TW201623753A - 具有增進固定強度之建築面板 - Google Patents
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Abstract
一種石膏製品，具有分佈於其中之第一聚合添加劑和第二聚合添加劑，其中第一聚合添加物為一合成聚合物，該第二聚合添加物為澱粉。 已經發現澱粉和合成聚合物的結合在石膏製品的製造和性能上可導致有以下一個或多個優點： •增加強度； •由於包含兩種添加物之灰泥漿料的流動性增加，更容易製造；及 •提高耐吸濕膨脹性。
Description
本發明係有關一種用於建築結構之面板，特別是關於一種能提供分隔區之面板，以供水槽、電視或散熱器固定之。
輕重量之面板，例如石膏板（如石膏材料之石膏板）、聚苯乙烯板與纖維板，一般在建築物中提供分隔區，在應用上的優點包含重量輕，且安裝迅速。
然而，在某些狀況中，如此輕重量之面板有一缺點，即強度不夠支撐設備（例如水槽、電視、散熱器、滅火器、架子及其他任何需與面板貼附之物）。在如此狀況裡，設備的重量會造成固定裝置（例如螺絲釘）從面板上脫落，使設備從此分隔區上掉離。
通常，此問題是以提供膠合板來增加面板的固定強度來解決。在此例中，膠合板是設於面板之一側，其與設備安裝在面板之另一側面彼此相對。膠合板可以增加強度，以保持一個或一個以上的固定裝置（例如螺絲釘）固定，進而將設備牢定於面板上。通常，膠合板位於分隔架構內，且石膏板固定於膠合板，使石膏板位於分隔架構外側。
或者使用另一種選擇，即提供金屬支撐裝置，其包含固定薄板、通道、金屬帶或金屬扣件。如同膠合板之狀況，金屬支撐裝置通常設於面板之一側，其與設備安裝在面板之另一側彼此相對，金屬支撐裝置接受並穩定固定裝置，例如固定螺絲釘，其能用於將設備安裝於面板上。
這些安裝方式有一些缺點，它們需要面板與額外的支撐元件就現場上彼此固定。此外，當使用金屬支撐裝置時，需要複數支撐裝置去支撐全組的固定裝置，以固定設備於面板上。因此，安裝程序不但耗時且昂貴。
再者，金屬支撐裝置或膠合板之附加會增加分隔區之重量與厚度，及/或造成腔壁空間的縮減。一般來說，膠合板必須被切割以改變尺寸，進而增加所需要的安裝時間，並可能導致粉末灰塵之釋放及有害成分的出現。
所以，需要提供一種改良式面板，其能保持固定裝置與支撐設備，且不需耗時之安裝過程。
本發明對於使用聚合添加物來強化石膏製品進行調查，另人驚奇的是，已經發現通過使用澱粉和合成聚合物的結合在石膏製品的製造和性能上可以達到某些優點。
因此，本發明的第一方面在於提供一種石膏製品，其包含分佈於其中的第一聚合添加物和第二聚合添加物，其中第一聚合物添加物是合成聚合物，而第二聚合添加物是澱粉。
已發現澱粉和合成聚合物的結合在石膏製品的製造和性能上可導致有以下一個或多個優點： · 增加強度； · 由於包含兩種添加物之灰泥漿料的流動性增加，更容易製造；及 · 提高耐吸濕膨脹性。
通常來說，第一聚合添加物的含量等於或大於第二聚合添加物。然而，在某些情況下，第一聚合添加物的含量相對於第一和第二聚合添加物的總量小於40％，也可能小於30％。
在一般情況下，第一和第二聚合添加物的總量相對於石膏為大於3重量百分比，較佳者為大於4重量百分比。通常來說，第一和第二聚合添加物的總量相對於石膏為小於15重量百分比，較佳者為小於13重量百分比。
較佳而言，澱粉的含量相對於石膏製品的重量為1.0％以上，較佳者為1.25重量百分比以上，更佳者為2.0重量百分比以上。
較佳而言，第一聚合添加物為聚乙酸乙烯。
澱粉例如可以源自於小麥、馬鈴薯、樹薯粉或玉米。較佳地，澱粉源自於玉米。在一些實施例中，澱粉為天然澱粉（即，未改質澱粉）。在其他實施例中，澱粉可以是改質性澱粉，例如，可使用酸解澱粉。
在一些實施例中，澱粉是替代式澱粉，例如可參考美國專利US7048794所揭露內容。替代式澱粉為經由化學反應將一個或多個羥基官能團予以取代之澱粉衍生物。一般來說，此程序包含澱粉或改質性澱粉之醚化作用或酯化作用，其係沿著澱粉聚合物的主幹附加醚或酯的連接。此程序不同於對澱粉之其他改質，例如氧化、酸解、交聯與預膠化，儘管這些程序也可以在於利用一種或多種之官能基進行取代的前或後，來應用在澱粉上。
替代式澱粉漿是作為一種高效能之黏結劑用於石膏板之無機相，例如石膏材質，以增加石膏板之核心強度。較佳地，由於澱粉在冷水中不易溶解，但在高溫形成、設定或乾燥化石膏板之過程中則會溶解，這被認為是通過限制澱粉之多餘的遷移，可使其保持在石膏板的核心中，以作為石膏結晶之黏結劑。
替代式澱粉也許包含羥乙基化、羥丙基化、與/或乙醯化之澱粉。較佳地，澱粉為羥乙基化澱粉。
澱粉可以為遷移式澱粉或非遷移式澱粉。非遷移式澱粉會將澱粉保留在石膏板之核心中，而不會遷移至石膏板之表面。相較之下，遷移式澱粉通常會遷移至石膏板之表面，從而達到提升石膏板之核心與表層紙（如有使用的話）的結合度之目的。
在本發明中所使用的一種非遷移式澱粉的例子可以是糊精。
