專利名稱：：防火石膏板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種石膏板產(chǎn)品和制造該石膏板產(chǎn)品的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種利用膨脹表層而具有改進(jìn)的防火性能的石膏板。
背景技術(shù)：
：石膏板是已經(jīng)使用多年的已知建筑產(chǎn)品。它們主要用作室內(nèi)墻壁和天花板產(chǎn)品，而且在一定程度上用作室外產(chǎn)品。包括硫酸鈣半水化合物和水的漿料(slurry)用于形成芯體，且在攪拌器下方移動(dòng)的紙面平裝板上連續(xù)沉積。第二紙面平裝板施加在其上且所成的組件形成板形。硫酸鈣半水化合物或灰泥與充足的水反應(yīng)以將半水化合物灰泥轉(zhuǎn)換成聯(lián)鎖(interlocking)二水硫酸韓晶體矩陣，使它凝固并變得堅(jiān)固。這樣形成的連續(xù)帶材在皮帶上傳輸直到煅燒石膏凝固，且之后該帶材被切割以形成所需長(zhǎng)度的板材，該板材被傳輸通過(guò)干燥爐以消除過(guò)多的濕氣。該二水化合物晶體中的化學(xué)結(jié)合水有利于該石膏板的耐火特性。當(dāng)暴露于熱或火中時(shí)，該二水合物轉(zhuǎn)變回半水化合物或甚至無(wú)水石膏的形式。水合作用的過(guò)量的水以蒸汽的形式被蒸餾出去。當(dāng)蒸汽釋放時(shí)，隨著來(lái)自火焰的熱能被用于推動(dòng)脫水反應(yīng)和蒸發(fā)水分，通過(guò)石膏板的熱傳遞被降低。較厚的石膏板比較薄的石膏板更加耐火，因?yàn)闊崃看┩甘喟宓恼麄€(gè)厚度以蒸餾全部晶體水需要花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間。結(jié)晶水的損失通常導(dǎo)致石膏的收縮。因?yàn)閾p失了大量晶體水，并且原始的緊密的聯(lián)鎖石膏矩陣被放松，該石膏產(chǎn)品在火焰下也變得非常脆并且失去了它的強(qiáng)度和完整性。由于收縮，在石膏板內(nèi)會(huì)形成很大的裂縫。收縮也引起在達(dá)緣接縫處的石膏板之間的開口放大。邊緣接縫的放大、大裂縫和其他開口使得熱量和熱氣加速傳遞通過(guò)該墻壁，且也使得火焰到達(dá)石膏板后面的木立筋(woodstud)而進(jìn)一步為火焰增加燃料。已知將特定纖維、礦石和/或無(wú)機(jī)微粒引入石膏芯體以改善石膏板的耐火性能。在美國(guó)專利No.4，647，486中教導(dǎo)了使用玻璃纖維保持石膏板強(qiáng)度和完整性。該專利也公開了將無(wú)水硫酸鈣II(calciumsulfateanhydriteII)加入到芯體漿料中以降低收縮。將膨脹(expandable)材料加入石膏芯體中也fi經(jīng)用作改善這些板的耐火性能的方法。當(dāng)該墻板在火焰面前加熱時(shí)，膨脹材料膨脹以至少部分代替所移除的水分。與非膨脹石膏芯體相比，這種墻板將花費(fèi)更多時(shí)間燒穿或形成大裂縫。但是，整個(gè)石膏芯體都使用膨脹材料是相對(duì)昂貴的且引起健康和環(huán)境問(wèn)題，因?yàn)樾枰罅繜o(wú)機(jī)添加劑用于均勻散布在整個(gè)石膏漿料中。將珍珠巖和/或蛭石添加到墻板中用于防火是本領(lǐng)域公知的。美國(guó)專利No.3，376，147公開了將珍珠巖和蛭石添加到石膏板材中。該參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了這些材料是可膨脹的并且當(dāng)暴露于火中時(shí)將膨脹。玻璃纖維也可選擇地添加到芯體復(fù)合物(composition)中。在美國(guó)專利No.3,462，341中描述了在具有增大的邊緣濃度的墻壁中的玻璃纖維的分布。