykresie kolumnowym na fig. 2. Lepsze właściwości płyty według wynalazku są ewidentne, w szczególności w porównaniu z obciążoną płytą cementową Durock®.

P r z y k ł a d 8

Próbki płyty według wynalazku, płyty Durock® Exterior Cement Board, płyty OSB oraz płyty ze sklejki testowano na odporność na pleśń i gnicie według ASTM G 21. Wyniki podane w tablicy G wyraźnie pokazują, że płyta według wynalazku nie powoduje żadnego narastania pleśni. Z drugiej strony, płyty OSB oraz płyty ze sklejki mają wyjątkowo niską odporność na pleśń i gnicie.

T a b l i c a G

Typ płyty	Rozwój pleśni (wyniki po 28 dniach)
Durock® Exterior Cement Board	0
Płyta według wynalazku	0
Płyta OSB	4
Płyta ze sklejki	4

P r z y k ł a d 9

Sześć płyt grubości 12,7 mm (pół cala) zawierających różne ilości mikrosfer ceramicznych i mikrosfer polimerowych oraz mających stałą gęstość odlewano zgodnie ze sposobem i procedurą opisanymi wcześniej. Proporcje sześciu mieszanek podano w Tablicy H. Wszystkie mieszanki zawierały 0,07% wag., winianu potasu w odniesieniu do całkowite go ciężaru proszków reaktywnych (uprzednio określone) celem opóźniania wiązania zawiesiny. Wszystkie płyty zawierały włókna szklane o długości 40 mm (1,57 cala) losowo rozprowadzone w płaszczyźnie XY. Zastosowanymi mikrosferami ceramicznymi były Extendospheres-SG wytwarzane przez The PQ Corporation, a mikrosferami polimerowymi były Dualite MS 7000 wytwarzane przez Pierce & Stevens Corporation. W tablicy H pokazano również, że proporcja woda do proszku reaktywnego zmniejsza się ze wzrostem zawartości mikrosfer polimerowych. Płyty owijano arkuszem z tworzywa sztucznego i zostawiano do związania na 28 dni. Następnie próbki do gięcia o wymiarach 101,6 x 304,8 mm (4 cale na 12 cali) wycinano i suszono w piecu utrzymywanym w temperaturze wynoszą cej 55°C (131°F)przez 4 dni. Pięć próbek gię tych testowano wkrótce po suszeniu w piecu (28 dni Suche po Piecu), a resztę testowano po namoczeniu w wodzie przez 48 godzin (28 dni Mokre). Test na gię cie prze prowadzano wedł ug ASTM C947.

PL 204 906 B1

Wyniki dla różnych mieszanek porównano w tablicy G. Z wyników tych wynika ewidentnie, że po suszeniu w piecu wytrzymałość na gięcie zwiększa się ze zwiększeniem zawartości mikrosfer polimerowych w mieszance. Zaobserwowany wzrost jest przede wszystkim przypisywany poprawionej interakcji pomiędzy włók nami a fazą ciągłą. Zatem przykład ten wskazuje, że dla korzystnego za kresie mikrosfer polimerowych wytrzymałość na zginanie w stanie suchym kompozytu zostaje zwiększona.

T a b l i c a H

Składnik⁰)	Proporcja wagowa (%) Mieszanka
1	2	3	4	5	6
Alfa półwodny siarczan wapnia	24,0	24,8	25,5	26,3	26,8	28,4
Cement portlandzki typu III	12,0	12,4	12,8	13,2	13,4	14,2
Krzemionka pylista	5,0	5,1	5,3	5,4	5,6	5,9
Wapno hydratyzowane	0,4	0,4	0,4	0,5	0,5	0,5
Mikrosfery ceramiczne (Extendospheres-SG)	27,7	26,1	24,4	22,8	21,7	19,1
Mikrosfery polimerowe (Dualite MS 7000)(2)	0,0	0,1	0,3	0,5	0,6	0,7
Superplastyfikator	1,8	1,9	1,9	2,0	2,0	1,5
Woda	22,0	22,1	22,2	22,4	22,3	22,5
Odporne na alkalia włókna szklane	7,1	7,1	7,2	7,2	7,1	7,2

