TW201522029A - 石膏板 - Google Patents

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TW201522029A
TW201522029A TW103135395A TW103135395A TW201522029A TW 201522029 A TW201522029 A TW 201522029A TW 103135395 A TW103135395 A TW 103135395A TW 103135395 A TW103135395 A TW 103135395A TW 201522029 A TW201522029 A TW 201522029A
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Bangji Cao
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Cesar Chan
Scott Leckie
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United States Gypsum Co
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Abstract

本文描述一種複合板及一種生產複合板之方法，該板之耐火性提高。該板包含厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下之薄片。該複合板可為壁總成之一部分，該壁總成包含界定內部空腔之兩個板且薄片面向內部空腔。

Description

石膏板 相關申請案之交叉參考
本專利申請案主張2013年10月15日申請之美國非臨時專利申請案第14/054,649號的權益，所述專利申請案以引用之方式併入。
石膏產品可使用由至少水及灰泥形成之漿料來製造。灰泥為半水合硫酸鈣(CaSO4‧½H2O)，其與水反應以形成石膏，該石膏為二水合硫酸鈣(CaSO4‧2H2O)。結晶石膏中之兩個水分子以化學方式以常稱為「結晶水」之形式與硫酸鈣結合。
石膏壁板大體上為包含芯材104、表面薄片/襯墊106及背面薄片/襯墊108之複合板(圖1)。在壁板總成中，壁板之表面薄片114暴露於外部，而背面薄片116置放於由兩個壁板界定之空腔內部(圖2)。石膏壁板常用於室內牆壁及天花板之乾壁構造，且應能夠承受火及過量溫度。因此，使用使耐火性(fire endurance)/抗火性(fire resistance)最大化之規範來製造石膏壁板。
藉由板可承受標準耐火測試之時間段來量測石膏壁板之耐火性/抗火性。壁板之抗火性根據壁板避免溫度增加、火焰通過及結構性收縮之能力來加以分類。為使各個團體(包括建築公司、居住者及管理機構)在共同基礎上評估耐火性，將耐火測試總成分類為若干標準配置。一些常見總成包括由測試及認證機構Underwriters,Inc.(UL®)所界定之測試設計，該機構具有稱為U305、U419及U423之測試。
通常根據ASTM E119之要求進行標準耐火測試。在該等測試中，可基於壁總成顯示過量溫度上升或火焰通過或結構性收縮之時間來建立抗火性分類。當藉由未暴露表面上之若干熱電偶所量測的平均溫度增加超過環境溫度以上250℉時，或當任何單個熱電偶上升超過環境溫度以上325℉時，出現測試失敗。系統耐火性之持續時間不僅視用於該系統中之石膏板而定，且亦視許多其他因素而定，包括壁總成厚度、螺柱類型及間距、板大小、絕熱類型及其他。
儘管現有技術適用於擴展壁板耐火性及抗火性，但始終需要進一步改良。
在一個態樣中，本發明提供一種複合石膏板，其包含含有由至少水及灰泥形成之凝固石膏的芯材。石膏芯材以大體上均一厚度具有實質上平坦形狀，且將第一及第二板表面界定為相對關係。石膏芯材包含以黏結關係沿該第一板表面安置之薄片。薄片由厚度大於約0.014吋、導熱性小於約 0.1w/(m.k.)且塗覆於成品板之背側的材料製成。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
在另一個態樣中，本發明提供一種用於製造包含石膏芯材之複合石膏板的方法，其包含形成至少灰泥及水之混合物以製造灰泥漿料，將該灰泥漿料安置於兩個覆蓋片之間且形成平坦之相對均一層以產生板預成型體，在該漿料硬化至足以切割之後，將該連續板預成型體切割為預定尺寸之板，及使該板乾燥。至少一個覆蓋片(例如背面覆蓋片)之厚度大於約0.014吋且導熱性低於約0.1w/(m.k.)。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
在另一個態樣中，本發明提供一種複合石膏板，其包含安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材。該第二覆蓋片(例如背面覆蓋片)之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。當將該板安置於耐火性指數測試設備中且該第二覆蓋片(例如背面覆蓋片)面向該測試設備之門時，該板之耐火性指數(Fire Endurance Index；FEI)大於約50分鐘。
在另一個態樣中，藉由一種方法生產複合石膏板，該方法包含形成至少灰泥及水之混合物以製造漿料，將該漿料安置於兩個覆蓋片之間以形成板預成型體，在該漿料硬化至足以切割之後，將該板預成型體切割為預定尺寸之板，及使該板乾燥。至少一個覆蓋片(例如背面覆蓋片)之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.) 以下。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。當將該板安置於耐火性指數測試設備中且厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下之該覆蓋片面向測試設備之門時，該板之耐火性指數(FEI)大於約50分鐘。
在另一個態樣中，一種壁總成包含第一板，該第一板包含安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材，且該第一及第二覆蓋片將第一及第二板表面界定為相對關係。該第二覆蓋片(例如背面薄片)之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。第二板包含凝固石膏芯材，該凝固石膏芯材將第三及第四板表面界定為相對關係，且該第三及第四板表面各自視情況可與覆蓋片結合。該第一及第二板界定該壁總成之內部空腔，使得該第二覆蓋片面向內部空腔。