美國(guó)專利No.5，601，888教導(dǎo)了石膏復(fù)合物的制造，該石膏復(fù)合物包括石膏、紙纖維和一個(gè)或更多個(gè)性能增強(qiáng)物質(zhì)，例如無(wú)機(jī)纖維、粘土、蛭石和聚合物粘合劑。這些參考文獻(xiàn)都沒(méi)有示出共同起作用以改善耐火性能的芯體和涂層的結(jié)合。墻壁或地板/天花板組件著火測(cè)試簡(jiǎn)單地測(cè)量該系統(tǒng)在標(biāo)準(zhǔn)ASTM(美國(guó)試驗(yàn)與材料學(xué)會(huì))E119測(cè)試程序中達(dá)到指定的限制標(biāo)準(zhǔn)所花費(fèi)的時(shí)間。對(duì)于墻壁組件，該限制標(biāo)準(zhǔn)定義為熱能通過(guò)墻壁的路徑，在墻壁的未暴露表面上超過(guò)所規(guī)定的溫升，在著火過(guò)程中該墻壁承載雙重設(shè)計(jì)載荷的能力(對(duì)于承重墻)，或水通過(guò)該組件射出。根據(jù)ASTMC36，按照ASTME119測(cè)試，當(dāng)應(yīng)用在承重木立筋墻壁的每個(gè)表面上的單層中時(shí)，5/8-英寸(16mm)厚X型板必須具備不小于一小時(shí)耐火等級(jí)。1/2-英寸(12mm)X型板在相同組件上必須具備45分鐘的耐火等級(jí)。第二類型的耐火石膏板，已知為類型C(增強(qiáng)的X型)，甚至提供更好的性能。除了玻璃纖維添加劑，C型板材還包括特殊礦物，該特殊礦物在加熱時(shí)膨脹，稍微彌補(bǔ)由于石膏熔化和脫水導(dǎo)致的板材收縮。這有助于增加石膏芯體的穩(wěn)定性，顯著增強(qiáng)板材的耐火性能。
發(fā)明內(nèi)容5本領(lǐng)域存在對(duì)具有改善的耐火性能而不需要大量典型膨脹材料的石膏板的需求。本領(lǐng)域也存在對(duì)能用于石膏板上的耐火層的需求，該石膏板膨脹以改善防火性能。具有包括石譽(yù)和高溫抗收縮材料的芯體的石膏板滿足這些和其他需求。所述芯體形成在具有至少二個(gè)相對(duì)表面和二個(gè)相對(duì)邊緣的板材內(nèi)。邊緣和/或表面至少之一涂覆膨脹層，該膨脹層包括具有高于芯體密度的石膏矩陣和膨脹或可擴(kuò)充材料。飾面材料覆蓋該膨脹層的至少一部分。連續(xù)形成多層板材的方法包括制造石膏漿料，然后將石膏漿料分成至少首級(jí)石膏漿料和次級(jí)石膏漿料。形成具有水和膨脹材料的添加劑漿料，然后加入到次級(jí)石膏漿料以制造覆蓋在整個(gè)或至少一部分飾面材料上的膨脹層漿料。首級(jí)石膏漿料分布在飾面材料上的首級(jí)石膏漿料和膨脹層漿料上以形成芯體?？蛇x擇地，另一層，邊緣涂層，被施加到膨脹層以用于附加防火。邊緣涂層包括第二膨脹材料。在著火過(guò)程中，邊緣涂層膨脹以密封相鄰石膏板之間的間隙。對(duì)于所用膨脹材料的數(shù)量，它增加到膨脹層而非芯體漿料，這更多地增加厚度，從而改善了耐火性能。如果期望相同的耐火性，可以降低該膨脹材料的膨脹材料數(shù)量，由此降低材料成本。降低加入石膏板的添加劑數(shù)量也降低了產(chǎn)品的整體重量。除了由于限制添加劑數(shù)量而節(jié)省成本，板材重量的降低也降低了運(yùn)輸成本并減少了搬運(yùn)或安裝板材的工人的疲勞。圖l是本發(fā)明石膏板和基底的剖視圖；和圖2是示出具有可選擇的邊緣涂層的本發(fā)明石膏板的剖視圖。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明包括多層石膏板，通常為IO，該多層石膏板包括芯體12，膨脹層14和飾面材料16。該板材的附加層或覆蓋層內(nèi)含物是可預(yù)料的。石膏板10包括至少二個(gè)相對(duì)表面20，22和二個(gè)相對(duì)邊緣24，26。在石膏板的制造過(guò)程中，芯體材料12的連續(xù)帶材被生產(chǎn)并切割形成單個(gè)板材，通常以30表示。