⁽¹⁾ Źródło podane w tablicy F.1. ⁽²⁾ Pierce & Stevens Corporation

T a b l i c a I

Mieszanka nr	Gęstość (pcf) 28 dni, sucha	Wytrzymałość na zginanie kg/cm² (psi)
28 dni, sucha	28 dni, mokra
Mieszanka 1	65,3	222,1 (3159)	198,5 (2824)
Mieszanka 2	63,6	221,5 (3150)	203,2 (2890)
Mieszanka 3	64,6	237,8 (3383)	189,1 (2690)
Mieszanka 4	65,8	248,0 (3528)	196,2 (2791)
Mieszanka 5	65,3	260,1 (3700)	200,1 2846)
Mieszanka 6	65,6	255,0 (3627)	198,7 (2827)

P r z y k ł a d 10

Odlano płytę z wykorzystaniem kompozycji mieszaniny pokazanej w tablicy J w procesie natryskiwania. Dodano winian potasu w ilości 0,07% wag., Proszków reaktywnych celem opóźnienia wiązania zawiesiny. Mierzona gęstość zawiesiny wynosiła 1118kg/m³ (69,8 funtów na stopę sześcienną). Płyta zawierała włókna szklane o długości 40 mm(1,57 cala) rozprowadzone losowo w płaszczyźnie XY. Odlaną płytę okryto arkuszem z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na jeden tydzień.

Po tym jednym tygodniu płytę wyjęto z formy i cięto na próbki o wymiarach 101,6 x 304,8 mm (4 x 12 cali) do testowania wytrzymałości na zginanie 152,4 x 154,4 mm (6 x 6 cali) do oceny wytrzymałości na wyciąganie gwoździ, a także 101,6 x 254 mm (4 x 10 cali) do oceny odporności na mocowanie boczne. Próbki podzielono na dwa zestawy. Próbki z pierwszego zestawu umieszczono w workach z tworzywa sztucznego i zostawiono do związania do uzyskania zestarzenia po 28 dniach w warunkach wilgotnych, a nastę pnie suszono przez 4 dni w piecu w temperaturze 55°C (131°F) przed testami. Suszone w piecu próbki okazały się mieć gęstość wynoszącą 1013 kg/m³ (63,3 funtów na stopę sześcienną). Wytrzymałość na zginanie mierzono według ASTM C 947 wynosiła 206 kg/cm²(2927 funtów na cal kwadratowy). Wytrzymałość mocowania bocznego dla śrub długości (1,5/8 cala) (41,28 mm) mierzona według zmodyfikowanej wersji ASTM D 1761, jak opisano przez R. Tuomi i W.

PL 204 906 B1

McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, lipiec 1978, wynosiła 246,5 kg (542,4 funtów). Wytrzymałość mocowania gwoźdźmi, mierzona według ASTM C 473 wynosiła 331,6 kg (729,6 funtów).

Próbki z drugiego zestawu umieszczono w workach z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na 28 dni w warunkach wilgotnych, następnie suszono przez 4 dni w piecu w temperaturze 55°C (131°F) a na koniec dalej zamaczano w wodzie przez 48 godzin przed testowaniem. Namoczone w wodzie próbki okazały się mieć gęstość wynoszącą 1162 kg/m³ (72,6 funtów na stopę sześcienną) wytrzymałość na zginanie równą 178,5 kg/cm² (2534 funtów na cal kwadratowy) wytrzymałość mocowania bocznego równą 206 kg (453,2 funtów oraz wytrzymałość mocowania gwoźdźmi równą 354 kg (779,5 funtów).

T a b l i c a J

Składnik⁽¹⁾	Proporcja wagowa (%)
Alfa półwodny siarczan wapnia	23,7
Cement portlandzki typu III	11,9
Krzemionka pylista	4,9
Wapno hydratyzowane	0,4
Mikrosfery ceramiczne (Extendospheres-SG)	27,4
Superplastyfikator	1,8
Woda	23,4
Odporne na alkalia włókna szklane	7,1

⁽¹⁾ Źródło podano w tablicy F.1.