本發明之此等及其他優勢以及另外之本發明特徵將自以下描述而顯而易見。
100‧‧‧石膏壁板
104‧‧‧芯材
106‧‧‧表面薄片/襯墊
108‧‧‧背面薄片/襯墊
110‧‧‧螺柱
112‧‧‧芯材
114‧‧‧表面薄片
116‧‧‧背面薄片
118‧‧‧空腔
120‧‧‧虛線曲線
122‧‧‧實線曲線
124‧‧‧虛線曲線
126‧‧‧實線曲線
200‧‧‧測試系統
202‧‧‧馬弗爐
204‧‧‧罩殼
206‧‧‧腔室
208‧‧‧門
210‧‧‧熱源
212‧‧‧樣品
214‧‧‧間隙
215‧‧‧樣品背面
216‧‧‧隔片
218‧‧‧熱電偶
220‧‧‧資料獲取單元
222‧‧‧溫度感測器
224‧‧‧加熱器控制器
302‧‧‧實線
304‧‧‧虛線
306‧‧‧長虛線
308‧‧‧實線
310‧‧‧短虛線
312‧‧‧虛線曲線
314‧‧‧實線曲線
A‧‧‧資料點
B‧‧‧資料點
C‧‧‧資料點
D‧‧‧資料點
E‧‧‧相關性
圖1為顯示根據本發明之實施例的石膏複合板之橫截面的圖式。
圖2為顯示根據本發明之實施例的耐火測試期間之石膏壁板結構的圖式。
圖3為顯示根據本發明之實施例，用於測定壁板樣品之耐火性指數(FEI)的小型測試裝置之結構的圖式。
圖4為顯示根據本發明之實施例，在圖3中所說明之小型耐火測試期間所用之鍋爐的溫度概況(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
圖5為顯示根據本發明之實施例，在U419測試之耐火性(Y軸)與圖3小型測試之耐火性(X軸)之間相關性的線圖。
圖6為顯示根據本發明之實施例，在標準耐火測試期間實例1之壁板的空腔內部暴露壁板之表面溫度(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
圖7為顯示根據本發明之實施例，在標準耐火測試期間實例1之壁板的跨空腔溫度梯度(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
圖8為顯示根據本發明之實施例，在小型耐火測試期間實例2之壁板的壁板溫度(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
圖9為顯示根據本發明之實施例，在小型耐火測試期間實例3之壁板的壁板溫度(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
圖10為顯示根據本發明之實施例，在標準耐火測試期間實例4之壁板的未暴露表面溫度(Y軸)隨時間(X軸)變化的線圖。
本發明之實施例至少部分以以下出乎意料且未預期之發現為前提：向石膏芯材添加較厚薄片產生具有較高 耐火性之壁板。雖然覆蓋片可充當絕熱體，但預期向壁板中添加另外之可燃材料將產生耐火性較低之板。出乎意料地，發現包含厚度增加且導熱性較低之薄片的壁板可增加壁板之耐火性。一般而言，本發明之複合石膏板包含安置在第一覆蓋片(其可為表面薄片)與第二覆蓋片(其可為背面薄片)之間的凝固石膏芯材(例如包含凝固石膏之連鎖基質)。該第二覆蓋片(例如背面覆蓋片)之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。已發現另外之低導熱性材料在面向壁板總成之內部時有效降低通過壁板進入空腔且最終通過第二壁板之熱傳遞速率。此技術為使用例如，腐蝕性阻燃劑材料之已知阻燃方法的替代，且提供增加壁板耐火性的實用、有成本效益之方法。
在一些實施例中，石膏板為包含已由螺柱110連接之兩個複合物板之總成的一部分(圖2)。複合板自身可包含芯材112、表面薄片114及背面薄片116。背面薄片可置放在空腔118內部，以使得在壁總成外部起火期間，該背面薄片背向該火。換言之，火焰在達到背面薄片之前必須穿過表面薄片114及芯材112。背面薄片幫助增加壁板之耐熱性。另外之背面薄片層可降低暴露壁板背側之表面溫度，其延長壁板之耐火性且可限制潛在結構性破壞。
一般而言，當石膏壁板處於熱應力下時，熱能最初針對硫酸鈣結合之水分子的蒸發。彼等兩個水分子使得石膏針對熱量具有高度抗性。在達到215℉後，水分子離開，導致形成半水合硫酸鈣(CaSO4‧½H2O)。當溫度到達250℉時， 隨著石膏轉化為硫酸鈣硬石膏，失去殘餘水。兩個反應均為吸熱的，意謂隨著石膏自二水合物「煅燒」為硬石膏，其將吸收熱量。
隨著石膏經煅燒，水分子損失且由石膏佔據之體積不可避免地減少。體積收縮量可介於約5%-10%之範圍內且可受石膏中之雜質影響。石膏板收縮可能影響石膏板之耐火性。隨著壁板收縮，可能出現裂縫。此等裂縫允許熱量經由對流轉移，加速通過壁板之溫度上升。在一些情況下，未暴露壁之破裂可能允許火焰通過。因為金屬螺柱之不同膨脹可能使壁總成朝向起火側偏轉，所以鋼螺柱可能加重破裂。因此，暴露壁板受拉伸，有助於裂縫出現。各種芯材添加劑可幫助避免裂縫形成。此等添加劑包括短切玻璃纖維、蛭石及矽氧烷。短切玻璃纖維之存在有助於使由於收縮而產生之應力在壁板中均勻分佈，同時添加蛭石(其在加熱後膨脹)可幫助防止壁板收縮。一般而言，該等添加劑可幫助在起火期間維持壁板結構完整性。
在壁板測試總成中，熱量自鍋爐轉移至暴露板之表面。隨著暴露壁板之表面溫度增加，跨該板之溫度梯度增加。若壁板在耐火期間維持其結構完整性，則其有效地阻斷火焰及熱空氣通過。因此，熱傳遞之主要模式將為經由傳導。在此階段期間之熱傳遞速率將主要視壁板之導熱性而定。在壁總成中兩個壁板之間形成之空腔的內部，熱量可藉由對流及傳導自一個板轉移至另一個板。當空氣在空腔內部循環時發生對流。若將絕熱材料置放在空腔內部，則熱傳遞延遲。 當在壁總成中使用金屬螺柱時，因其導熱性相對高，大量熱量可經由該等螺柱轉移。當使用木材螺柱(諸如在測試總成U305中)時，空腔內部之熱傳遞可能減緩。
在不希望受理論束縛的情況下，咸信本發明之第二薄片(例如背面薄片)得低導熱性及親水性特徵為造成所觀測之耐火性增加的原因。當時發生起火，暴露壁板之暴露薄片可快速燒盡。然而，第二薄片(例如背面薄片)當面向壁板總成之空腔內部時可在石膏芯材上保持延長之時間段，是因為包含結晶水分子之該石膏芯材提供針對熱量之保護。低導熱性薄片之存在幫助增加暴露壁板針對熱傳遞之耐熱性。芯材及第二薄片可共同減緩通過壁板之熱傳遞。出乎意料地，已發現隨著第二薄片之厚度增加，由板提供之耐熱性增加，導致耐火性改良。另外，隨著水穿過板，自石膏芯材煅燒釋放之水可再吸附至親水性薄片上。使水離開將需要較多熱能，其可進一步減緩熱傳遞。以此方式，水可在起火期間保留在壁板中以延長其耐火性。對於環境側面(亦即壁總成遠離火之側面)的壁板，類似機制可幫助減緩熱傳遞。隨著溫度增加，暴露於火之板的第二薄片(例如背面薄片)最終將燒盡，但僅在其已延長壁板總成之耐火性之後燒盡。