較佳地，在澱粉的含量相對於石膏為至少3重量百分比之例子中，澱粉為遷移式澱粉。令人意外地，可以發現在這些相對高成份的澱粉，即使是遷移式澱粉也將以足夠量被保持在石膏板之核心中，而增強石膏板之固定強度。同時，遷移式澱粉可以幫助石膏板核心與表層紙（假如有使用的話）的結合度，故沒有必要在石膏板中包含多種澱粉。
在澱粉的含量相對於石膏為至少3重量百分比的程度之例子中，一般傾向澱粉為天然澱粉比預膠化澱粉為佳。在這些相對高成分之澱粉中，預膠化澱粉被認為是將多餘的黏度賦予給石膏漿料。
在其他例子中，澱粉可以為預膠化澱粉。
在一些實施例中，澱粉可以選用是在低於60℃時，具有低黏度（例如小於60厘泊/秒(cps)之博勒飛(Brookfield)黏度），另在70℃時，具有較高黏度（例如大於10000厘泊/秒(cps)之博勒飛(Brookfield)黏度）。如樣的澱粉請參考美國專利US8252110所揭露內容。這些澱粉具有一種流變學特性，即有強烈的溫度相依性：在低溫時，澱粉會在核心內擴散，以穿透晶間空隙。只要溫度大於60℃，澱粉的黏度會快速增加到非常高的值，以確保澱粉實際仍然在核心中，且不會遷移到核心/表面之介面。
在一些例子中，澱粉可以藉由將麵粉（例如，小麥粉）添加至灰泥漿料而摻入石膏製品。
較佳地，石膏製品包括嵌入其中的複數纖維。一般而言，纖維的含量相對於石膏為高於2重量百分比，較佳為高於3重量百分比。又一般而言，纖維的含量相對於石膏為低於10重量百分比，較佳為低於7重量百分比。一般情況，纖維是玻璃纖維。
較佳地，石膏製品實質上不含硼。硼添加物被認為表示在製造石膏產品的過程中存在有危害健康和安全的風險。
在一些實施例中，石膏製品為石膏板。一般情況，石膏板有表層紙，這些表層紙可同時包含纖維素纖維和玻璃纖維，因為這被認為會提高石膏板的耐火性。在其他情況下，石膏板可以具有墊子，其部分或完全嵌入石膏板的表面，例如，玻璃纖維墊。
在一些實施例中，石膏製品包含疏水性添加物，如矽油或蠟。
在一些實施例中，石膏製品可包含殺菌劑。
在一些實施例中，石膏製品可包含有抗收縮劑，例如非發泡蛭石、矽微粉、和/或黏土，以提高產品的耐火性。
一些實施例可包括泡沫或輕質骨料，如珍珠岩。這樣的添加物於本領域中已知用來製造具有可接受厚度的低密度板。
本發明將僅透過範例方式進行描述。
石膏材質之石膏板是使用下列所述方法來製備： 將灰泥和其它乾添加物稱重後，放到一個袋子中搖晃混合。將水和濕添加物稱重後，放到碗中。將纖維稱重後，加入放到碗中的濕添加物內，並使用電動攪拌器混合60秒。 將乾粉狀的添加物加入放到碗中的濕添加物，並使用電動攪拌機混合30秒。 將所得漿料夾入兩片紙襯墊之間，並使其水合，由混合時間測起進行25分鐘。然後，在烘箱中於160℃下乾燥1小時。 如此產生的石膏板為15公釐厚。
範例 1
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為6重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Mowilith S1）; · 澱粉的含量相對於灰泥為6重量百分比（澱粉可選用商品C Flex03408）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為3重量百分比。
範例 2
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為6重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）; · 澱粉的含量相對於灰泥為6重量百分比（澱粉可選用商品C Flex03408）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為3重量百分比。
範例 3
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為2.5重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為2.5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為5重量百分比。
範例 4
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為3.75重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為1.5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為5重量百分比。
範例 5
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為6.25重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Mowilith SI）； · 澱粉的含量相對於灰泥為6.25重量百分比（澱粉可選用來自Grain Processing Corporation公司的商品Coatmaster K57F）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為5重量百分比。