P r z y k ł a d 11

Odlano płytę z wykorzystaniem kompozycji mieszanki wskazanej w tablicy K w procesie natryskiwania. Dla porównania z przykładem 10, gdy pucolaną była krzemionka pylista, pucolaną stosowaną w mieszance proszku reaktywnego do przygotowania płyty według tego przykładu był metakaolin. Dodano winian potasu w ilości wynoszącej 0,07% całkowitego ciężaru proszków reaktywnych, celem opóźnienia wiązania zawiesiny. Płyta zawierała włókna szklane o długości 40 mm (1,57 cala) rozprowadzone losowo w płaszczyźnie XY. Mierzona gęstość zawiesiny wynosiła 1081 kg/cm³ (67,5 funtów na stopę sześcienną). Odlaną płytę okryto arkuszem z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na jeden tydzień. Po tym jednym tygodniu płytę wyjęto z formy i pocięto na próbki o wymiarach 101,6 x 304,8 mm (4 x 12 cali) do oceny wytrzymałości na zginanie 152,4 x 152,4 mm (6 x 6 cali) do oceny odporności na wyciąganie gwoździ, a także 101,6 x 254 mm (4 x 10 cali) do oceny odporności na mocowanie boczne. Próbki podzielono na dwa zestawy. Próbki z pierwszego zestawu umieszczono w workach z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na 28 dni w warunkach wilgotnych, a następnie suszono przez 4 dni w piecu w temperaturze 55°C (137°F) przed testowaniem. Suszone w piecu próbki okazały się mieć gęstość wynoszącą 1019 kg/m³ (63,7 funtów na stopę sześcienną). Wytrzymałość na zginanie mierzona według ASTM C 947 wynosił 193,5 kg/m² (2747 funtów na cal kwadratowy) Wytrzymałość mocowania bocznego dla śrub długości 41,28 mm (1,5/8 cala), mierzona według zmodyfikowanej wersji ASTM D 1761 jak opisano przez R. Tuomi i W. McCutcheon, ASCE Structural Division Journal, lipiec 1978, wynosiła 258,7 kg (569,2 funtów). Wytrzymałość mocowania gwoźdźmi, mierzona według ASTM C 473 wynosiła 309,8 kg (681,6 funtów).

Próbki z drugiego zestawu umieszczono w workach z tworzywa sztucznego i pozostawiono do związania na 28 dni w warunkach wilgotnych, następnie suszono przez 4 dni w piecu w temperaturze 55°C (131°F) a na koniec zamaczano w wodzie przez 48 godzin przed testowaniem. Namoczone próbki okazały się mieć gęstość wynoszącą 1162 kg/m² (70 funtów na stopę sześcienną), wytrzymałość na zginanie równą 179,3 kg/m² (2545,5 funtów na cal kwadratowy), wytrzymałość mocowania bocznego równą 267,3 kg (588 funtów), oraz wytrzymałość mocowania gwoźdźmi równą 284 kg (625 funtów).

PL 204 906 B1

T a b l i c a K

Składnik'¹’	Proporcja wagowa (%)
Alfa półwodny siarczan wapnia	23,7
Cement portlandzki typu III	11,9
Metakaolin	4,9
Wapno hydratyzowane	0,4
Mikrosfery ceramiczne (Extendospheres-SG)	27,4
Superplastyfikator	1,8
Woda	23,4
Odporne na alkalia włókna szklane	6,5

(1)

Źródło podano w tablicy F.1.