為製備板，可在兩個薄片之間沈積呈漿料形式的至少灰泥及水之混合物以形成板預成型體。至少一個薄片(其可為背面薄片)可包含纖維素材料且具有低導熱性。一般而言，至少一個薄片之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。在一些實施例中，當厚度為5 / 8吋 時，板之乾基重量為2000lbs/MSF。在一些實施例中，藉由頂部及底部高密度黏結層來將覆蓋片黏結至凝固石膏芯材上。當芯材充分硬化時，將其切割為一或多個所需大小以形成個別石膏板。隨後可將板轉移至窯中且穿過該窯，該窯之溫度足以將該等板乾燥至所需水分水準。在一些實施例中，可使用任何適合之黏著劑(諸如3MTM Super 77TM黏著劑)藉由例如層合至第二薄片(例如背面薄片)之背面上來添加另外之薄片。當製造壁板時，此等較厚薄片可單獨或與其他耐火性添加劑及方法結合使用，在另一個實施例中，可藉由以下步驟來製得複合石膏板：形成至少灰泥及水之混合物以製造灰泥漿料；將該石膏灰泥漿料沈積在背面薄片上且形成平坦之相對均一層以產生板預成型體，其中至少一個薄片(例如背面覆蓋片)之厚度大於約0.014吋，導熱性低於約0.1/(m.k.)且其中當用於板總成中時該薄片安置於板背向火側面之背側上；在該漿料硬化至足以切割之後，將該連續板預成型體切割為預定尺寸之板；及使該板乾燥。
可使用本發明所描述之方法及系統來生產任何厚度之壁板。石膏板之典型厚度為½吋及5 / 8吋，但可介於¼吋至1吋之範圍內。總壁板厚度定義為例如第一薄片(若存在)、第二薄片(例如背面薄片)及石膏芯材之組合厚度。在本發明之實施例中，壁板厚度可如例如在表1A中所列。在該表中，「X」表示範圍「約[頂部列中對應值]至約[最左欄中對應值]」。所指示之值表示以吋為單位之板厚度(表1A)。為易於 呈現，應理解各值表示「約」該值。舉例而言，表1A中之第一個「X」為範圍「約0.59吋至約0.6吋」。表之範圍在起點與終點之間且包括起點及終點。
覆蓋片可包含纖維素纖維、玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或前述材料之組合。第二薄片可包含個別薄片或多個薄片。第二薄片之總厚度為至少約0.014吋。在一些實施例中，較佳存在較高厚度，例如，至少約0.015吋、至少約0.016吋、至少約0.017吋、至少約0.018吋、至少約0.019吋、至少約0.020吋、至少約0.021吋、至少約0.022吋或至少約0.023吋。更佳地，總第二薄片厚度介於約0.017吋至約0.023吋之範圍內。總第二薄片厚度是指與石膏板附接之各薄片厚度的總和。
在本發明之實施例中，薄片厚度可如例如在下表1B中所列。在該表中，「X」表示範圍「約[頂部列中對應值]至約[最左欄中對應值]」。所指示之值表示以吋為單位之薄片 厚度。為易於呈現，應理解各值表示「約」該值。舉例而言，表1B中之第一個「X」為範圍「約0.014吋至約0.015吋」。表之範圍在前述起點與終點之間且包括且包括前述起點及終點。
第二薄片之導熱性小於約0.1w/(m.k.)。更佳地，第二薄片之導熱性小於約0.05w/(m.k.)。在本發明之實施例中，薄片之導熱性可如例如在下表1C中所列。在該表中，「X」表示範圍「約[頂部列中對應值]至約[最左欄中對應值]」。所指示之值表示以w/(m.k.)為單位之導熱性。為易於呈現，應理解各值表示「約」該值。舉例而言，表1C中之第一個「X」為範圍「約0w/(m.k.)至約0.01w/(m.k.)」。表之範圍在前述起點與終點之間且包括且包括前述起點及終點。
在較佳實施例中，覆蓋片包含纖維素纖維。舉例而言，紙片(諸如馬尼拉紙(Manila paper)或牛皮紙(kraft paper))可用作背面薄片。適用之覆蓋片紙包括可自United States Gypsum Corporation,Chicago,IL.購得之7層馬尼拉紙(Manila 7-ply)及5層新聞用紙(News-Line 5-ply)；可自Caraustar,Newport,Ind.購得之3層灰背紙(Grey-Back 3-ply)及3層乳白色馬尼拉紙(Manila Ivory 3-ply)；及可自United States Gypsum Corporation,Chicago,Illinois購得之馬尼拉(Manila)重紙及MH馬尼拉(Manila)HT(高拉伸)紙。例示性覆蓋片紙為5層新聞用紙。另外，纖維素紙可包含任何其他材料或材料之組合。舉例而言，第二薄片可包含玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或前述材料之組合。本發明之第二薄片大體上為親水性的，意謂該薄片至少部分地能夠將水分子吸附在該薄片之表面上及/或將水分子吸收至該薄片中。
在其他實施例中，覆蓋片可「實質上無」玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或其混合物，其意謂該覆蓋片含有(i)按薄片重量計0重量%之該等玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或其混合物或無該等玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉其混合物，或含有(ii)無效量或(iii)不大量之玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或其混合物。如一般熟習此項技術者將瞭解的，無效量之一個實例為低於達成使用玻璃纖維、陶瓷纖維、礦棉或其混合物之預定目的之臨界量的量。如一般熟習此項技術者將瞭解的，不大量可為按灰泥重量計低於約5重量%，諸如低於約2重量%、低於約1重量%、低於約0.5重量%、低於約0.2重量%、低於約0.1重量%或低於約0.01重量%。然而，在替代性實施例中若需要，該等成分可包括在覆蓋片中。