比較範例 1a
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥 · 澱粉的含量相對於灰泥為12重量百分比（澱粉可選用商品C Flex 03408）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為3重量百分比。
比較範例 3a
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 澱粉的含量相對於灰泥為5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為5重量百分比。
比較範例 5a
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 澱粉的含量相對於灰泥為12.5重量百分比（澱粉可選用來自Grain Processing Corporation公司的商品Coatmaster K57F）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為5重量百分比。
範例 6
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為6重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為0.5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為2重量百分比。
範例 7
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為0.5重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為6重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為2重量百分比。
範例 8
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為4.5重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為1.5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為2重量百分比。
範例 9
石膏材質之石膏板是由下列所述成分準備而成。 · 灰泥； · 聚乙酸乙烯的含量相對於灰泥為1.5重量百分比（聚乙酸乙酯可選用商品Vinamul 8481）； · 澱粉的含量相對於灰泥為4.5重量百分比（澱粉可選用商品Merifilm 102）; · 玻璃纖維的含量相對於灰泥為2重量百分比。
流動性
坍落直徑的測量，是作為用於石膏板製造中的灰泥漿料之流動性的指標。此程序的進行是符合英國標準EN13963。在對漿料進行機械振動之前先測量直徑。結果列示於表1。表 1
濕度膨脹
濕度膨脹的測量是根據ASTM D1037，從23℃及相對濕度50％的初始條件測量到20℃及相對濕度90％的最終條件。樣品長200公釐，且厚50公釐。結果列示於表2。表 2
螺釘拔出強度
螺釘拔出試驗的進行，是對於樣品測定100公釐，這100公釐是控制於23℃的溫度及50％的相對濕度下。將50公釐的單個螺紋木製螺釘插入到樣品中，並穿過定位在樣品表面上的金屬負載傳遞元件。負載傳遞元件的第一部分被配置在螺桿頭和樣品表面上，其第二部份被配置成與試驗機卡合，使得負載得以沿著螺釘的軸線施加到螺釘上。以1牛頓-公尺（Nm）的轉矩來扭緊螺釘。 再將樣品安裝在茲維克（Zwick）萬能試驗機，並使用10牛頓（N）的預負載沿著螺釘的軸線來施加到螺釘。隨後，藉由固定的十字頭速度設定為10公釐/分鐘，將負載增加，直到拔出螺釘後完成。 結果列示於表3。這些平均值，皆取自8個樣品。表 3
無
無
無
Claims (9)
- 一種石膏製品，包含分佈於其中之一第一聚合添加劑和一第二聚合添加劑，其中該第一聚合添加物為一合成聚合物，該第二聚合添加物為澱粉。
- 如請求項第1項所述之石膏製品，其中該第一聚合添加物的含量係等於或大於該第二聚合添加物。
- 如請求項第1或2項所述之石膏製品，其中該第一聚合添加物和該第二聚合添加物的總量相對於該石膏為3-20重量百分比的範圍。
- 如請求項第1-3項中任一項所述之石膏製品，其中該第一聚合添加物為聚乙酸乙烯。
- 如請求項第1-4項中任一項所述之石膏製品，其中該第二聚合添加物為澱粉。
- 如請求項第5項所述之石膏製品，其中該澱粉為乙基化澱粉。
- 如請求項第1-6項中任一項所述之石膏製品，其中該石膏製品具有嵌於其中之複數纖維。
- 如請求項第7項所述之石膏製品，其中該些纖維為玻璃纖維。
- 如請求項第7或8項所述之石膏製品，其中該些纖維的含量相對於該石膏為3-10重量百分比。
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