P r z y k ł a d 12

Do zastosowań w podłogach, cechą pożądaną jest utworzenie kształtu połączenia na pióro i wpust na krawędziach płyty. Preferowany kształt połączenia na pióro i wpust zilustrowano na fig. 3. Połączenie na pióro i wpust zapewnia podparcie krawędzi płyty na złączu płyty z płytą ustawionym prostopadle do znajdującego się pod spodem szkieletu. Po łączenie na pióro i wpust ogranicza ruch różnicowy pomiędzy przylegającymi do siebie krawędziami płyt. W wyniku tego, spoina pomiędzy sąsiednimi płytami może być wykonana bez użycia zablokowania pod spodem, które byłoby w przeciwnym przypadku niezbędne stosownie do wymagań przepisów budowlanych. Połączenie na pióro i wpust wykonuje się poprzez wykonanie rowka w krawędzi jednej płyty oraz odpowiadającego mu występu (pióro) w sąsiedniej płycie, pasującego do rowka w pierwszej płycie. Dokładne wymiary profilu połączenia na pióro i wpust dla płyty grubości 19,1 mm (3/4 cala) zilustrowano na fig. 4. Połączenie na pióro i wpust może być także wykonywane w płytach o grubości 12,7 mm (1/2 cala) i 15,9 mm (5/8 cala). Połączenie na pióro i wpust może być wykonywane w płycie podczas odlewania poprzez ukształtowanie płyty w stanie mokrym, lub tez można wykonać profil połączenia na pióro i wpust po związaniu płyty i jej utwardzeniu, poprzez wycięcia profilu po łączenia na pióro i wpust frezarką. Płyty według wynalazku, ze względu na ich wytrzymałość, plastyczność i niewielki ciężar, mogą mieć profil połączenia na pióro i wpust na krawędziach, a które mogą być mocowane za pomocą gwoździ, śrub lub wkrętów z wykorzystaniem konwencjonalnych konstrukcyjnych elementów mocujących. Wzmocnione włóknami płyty cementowe ze stanu techniki były zbyt ciężkie lub kruche, by stosować krawędź połączenia na pióro i wpust, które może być mocowane konwencjonalnymi elementami mocującymi.

P r z y k ł a d 13

Podane poniżej wyniki testów ilustrują wpływ na podatność na przebijanie dodania mikrosfer polimerowych do płyty lub zwiększenia proporcji woda do proszku reaktywnego. Kompozycję wskazaną w tablicy L zastosowano do przygotowania płyt o grubości 12,7 mm (0,5 cala). Podatność na przebijanie określono poprzez wprowadzenie pięćdziesięciu gwoździ typu 8-penny (gwoździe typu ASTM F 1667-97 NLCMS) i zapisanie przeciętnej liczby uderzeń młotkiem, niezbędnych do wbicia każdego gwoździa, a także liczby zgiętych gwoździ, których nie udało się do końca wbić. Stwierdzono, że przeciętna liczba uderzeń młotkiem została zmniejszona w przypadku, gdy zastosowano wyższą proporcję woda do proszków reaktywnych lub też dodano mikrosfery polimerowe. Liczba zgiętych gwoździ znacząco spadła, co będzie widoczne w tablicy M poniżej.

T a b l i c a L

	Wzorzec	Wysokie w:c	Dualite 6%	Dualite 9%	Dualite 12%
1	2	3	4	5	6
Mikrosfery polimerowe, % obj. łącznie	0	0	6	9	12
w:c (woda : proszki reaktywne), % wag.,	0,561	0,65	0,522	0,505	0,489

PL 204 906 B1

Dalszy ciąg tablicy L

1	2	3	4	5	6
Cement portlandzki typ III, % wag.,	12,01	11,55	13,03	13,61	14,14
Krzemionka pylista (sucha), % wag.,	4,97	4,78	5,39	5,63	5,85
Ca(OH)2, % wag.,	0,41	0,4	0,45	0,47	0,49
Alfa półwodny siarczan wapnia, % wag.,	24,03	23,11	26,06	27,22	28,28
Superplastyfikator (Diloflo), % wag.,	1,82	1,75	1,98	2,07	2,15
Winian potasu, % wag.,	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03
Włókna szklane odp. na alkalia % wag	6,94	6,97	6,92	6,95	6,95
Sfery ceramiczne SG, % wag.,	27,76	26,69	23,64	21,17	18,99
Mikrosfery polimerowe Dualite, % wag.,	0	0	0,36	0,54	0,71
Domieszka zwykłej wody, % wag.,	22,02	24,72	22,13	22,32	22,41
Razem	99,99	100	99,99	100,01	100