三水合鋁(亦稱為三水合氧化鋁及水合氧化鋁)可因其結晶水或化合物水含量而增加石膏壁板之抗火性。在一些實施例中，可以按該薄片總重量計約5%至約30%之量添加ATH。ATH在室溫下通常極穩定。在介於約180℃與205℃之間的溫度以上，ATH通常進行吸熱分解且釋放水蒸氣。使該等ATH添加劑分解之熱量大於約1000焦耳/公克，且在一個實施例中為約1170焦耳/公克。在不受理論束縛的情況下，咸信ATH添加劑在加熱至高於205℃時根據以下方程式分解且以水蒸氣形式釋放大致35%之結晶水：Al(OH)3→Al2O3+3H2O。
包含高水含量之無機粒子(諸如ATH)的覆蓋片可增加石膏壁板之耐火性。在製造期間將無機化合物或化合 物之混合物併入薄片中。包含ATH之紙可藉由首先將纖維素纖維以約1%稠度稀釋於水中，隨後以預定比率與ATH粒子混合來製備。可將混合物傾入模具中，該模具底部可具有線網以排乾水。在排水之後，纖維及ATH粒子保留在線上。可將濕潤薄片轉移至吸墨紙上，且在約200℉-360℉下乾燥。
在一個實施例中，覆蓋片可包含充分賦予較高耐火性的任何適合之量的無機化合物或無機化合物之混合物。覆蓋片可包含具有高結晶水含量的任何無機化合物或無機化合物之混合物，或在加熱後釋放水之任何化合物。在一個較佳實施例中，無機化合物或無機化合物之總混合物在薄片中的量介於按該薄片重量計約0.1%至約30%之範圍內。用於薄片中之一或多種無機化合物可為任何適合之粒度或適合之粒度分佈。在本發明之實施例中，無機化合物或無機化合物之混合物(例如ATH)佔薄片總重量之百分比可如例如在下表1D中所列。在該表中，「X」表示範圍「約[頂部列中對應值]至約[最左欄中對應值]」。所指示之值表示無機化合物或無機化合物之混合物佔薄片總重量之百分比。為易於呈現，應理解各值表示「約」該值。舉例而言，表1D中之第一個「X」為範圍「約0重量%至約0.1重量%」。表之範圍在前述起點與終點之間且包括且包括前述起點及終點。
在一些實施例中，例如，小於約20μm之ATH粒子較佳，但任何適合來源或級別之ATH。舉例而言，ATH可自諸如Huber之商業供應商以商標名稱SB 432(10μm)或Hydral® 710(1μm)獲得。
在其他實施例中，覆蓋片可包含氫氧化鎂。在此等實施例中，氫氧化鎂添加劑之分解熱量在180℃下或180℃以上至205℃時較佳大於約1000焦耳/公克，諸如約1350焦耳/公克，在該等實施例中，可使用任何適合之氫氧化鎂，諸如可購自包括Akron,Ohio之Akrochem Corp.的供應商。
在其他實施例中，覆蓋片可「實質上無」諸如ATH、氫氧化鎂或其混合物之無機化合物，其意謂該覆蓋片含有(i)按薄片重量計0重量%的該等諸如ATH、氫氧化鎂或其混合物之無機化合物或無該等諸如ATH、氫氧化鎂或其混合物之無機化合物，或含有(ii)無效量或(iii)不大量的諸 如ATH、氫氧化鎂或其混合物之無機化合物。如一般熟習此項技術者將瞭解的，無效量之一個實例為低於達成使用諸如ATH、氫氧化鎂或其混合物之無機化合物的預定目的之臨界量的量。如一般熟習此項技術者將瞭解的，不大量可為按灰泥重量計低於約5重量%，諸如低於約2重量%、低於約1重量%、低於約0.5重量%、低於約0.2重量%、低於約0.1重量%或低於約0.01重量%。然而，在替代性實施例中若需要，該等成分可包括在覆蓋片中。
在其中芯材包夾在兩個薄片之間的實施例中，覆蓋片可包含相同材料或具有不同特性之材料。對於其中使用多個第二薄片之實施例，該多個薄片可包含相同材料或具有不同特性之材料。
可採用類似於在此項技術中所採用之彼等組合物及方法的組合物及方法來實踐本發明，以製備各種含凝固石膏之產品。在芯材中，用於形成結晶基質之灰泥(或煆石膏)組分通常包含來自天然或合成來源的半水合β硫酸鈣、水溶性硫酸鈣硬石膏、半水合α硫酸鈣或此等物質之任何或全部混合物，基本上由其組成或由其組成。在一些實施例中，灰泥可包括非石膏礦物質，諸如與石膏來源結合或在煅燒、加工及/或遞送期間添加的少量黏土或其他組分。
石膏芯材在本發明之實踐中可以習用量包含習知添加劑以賦予所需特性及促進製造，該等添加劑諸如適合之澱粉、水基泡沫、調平或非調平劑、凝固促進劑、凝固延遲劑、再煅燒抑制劑、黏合劑、黏著劑、分散助劑、增稠劑、 殺菌劑、殺真菌劑、pH調節劑、著色劑、補強材料、阻燃劑、防水劑、填充劑、尺寸強化劑及其混合物。另外，石膏芯材可包含諸如以下各者之添加劑：膦酸及/或膦酸鹽化合物、磷酸及/或磷酸鹽化合物、羧酸及/或羧酸鹽化合物、硼酸及/或硼酸鹽化合物、及其混合物。
目前工業中之趨勢為開發重量較輕且密度較低之石膏壁板。低基本重量可藉由基於目標基本重量將灰泥漿料與預定量之泡沫混合來達成，其中第二薄片提供其中所揭示之耐火性。由於每單位體積之板含有的石膏較少，可供用於壁板之耐火性的結晶水較少。另外，收縮百分比可能隨著板密度降低而增加。兩個因素均使得通過耐火測試愈來愈難。本發明可為輕型石膏板提供高耐火性。在較佳實施例中，當厚度為約5 / 8吋時，板之基本重量小於約2000lbs/1000ft2。在其他較佳實施例中，當厚度為約5 / 8吋時，板之基本重量小於約1750lbs/1000ft2。在其中第二薄片提供如本文所揭示之耐火性的情況下，本發明之壁板可為任何基本重量。在根據本發明之輕型實施例中，採用發泡劑以在已知適用於製備發泡凝固石膏產品之凝固中產生空隙。許多該等發泡劑為人所熟知且可容易購得，例如自Ambler,Pa之GEO Specialty Chemicals。適用之發泡劑的進一步描述參見例如美國專利第4,676,835號、第5,158,612號、第5,240,639號及第5,643,510號，其與發泡劑相關且以引用之方式併入本文中。
在一些實施例中，灰泥漿料包含約2%-4%蛭石、約0.5%-5.0%澱粉、約0.2%-0.4%短切玻璃纖維股線、約 0.2%-3.0%研磨石膏粉末、約0.2%-2.0%磷酸化合物及約0.01%-0.1%分散劑。澱粉可為任何類型。舉例而言，澱粉可預膠凝化、在漿料中當場膠凝化或酸改質。
在一些實施例中，可使用根據本發明之原理形成的石膏板來構造符合Underwriters Laboratories,Inc.(UL®)總成(諸如U419、U305及U423)規範之總成。根據加熱曲線，諸如在ASTM E119程序(例如ASTM E119-09a)中所論述之彼等曲線，總成一側之表面可暴露於增加之溫度中持續一段時間。在測試期間監測鄰近總成經加熱之側面的溫度及在總成未加熱之側面表面處的溫度，以評估暴露之石膏板所經歷的溫度及經由總成傳遞至未暴露之板的熱量。總成中石膏板耐火效能的一種適用之指示劑(例如在ASTM E119耐火測試中所用的利用負載木材螺柱框架之彼等指示)論述於文章Shipp,P.H.及Yu,Q.,「Thermophysical Characterization of Type X Special Fire Resistant Gypsum Board」,Proceedings of the Fire and Materials 2011 Conference,San Francisco,2011年1月31日-2月2日，Interscience Communications Ltd.,London,UK，第417-426頁。文章論述承重木材框架壁總成之一系列大量E119耐火測試及其在E119耐火測試程序下之預期效能。美國專利第8,323,785號與ASTM E119相關且以引用之方式併入本文中。
在一些實施例中，當根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時，根據本發明之原理及根據U419總成之規範形成的石膏板之總成在存在或不存在空腔絕熱之情況 下的防火等級為至少約60分鐘。在一些實施例中，當根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時，根據本發明之原理及根據U305總成之規範形成的石膏板之總成的防火等級為至少約55分鐘。在一些實施例中，當根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時，根據本發明之原理及根據U305總成之規範形成的石膏板總成的防火等級為至少約60分鐘。在一些實施例中，當根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時，根據本發明之原理及根據U423總成之規範形成的石膏板之總成的防火等級為至少約60分鐘。
除常見測試方法之外，可使用小型耐火性指數(FEI)測試來分析本發明增加耐火性之效用。FEI測試為開發以作為典型大規模壁板測試之替代的小型測試設備及方法。耐火性等級通常藉由在認證耐火測試實驗室中對每一ASTM標準進行全尺寸(100ft2壁區域)耐火測試來獲得，其耗時、昂貴且不適合於台式研究及品質控制。
測試系統200之橫截面的示意圖顯示在圖3中。測試系統200包括具有形成鍋爐腔室206之罩殼204的馬弗爐202。可藉由門208閉合腔室206，且所述腔室內包括熱源210。熱源210可為任何已知類型之熱源，諸如燃料火焰燃燒器或電阻加熱器，其進行操作以在腔室206內產生大體上均勻分佈之溫度概況。
在圖3之說明中，顯示板樣品212在測試期間安置於鍋爐腔室206內。在所說明之實施例中，將樣品212垂直安裝於腔室206內離門開口一定偏移距離處，以使得在該 樣品212之背面215與門208面向烘箱之側面之間形成間隙214。將隔片216與彼此存在距離地安置於樣品212與門208之間，以模擬成品壁總成中隔開壁板之螺柱。儘管間隙214顯示為空的，但在替代性實施例中，間隙214可填充有壁絕熱材料。此外，金屬或木螺柱可用於代替隔片216。隔片可連接至樣品212，且在某些實施例中，其可連同樣品212一起經歷壓縮負載，以模擬承重壁。
在測試期間，將熱電偶218或其他溫度感測裝置緊密地連接至樣品之背面215。背面215比樣品之前表面厚。熱電偶218在離樣品212之表面較小距離處具有感測尖端。在替代性實施例中，感測尖端可觸碰樣品212或處於樣品212內。熱電偶218經組態以在測試期間感測樣品212之背面的表面溫度或接近表面之溫度。熱電偶218連接至資料獲取單元220，該資料獲取單元進行操作以向該熱電偶218提供功率、自該熱電偶接收指示樣品212之表面溫度的資訊、記錄溫度資訊，以及(視情況或藉助於電腦(未顯示))繪製溫度資訊隨時間之變化，或以其他方式數值地分析資訊。
當進行測試時，藉由恰當控制熱源210之強度，隨時間逐漸增加馬弗爐腔室206之溫度。在一個實施例中，安置鍋爐溫度感測器222以量測鍋爐腔室206之溫度、向加熱器控制器224提供指示該鍋爐腔室溫度之資訊，且(視情況)亦向資料獲取單元220提供該資訊。加熱器控制器224可基於由感測器222所提供之資訊以封閉迴路方式進行操作，以藉由恰當且自動地調節熱源210之強度來為腔室206 提供預定加熱概況。亦可視情況由資料獲取單元220記錄腔室206之溫度上升，以用於建立測試完整性。
鍋爐腔室之樣品加熱概況顯示於圖4之時間曲線圖中。如自曲線圖可見，在其中沿著縱軸繪製所需腔室溫度(℉)且沿橫軸繪製時間(分鐘)的情況下，在測試之約前43分鐘內遵循對數趨勢地將腔室206自約400℉的溫度逐漸加熱至約1,423℉之溫度，且在測試之剩餘部分內(在所說明之圖表中持續約1小時)維持於該溫度下。因此，如圖4之圖表上所標記的，經第一加熱時間段進行測試，且隨後經穩定時間段持續。
已確定測試期間，通過樣品212之熱傳遞(如由在樣品之背面215上所量測的表面溫度所搜集)伴隨且指示全尺寸耐火測試中通過壁板之預期熱傳遞。本質上，本文中所描述之測試測定通過樣品之熱傳遞速率。在一個實施例中，板之兩側上所獲得的溫度讀數可用於即時地估計通過板之熱傳遞速率。藉由比較不同產品之熱傳遞曲線並將該等曲線與其實際耐火測試結果相互關聯，能有利地實現對不同產品之耐火性效能的判斷及預測。在圖3中所示之測試設置中，將樣品尺寸選擇成尺寸為6.125"×6.625"且厚度為0.625"之矩形樣品。空腔214之深度為7/8"，且熱電偶218位於門208之幾何中心處，其中熱電偶218之感測探針自門208之內部表面沿樣品212之方向突出約11/16"。以此方式，熱電偶之尖端遠離表面表面3/16"。抵靠著樣品置放玻璃絨框架，以充當隔片216且將樣品保持在適當位置，同時亦密封門框架以 免熱量洩漏。對於半吋厚樣品，可將0.125"厚之金屬框架置放於樣品後方，以維持熱電偶與樣品之間的間隙，且保護剩餘測試設置。馬弗爐之控制器224設定成自200℃運行至773℃。馬弗爐前段處之實際溫度曲線顯示在圖4中。
測試提供具體板樣品之溫度-時間曲線。可自該曲線測定耐火性指數(FEI)。FEI定義為測試標本之背面在小型耐火測試中到達600℉所需之時間。繪製資料點A、B、C及D，且在FEI與來自U419全尺寸耐火測試之耐火性時間之間的相關性顯示在圖5中。耐火測試總成之其他設計(諸如U305及U423)可同樣自FEI外推。
在一些實施例中，本發明之複合石膏板的耐火性指數(FEI)大於52分鐘且比包含厚度小於約0.014吋之薄片的板大至少3分鐘。在一些實施例中，本發明之複合石膏板的耐火性指數(FEI)大於52分鐘且比包含厚度小於約0.014吋之薄片的板大至少4分鐘。