T a b l i c a M

	Wzorzec	Wysokie w:c	Dualite 6%	Dualite 9%	Dualite 12%
Mikrosfery polimerowe, % obj. łącznie	0	0	6	9	12
Liczba uderzeń w gwóźdź (przeciętnie)	16	10	9	9	8
Zgięte gwoździe	29	5	11	4	3
Uszkodzenie płyty	brak	brak	brak	brak	brak
Stopień trudności	wysoki	średni	wysoki	średni	średni

Można również wywnioskować, że zwiększenie proporcji woda do proszków reaktywnych (porównaj dwie lewe kolumny) ma wpływ na po prawienie podatności na przebijanie. Zatem zwiększenie proporcji woda do proszków reaktywnych może być stosowane do zapewnienia poprawy możliwej do uzyskania przy sferach polimerowych. Alternatywnie, można łączyć oba te zabiegi, jeżeli jest to pożądane.

Chociaż przedmiotowy wynalazek został opisany w odniesieniu do jednego lub więcej szczególnych przykładów wykonania, specjaliści w tej dziedzinie stwierdzą, że można w nim dokonać wielu zmian bez odchodzenia od zakresu przedmiotowego wynalazku. Każdy z tych przykładów wykonania oraz ich wariantów jest rozważany jako wchodzący w zakres zastrzeganego wynalazku, który został przedstawiony w podanych dalej zastrzeżeniach.

Claims

1. Wzmacniana, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej, znamienna tym, że zawiera fazę ciągłą otrzymaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna i 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi i zawiera równomiernie rozprowadzone mikrosfery ceramiczne, przy czym wymienione sfery mają przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikrometrów.

2. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera 35 do 58% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 17% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 34 do 49% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

PL 204 906 B1

3. Płyta według zastrz. 2, znamienna tym, ż e zawiera 49 do 56% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 7 do 12% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 35 do 42% wag., wymienionych mikrosfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

4. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera ponadto rozprowadzone równomiernie sfery polimerowe o przeciętnej średnicy wynoszącej około 10 do 350 mikrometrów.

5. Płyta według zastrz. 4, znamienna tym, ż e zawiera 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych sfer ceramicznych i maksymalnie do 1,0% wag., wymienionych sfer polimerowych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

6. Płyta według zastrz. 5, znamienna tym, ż e zawiera 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 25 do 35% wag., wymienionych sfer ceramicznych oraz 0,5 do 0,8% wag., wymienionych sfer polimerowych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

7. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniona płyta ma grubość około 6,3 do 25,4 mm.

8 Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienione sfery ceramiczne są puste w środku i zawierają okoł o 50 do 75% wag., krzemionki, oko ł o 15 do 40% wag., tlenku glinu, oraz maksymalnie do 35% wag., innych materiałów.

9. Pł yta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienione włókna szklane są pojedynczymi włóknami mającymi średnicę wynoszącą około 5 do 25 mikrometrów oraz długość wynoszącą około 6,3 do 76 mm.

10. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienioną aktywną pucolaną jest co najmniej jeden z materiałów z grupy obejmującej krzemionkę pylistą, metakaolin, mielony i granulowany żużel hutniczy oraz sproszkowany popiół lotny.

11. Płyta według zastrz. 10, znamienna tym, że aktywną pucolaną jest krzemionka pylista.

12. Płyta według zastrz. 10, znamienna tym, że aktywną pucolaną jest metakaolin.

13. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że jej krawędzie są ukształtowane tak, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust.

14. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że w wymienionej płycie proporcja wody do proszków reaktywnych wynosi od ponad 0,6/1 do 0,7/1.

15. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna.

16. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 45 do 65% wag., półwodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydraulicznego, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany.