因此，在一個實施例中，複合石膏板包含含有由至少水及灰泥形成之凝固石膏的芯材，該芯材以大體上均一厚度具有實質上平坦形狀，該芯材將第一及第二板表面界定為相對關係。以黏結關係沿該第一板表面安置之薄片，該薄片由製成厚度大於約0.014吋、導熱性小於約0.1w/(m.k.)且塗覆於複合石膏板之背側的材料製成。當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
在另一個實施例中，該薄片之厚度為約0.017吋至約0.023吋。
在另一個實施例中，薄片包含纖維素纖維。
在另一個實施例中，薄片包含纖維素纖維、玻璃纖維、礦棉、陶瓷纖維或其混合物。
在另一個實施例中，該薄片進一步包含具有高結晶水含量的無機化合物或無機化合物之混合物。
在另一個實施例中，該無機化合物為按該薄片總重量計約0.1%至約30%。
在另一個實施例中，該無機化合物為三水合鋁。
在另一個實施例中，三水合鋁之為按該薄片總重量計約5%至約30%。
在另一個實施例中，該無機化合物為氫氧化鎂。
在另一個實施例中，在該薄片上使用黏著劑層合另外之薄片。
在另一個實施例中，當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約1750lbs/1000ft2。
在另一個實施例中，複合石膏板的耐火性指數(FEI)大於52分鐘且比包含至少一個厚度小於約0.014吋之覆蓋片的板大至少3分鐘。
在另一個實施例中，複合石膏板的耐火性指數(FEI)大於52分鐘且比包含至少一個厚度小於約0.014吋之覆蓋片的板大至少4分鐘。
在另一個實施例中，複合石膏板根據UL U305而建構為測試總成，且其在根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時的防火等級為至少約55分鐘。
在另一個實施例中，複合石膏板根據UL U305而建構為測試總成，且其在根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時的防火等級為至少約60分鐘。
在另一個實施例中，複合石膏板根據UL U419而建構為具有玻璃纖維絕熱之測試總成，且其在根據ASTM標準E119-09之時間-溫度曲線加熱時的防火等級為至少約60分鐘。
在另一個實施例中，一種用於製造包含芯材之複合石膏板的方法，其包含：(a)形成至少灰泥及水之混合物以製造灰泥漿料；(b)將該灰泥漿料安置於兩個覆蓋片之間且形成平坦之相對均一層以產生板預成型體；(c)在該漿料硬化至足以切割之後，將該連續板預成型體切割為預定尺寸之複合石膏板；及(d)使該複合石膏板乾燥。該兩個覆蓋片中之至少一者的厚度大於約0.014吋且導熱性低於約0.1w/(m.k.)。當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
在另一個實施例中，兩個覆蓋片中之至少一者包含纖維素纖維。
在另一個實施例中，兩個覆蓋片中之至少一者包含無機化合物或無機化合物之混合物。
在另一個實施例中，該無機化合物為三水合鋁。
在另一個實施例中，一種複合石膏板，其包含安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材。該第二覆蓋片之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1 w/(m.k.)以下。當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。當將該複合石膏板安置於具有熱源之耐火性指數測試設備中且該第二覆蓋片背向該耐火性指數測試設備之該熱源時，該複合石膏板之耐火性指數(Fire Endurance Index；FEI)大於約50分鐘。
在另一個實施例中，一種用於製造板之方法，該方法包含：(a)形成至少灰泥及水之混合物以製造漿料；(b)將該漿料安置於兩個覆蓋片之間以形成板預成型體；(c)在該漿料硬化至足以切割之後，將該板預成型體切割為預定尺寸之板；及(d)使該板乾燥。該兩個覆蓋片中之至少一者的厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。當將該板安置於具有熱源之耐火性指數測試設備中且厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下之該兩個覆蓋片中的至少一者背向該熱源時，該板之耐火性指數(FEI)大於約50分鐘。
在另一個實施例中，一種壁總成，其包含：第一板，該第一板包含安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材，且該第一及第二覆蓋片將第一及第二板表面界定為相對關係，該第二覆蓋片之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下。當厚度為約5 / 8吋時，該第一板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。第二板包含凝固石膏芯材，該凝固石膏芯材將第三及第四板表面界定為相對關係，且該第三及第四板表面各自視情況可與覆蓋片結合。該第一 及第二板界定該壁總成之內部空腔，該第一與第二板之間的該內部空腔使得該第二覆蓋片面向該內部空腔。
應注意，前述僅為實施例之實例。自本文中之全部描述顯而易見其他例示性實施例。一般技術者亦應理解，此等實施例中之每一者可以各種組合與本文中所提供之其他實施例一起使用。
以下實例進一步說明本發明，但當然不應解釋為以任何方式限制其範疇。
實例1-較厚薄片對跨空腔熱傳遞之影響
此實例展示薄片對空腔內無絕熱之U419測試總成跨空腔熱傳遞的影響。對於此等測試，監測及記錄空腔內部之暴露壁板表面得表面溫度及跨空腔之溫度梯度，其指示在測試期間通過板之熱傳遞。跨空腔之溫度梯度定義為在暴露板之背面薄片表面與非暴露板之背面薄片表面之間的溫度差異。因此，在全尺寸測試中使用U419之壁總成測試對照板(樣品A)及具有較厚薄片之板(樣品B)，其中較厚薄片面向內部空腔。在工廠中用表2中所列之添加劑及0.91之水比灰泥比率來生產板及薄片。樣品A及B具有厚度為0.011吋且基本重量為39lbs/1000ft2之纖維素紙。將另外一層厚度為0.011吋且基本重量為40lbs/1000ft2之纖維素紙薄片施用於樣品B上。樣品B之總薄片厚度為0.022吋且總薄片基本重量為79lbs/1000ft2。用於總成中之兩個板具有相同重量及組成。
根據ASTM E119-09加熱樣品。隨後在圖6及7中所示之圖表中繪製暴露於測試壁總成空腔內部之火中的壁板表面之溫度概況及跨空腔之溫度梯度。樣品A及B之溫度跡線顯示在圖6中，其中沿橫軸繪製時間且沿縱軸繪製各樣品之空腔溫度溫度。在圖6中，虛線曲線120表示對照(樣品A)之溫度跡線，而實線曲線122表示樣品B之溫度跡線。跨兩個樣品之溫度梯度顯示在圖7中。在圖7中，虛線曲線124表示對照(樣品A)之溫度梯度跡線，而實線曲線126表示包含較厚薄片之板(樣品B)的溫度梯度跡線。
此實例展示另外一層薄片之存在在對面向空腔之暴露壁板的背側進行測試期間有效地降低表面溫度，指示較慢熱傳遞速率。因為空腔之加熱側面的表面溫度降低，所以跨空腔之溫度梯度亦有效降低(圖7)。因此，在環境側面之壁板表面上達到失效溫度的時間延遲，其增加壁板總成之 耐火性。
實例2-薄片厚度對耐火性之影響
此實例展示薄片厚度對壁板耐火性之影響。使用上文與圖3相關描述之耐火性指數(FEI)小型測試裝置來測試對照板(樣品C)及具有較厚薄片之板(樣品D)。在工廠用表3中所列之添加劑、0.91之水比灰泥比率、0.617吋之厚度、1681lbs/1000ft2之基本重量及32.72lbs/ft3之密度來生產板(4ft×10ft)。該板具有厚度為0.012吋且基本重量為42lbs/1000ft2之纖維素紙。將板切割為6.625吋×6.125吋之樣品。為製造樣品D，使用3MTM Super 77TM黏著劑在該等切割板之一上層合另外一層厚度為0.011吋且基本重量為39lbs/1000ft2之纖維素薄片。在層合之後，樣品D之薄片的總厚度為0.023吋且基本重量為81lbs/1000ft2。所塗覆之黏著劑的量為大致3lbs/1000ft2。薄片之導熱性為0.05w/(m.k)。
在使板在環境條件下適應至少24小時之後，在小型裝置(圖3)中單獨測試該等板以測定其相應FEI值。覆蓋片面對該測試設備之門。兩個樣品中之每一者的溫度跡線顯示在圖8中，其中沿橫軸繪製時間且沿縱軸繪製各樣品背面之溫度。在圖8之圖表中，實線302表示對照(樣品C)之溫度跡線，虛線304表示樣品D之溫度跡線，且「FEI」線自315.6℃(600℉)之溫度水平延伸以標示兩個樣品之FEI。
如可自圖8之圖表計算的，對照樣品(樣品C)之耐火性指數為48.0分鐘，且樣品D為52.0分鐘。當向壁板中添加另外一層0.011吋厚度之纖維素薄片時，耐火性時間增加4.0分鐘。
實例3-包含ATH之薄片的耐火性
此實例展示使用包含無機添加劑之薄片對壁板耐火性之影響。另外，此實例說明無機粒度對壁板耐火性之影響。具體言之，使用無機化合物三水合鋁(ATH)作為添加劑。因此，使用耐火性指數(FEI)小型測試裝置(圖3)來測試對照板(樣品E)、包含粒度為約10μm之ATH的板(樣品F)及包含粒度為約1μm之ATH的板(樣品G)。
使用表3之添加劑、1.9之水比灰泥比率製備三個單獨的1ft×1ft石膏板樣品且使用實驗室澆鑄裝置來構造。用0.0161吋厚度及42.1lbs/1000ft2基本重量之纖維素薄片製得對照樣品(樣品E)。板之厚度為0.630吋且基本重量為1632lbs/1000ft2。使用0.0196吋厚度及51.6lbs/1000ft2基本重量之纖維素薄片製得樣品F，且該樣品包含16.34%粒 度為約10μm之ATH。該板之厚度為0.640吋且基本重量為1617lbs/1000ft2。粒度為10μm之ATH以商標名稱Hymod® SB 432購自Huber。使用0.0184吋厚度及52.3lbs/1000ft2基本重量之纖維素薄片生產樣品G，且該樣品包含17.49%粒度為約1μm之ATH。該板之厚度為0.638吋且基本重量為1631lbs/1000ft2。粒度為1μm之ATH以商標名稱Hydral® 710購自Huber。上述樣品E、F及G之薄片的導熱性全部為0.05w/(m.k)。
在澆鑄、乾燥及在環境條件下適應至少24小時之後，將板樣品切割為6.125吋×6.625吋之樣品。在使板在環境條件下再適應至少24小時之後，在小型裝置(圖3)中單獨測試該等板以測定其相應耐火性指數(FEI)，其中覆蓋片面對該測試設備之門。三個樣品中之每一者的溫度跡線均顯示在圖9中，其中沿橫軸繪製時間且沿縱軸繪製各樣品背面之溫度。在圖9之圖表中，長虛線306表示對照(樣品E)之溫度跡線，實線308表示包含具有ATH(10μm)之薄片的板(樣品F)的溫度跡線，且短虛線310表示包含具有ATH(1μm)之薄片的板(樣品G)的溫度跡線。
如可自圖9之圖表計算，對照(樣品E)之耐火性指數為57分鐘15秒，包含16.34%粒度為約10μm之ATH的樣品(樣品F)為60分鐘30秒，且包含17.49%粒度為約1μm之ATH的樣品(樣品G)為61分鐘40秒。與對照相比較，耐火性指數平均增加約3分鐘50秒。如圖9中所展示，當使用包含ATH之薄片時，溫度始終較低，指示較慢熱傳遞速率。 換言之，具有包含ATH之薄片的板(樣品F及G)的耐火性比包含不具有ATH之薄片的板(樣品E)高。此外，包含含有約1μm之ATH粒子之薄片的板(樣品G)的耐火性比包含含有約10μm之ATH粒子之薄片的板(樣品F)高。此實例展示包含ATH粒子之薄片可增加石膏壁板之耐火性。
實例4-U419測試總成之表面溫度
此實例說明面向壁板總成空腔之較厚薄片對空腔內無絕熱之U419總成設計(其中較厚薄片面向內部空腔)之耐火性的影響。因此，在標準U419耐火測試中測試對照樣品(樣品H)及具有面向空腔之較厚薄片的樣品(樣品I)。在工廠用表2中所列之添加劑、0.91之水比灰泥比率、0.620吋之厚度、1723lbs/1000ft2之基本重量及33.35lbs/ft3之密度來生產板及薄片。兩個板均配備有0.011吋厚度及40lbs/1000ft2基本重量之纖維素紙。為製造樣品I，使用3MTM Super 77TM黏著劑在現有板之一個表面上層合另外一層纖維素薄片。在樣品I層合之後，薄片之總厚度為0.022吋且基本重量為79lbs/1000ft2。所塗覆之黏著劑的量為大致3lbs/1000ft2。上述樣品H及I之薄片的導熱性為0.05w/(m.k)。用於總成中之兩個板具有相同重量及組成。
根據ASTM E119-09加熱100ft2之樣品區域。兩個樣品中之每一者的溫度跡線顯示在圖10中，其中沿橫軸繪製時間且沿縱軸繪製各樣品之非暴露薄片的溫度。在圖10中，虛線曲線312表示對照樣品(樣品H)之溫度跡線，且實線曲線314表示包含較厚薄片之板(樣品I)的溫度跡線。 基於測試條件，測定得到對照板(曲線312)之耐火性為49分53秒，而樣品I(曲線314)之耐火性為53分16秒。換言之，處理似乎使板耐久性增加約3分23秒。