17. Płyta według zastrz. 1, znamienna tym, że wymienionym cementem hydraulicznym jest cement portlandzki.

18. Wielowarstwowa płyta mająca rdzeń w postaci wzmacnianej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty zdolnej do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej znamienna tym, że stanowiąca rdzeń wzmacniana, lekka i stabilna wymiarowo płyta zdolna do opierania się obciążeniom ścinającym po zamocowaniu do ramy szkieletowej, zawiera fazę ciągłą otrzymaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna i 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie a wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami szklanymi i zawiera równomiernie rozprowadzone mikrosfery ceramiczne, przy czym wymienione sfery mają przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikrometrów, a wielowarstwowa płyta zawiera ponadto co najmniej jedną warstwę zewnętrzną, przy czym każda z wymienionych warstw zewnętrznych zawiera fazę ciągłą otrzymywaną po związaniu mieszaniny wodnej proszków reaktywnych zawierającej, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna oraz 2 do 25% wag., aktywnej pucolany, która to wymieniona faza ciągła jest równomiernie wzmocniona odpornymi na alkalia włóknami, przy czym wymieniona faza ciągła wymienionych warstw zewnętrznych ewentualnie zawiera sfery ceramiczne.

19. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione warstwy zewnętrzne zawierają ponadto 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, maksymalnie do 1,0% wag., wymienionych sfer polimerowych oraz 23 do 43% wag., wymienionych sfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

PL 204 906 B1

20. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione warstwy zewnętrzne zawierają ponadto 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 0,5 do 0,8% wag., wymienionych sfer polimerowych oraz 25 do 35% wag., wymienionych sfer ceramicznych, każdych w odniesieniu do składników suchych.

21. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione warstwy zewnętrzne mają grubość około 0,8 do 3,2 mm.

22. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione mikrosfery polimerowe są wykonane z co najmniej jednego materiału z grupy obejmującej poliakrylonitryl, polimetakrylonitryl, polichlorek winylu i polichlorek winylidenu, a także ewentualnie powleczone proszkami wybranymi z grupy obejmującej węglan wapnia, tlenek tytanu, mikę, krzemionkę i talk.

23. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że jej krawędzie są ukształtowane tak, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust.

24. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione warstwy zewnętrzne formuje się przez wiązanie mieszaniny wodnej wymienionych proszków reaktywnych, przy czym proporcja wody do proszków reaktywnych wynosi ponad 0,6/1 do 0,7/1.

25. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że rdzeń wymienionej płyty ma większą wytrzymałość niż wymienione warstwy zewnętrzne.

26. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna.

27. Wielowarstwowa płyta według zastrz. 18, znamienna tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 45 do 65% wag., półwodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydraulicznego, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany.

28. Sposób wytwarzania wzmacnianej, lekkiej i stabilnej wymiarowo płyty, znamienny tym, że obejmuje:

(a) przygotowanie zawiesiny wodnej, zawierającej proszki reaktywne obejmujące, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 75% wag., alfa półwodnego siarczanu wapnia, 20 do 55% wag., cementu hydraulicznego, 0,2 do 3,5% wag., wapna oraz 5 do 25% wag., aktywnej pucolany, a także puste w środku sfery ceramiczne mające przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 500 mikrometrów oraz 35 do 75% wag., wody, w odniesieniu do wymienionych proszków reaktywnych;

(b) osadzanie wymienionej zawiesiny z etapu (a) w formie płyty, do wytworzenia płyty, przy jednoczesnym łączeniu wymienionej zawiesiny z ciętymi, odpornymi na alkalia włóknami szklanymi, do wytworzenia łącznego depozytu zawierającego wymienione proszki reaktywne, włókna szklane, sfery ceramiczne plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

29. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymieniony, łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 35 do 58% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 17% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 34 do 49% wag., wymienionych sfer ceramicznych.

30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że wymieniony, łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 49 do 56% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 7 do 12% wag., wymienionych włókien szklanych oraz 35 do 42% wag., wymienionych sfer ceramicznych.

31. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że łączny depozyt zawiera ponadto równomiernie rozprowadzone sfery polimerowe mające przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 350 mikrometrów.

32. Sposób według zastrz. 31, znamienny tym, że wymieniony łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych sfer ceramicznych, oraz do 1,0% wag., wymienionych sfer polimerowych, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

33. Sposób według zastrz. 32, znamienny tym, że wymieniony łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 25 do 35% wag., wymienionych sfer ceramicznych, oraz 0,5 do 0,8% wag., wymienionych sfer polimerowych, plus 35 do 70% wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

34. Sposób według zastrz. 28 albo 31, znamienny tym, że obejmuje ponadto:

(c) nakładanie drugiego łącznego depozytu zawierającego, w odniesieniu do składników suchych, 42 do 68% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 5 do 15% wag., wymienionych włókien szklanych, 23 do 43% wag., wymienionych sfer ceramicznych, a także maksymalnie do 1,0% wag.,

PL 204 906 B1 sfer polimerowych mających przeciętną średnicę wynoszącą około 10 do 350 mikrometrów, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych, na co najmniej jedną powierzchnię zewnętrzną płyty wytworzonej w etapie (b).

35. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że wymieniony drugi łączny depozyt zawiera, w odniesieniu do składników suchych, 54 do 65% wag., wymienionych proszków reaktywnych, 6 do 10% wag., wymienionych włókien szklanych, 0,5 do 0,8% wag., wymienionych sfer polimerowych, a także 25 do 35% wag., wymienionych sfer ceramicznych, plus 35 do 70% wag., wody w odniesieniu do proszków reaktywnych.

36. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymienione sfery ceramiczne są puste w środku i zawierają około 50 do 75% wag., krzemionki, około 15 do 40% wag., tlenku glinu oraz maksymalnie do 35% wag., innych materiałów.

37. Sposób według zastrz. 31 albo 34, znamienny tym, że wymienione sfery polimerowe są puste w środku i są wykonane z co najmniej jednego materiału z grupy obejmującej poliakrylonitryl, polimetakrylonitryl, polichlorek winylu i polichlorek winylidenu, a także są ewentualnie powleczone proszkami wybranymi z grupy obejmującej węglan wapnia, tlenek tytanu, mikę, krzemionkę i talk.

38. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymienione włókna szklane są pojedynczymi włóknami mającymi średnicę wynoszącą około 5 do 25 mikrometrów i długość wynoszącą około 12 do 76 mm.

39. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymienioną aktywną pucolaną jest co najmniej jeden materiał z grupy obejmującej krzemionkę pylistą, metakaolin, zmielony i granulowany żużel hutniczy oraz sproszkowany popiół lotny.

40. Sposób według zastrz. 39, znamienny tym, że wymienioną aktywną pucolaną jest krzemionka pylista.

41. Sposób według zastrz. 39, znamienny tym, że wymienioną aktywną pucolaną jest metakaolin.

42. Sposób według zastrz. 28 albo 31, znamienny tym, że płyta jest tak kształtowana, by umożliwić konstrukcję połączenia na pióro i wpust.

43. Sposób według zastrz. 28, znamienny tym, że wymienionym cementem hydraulicznym jest cement portlandzki.

44. Sposób według zastrz. 28 albo 31, znamienny tym, że wymieniony łączny depozyt zawiera wodę i proszki reaktywne w proporcji wynoszącej od ponad 0,6/1 do 0,7/1.

45. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że wymieniony drugi łączny depozyt zawiera wodę i proszki reaktywne w proporcji wynoszącej od ponad 0,6/1 do 0,7/1.

46. Sposób według zastrz. 28, 31 albo 34, znamienny tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 0,2 do 3,5% wag., wapna.

47. Sposób według zastrz. 28, 31 albo 34, znamienny tym, że wymienione proszki reaktywne zawierają 45 do 65% wag., półwodnego siarczanu wapnia, 25 do 40% wag., cementu hydraulicznego, 0,75 do 1,25% wag., wapna oraz 10 do 15% wag., aktywnej pucolany.