此實例進一步展示如上文所述之較厚薄片增加石膏壁板之耐火性。另外，全尺寸測試之此等結果證實在實例2之小型測試中所觀測到的結果。
除非本文另外指示或與上下文明顯矛盾，否則在描述本發明之上下文中(尤其在以下申請專利範圍之上下文中)使用術語「一(a/an)」及「該」及「至少一」及類似參照物應解釋為涵蓋單數及複數兩者。除非本文另外指示或與上下文明顯矛盾，否則使用術語「至少一」後接一或多個項目之列表(例如「A及B中之至少一者(at least one of A and B)」)應解釋為意謂選自所列舉項目之一個項目(A或B)或所列舉項目之兩個或兩個以上的任何組合(A及B)。除非另外說明，否則術語「包含」、「具有」、「包括」及「含有」應解釋為開放式術語(亦即，意謂「包括(但不限於)」)。另外，在敍述「包含」(或其等效物)之所有位置，該「包含」視為併入有「基本上由......組成」及「由......組成」。因此一個實施例「包含」(一個或多個)要素支持實施例「基本上由所述要素組成」及「由所述要素組成」。在敍述「基本上由......組成」之所有位置，視為併入有「由......組成」。因此，實施例「基本上由(一個或多個)要素組成」支持實施例「由所述要素組成」。除非本文另外指示，否則本文中值範圍之列舉僅意欲充當單獨提及屬於該範圍內之各獨立值的簡寫方法， 且各獨立值併入本說明書中，如同在本文中單獨地敍述一般。除非本文另外指示或另外與上下文明顯矛盾，否則本文所描述之所有方法可以任何適合之次序進行。除非另外主張，否則使用本文所提供之任何及所有實例或例示性語言(例如，「諸如」)僅意欲較好地闡明本發明而不對本發明之範疇造成限制。本說明書中之語言均不應解釋為將任何未主張之要素指示為對實踐本發明而言必不可少。
本文描述本發明之較佳實施例，包括本發明人已知的用於進行本發明之最佳模式。在閱讀前文描述之後，彼等較佳實施例之變化對一般熟習此項技術者可變得顯而易見。本發明人期望熟習此項技術者適當時採用該等變化，且本發明人意欲以不同於本文中具體描述之方式來實踐本發明。因此，若適用法律允許，則本發明包括在隨附於本文之申請專利範圍中所陳述之標的物的所有修改及等效物。此外，除非本文另外指示或另外與上下文明顯矛盾，否則本發明涵蓋上述要素在其所有可能變化中之任何組合。
100‧‧‧石膏壁板
104‧‧‧芯材
106‧‧‧表面薄片/襯墊
108‧‧‧背面薄片/襯墊

Claims (10)

  1. 一種複合石膏板，其包含：包含由至少水及灰泥形成之凝固石膏的芯材，該芯材具有大體上均一厚度之實質上平面形狀，該芯材將第一及第二板表面界定為相對關係；以黏結關係沿該第一板表面安置之薄片，該薄片由厚度大於約0.014吋、導熱性小於約0.1w/(m.k.)且塗覆於複合石膏板之背側的材料製成；及當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
  2. 如請求項1之複合石膏板，其中該薄片之厚度為約0.017吋至約0.023吋。
  3. 如請求項1或2之複合石膏板，其中該薄片進一步包含具有高結晶水含量的無機化合物或無機化合物之混合物。
  4. 如請求項3之複合石膏板，其中該無機化合物為三水合鋁或氫氧化鎂。
  5. 如請求項3之複合石膏板，其中該無機化合物為以按該薄片總重量計約5%至約30%之量的三水合鋁。
  6. 如請求項1至5中任一項之複合石膏板，其中當厚度為約 5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約1750lbs/1000ft2。
  7. 一種用於製造包含芯材之複合石膏板的方法，其包含：形成至少灰泥及水之混合物以製造灰泥漿料，將該灰泥漿料安置於兩個覆蓋片之間且形成平坦之相對均一層以產生連續板預成型體，在該灰泥漿料硬化至足以切割之後，將該連續板預成型體切割為預定尺寸之複合石膏板，及使該複合石膏板乾燥；其中該兩個覆蓋片中之至少一者的厚度大於約0.014吋且導熱性低於約0.1w/(m.k.)；當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2。
  8. 一種複合石膏板，其包含：安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材；該第二覆蓋片之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下；當厚度為約5 / 8吋時，該複合石膏板之乾重小於約2000lbs/1000ft2；以使得當將該複合石膏板安置於具有熱源之耐火性指數測試設備中且該第二覆蓋片背向該耐火性指數測試設備之該熱源時，該複合石膏板之耐火性指數(Fire Endurance Index；FEI)大於約50分鐘。
  9. 一種用於製造板之方法，該方法包含：形成至少灰泥及水之混合物以製造漿料，將該漿料安置於兩個覆蓋片之間以形成板預成型體，在該漿料硬化至足以切割之後，將該板預成型體切割為預定尺寸之板，及使該板乾燥；該兩個覆蓋片中之至少一者的厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下；當厚度為約5 / 8吋時，該板之乾重小於約2000lbs/1000ft2；以使得當將該板安置於具有熱源之耐火性指數測試設備中且厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下之該兩個覆蓋片中的至少一者背向該熱源時，該板之耐火性指數(FEI)大於約50分鐘。
  10. 一種壁總成，其包含：第一板，該第一板包含安置於第一與第二覆蓋片之間的凝固石膏芯材，該第一及第二覆蓋片將第一及第二板表面界定為相對關係，該第二覆蓋片之厚度大於約0.014吋且導熱性為約0.1w/(m.k.)或0.1w/(m.k.)以下；當厚度為約5 / 8吋時，該第一板之乾重小於約2000lbs/1000ft2；第二板，該第二板包含凝固石膏芯材，該凝固石膏芯材將第三及第四板表面界定為相對關係，該第三及第四板表面各自視情況可與覆蓋片結合；及 該第一及第二板界定該壁總成之內部空腔，該第一與第二板之間的該內部空腔使得該第二覆蓋片面向該內部空腔。
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