每個(gè)板材30優(yōu)選地包括至少二組相對(duì)邊緣。有一組相對(duì)切割邊緣(未示出)，在該切割邊緣處板材30彼此分離，并且有一組相對(duì)最終(finished)邊緣24，26。該板材芯體12由首級(jí)石膏漿料制成，該首級(jí)石膏槳料包括硫酸鈣半水化合物，抗收縮材料和水。包括相同成分的次級(jí)漿料用于制造膨脹層14。每種成分的細(xì)節(jié)和在每種漿料中它們各自的數(shù)量將在下文更詳細(xì)描述。板材芯體12和膨脹層14的基本成分是石膏，也可稱為石膏粉(landplaster)，生石膏(termalba)或二水硫酸鈣。通過(guò)向灰泥中加水形成漿料以將石膏制成板材，灰泥也就是已知的熟石膏、煅燒石膏或硫酸鈣半水化合物。硫酸鈣半水化合物與水化合以形成二水硫酸鈣晶體的聯(lián)鎖矩陣。任何包括硫酸鈣半水化合物、無(wú)水硫酸鈣或包含它們兩者的煅燒石膏可用于任一漿料中。硫酸鈣半水化合物能產(chǎn)生至少二普通晶體類型，a和3類型。3硫酸鈣半水化合物通常用于石膏板板材中，但是也想到由a硫酸鈣半水化合物或ct和0半水化合物的混合物制成的板材也可用于本發(fā)明。e-煅燒灰泥是在首級(jí)和次級(jí)漿料中優(yōu)選的硫酸鈣半水化合物?？梢韵氲?，無(wú)水石膏被用作煅燒石膏的較少組分，優(yōu)選地在每種漿料中的量小于該煅燒石膏含量的重量20%。石膏復(fù)合物(gypsumcomposite)在它們的硅石含量和在沉積物中的可溶性鹽的數(shù)量和類型方面變化。這些沉積物通常不會(huì)在煅燒前移除，并且因此存在于硫酸鈣半水化合物中。一定的低熔點(diǎn)可溶性鹽的存在，特別是氯化物，降低了石膏復(fù)合物的熔點(diǎn)且能導(dǎo)致顯著的高溫收縮。石膏復(fù)合物的熔點(diǎn)降低已經(jīng)由SEM測(cè)試確定。石膏復(fù)合物中的可溶性鹽的高含量降低了石膏的熔點(diǎn)并且增加了石膏的收縮。優(yōu)選地，可溶性鹽的含量在重量上小于0.2%?；夷嗟牧硪黄谕匦允歉吖枋煞?，優(yōu)選硅石(silica)成分是粘土礦物例如高嶺土。在石膏復(fù)合物中具有高硅石成分的灰泥提高了熔點(diǎn)。這對(duì)于更好的耐火性是優(yōu)選的。高硅石硫酸鈣半水化合物的示例是高于1%重量的硅石或高于2%重量的粘土含量。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，芯體12和膨脹層14都包括干燥組份重量的至少50%的硫酸鈣半水化合物。更優(yōu)選地，芯體12包括M少60%重量的且甚至更優(yōu)選地包括70%—99%重量的硫酸鈣半水化合物。芯體12中灰泥的優(yōu)選數(shù)7量為基于干燥固體重量的大約70—大約90%重量。在重量百分比基礎(chǔ)上膨脹層14通常具有較少的灰泥，因?yàn)樗哂兄辽僖桓郊映煞??；跐{料中干燥固體的重量，膨脹層14中的灰泥量?jī)?yōu)選地為60%至大約90%。芯體12和膨脹層14的另一基本成分是高溫抗收縮材料。任何與其他組分相容并且不收縮的材料可用作抗收縮材料。大多數(shù)抗收縮材料是增加石膏復(fù)合物熔點(diǎn)以減少或防止高溫收縮的填充物。通過(guò)用少量這些填充物替換灰泥，與不具有這些填充物的凝固芯體相比，凝固芯體12收縮更少。抗收縮材料的示例包括玻璃纖維，玻璃或人造纖維，微硅粉，硅藻土和粘土例如高嶺土。許多高硅礦物質(zhì)降低石膏中的收縮。優(yōu)選地，出于成本考慮，芯體可以不具有膨脹材料。使用抗收縮材料的量是基于干燥成分重量的0.1%至大約3%。優(yōu)選的抗收縮材料是高嶺土。也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到不是全部玻璃纖維都是抗收縮的。僅抗收縮材料能用于該成分中。除了抗收縮材料，玻璃纖維(通常長(zhǎng)度為1/2"至3/4"且直徑10—16微米，熔點(diǎn)高于800oC)被加入到石膏芯體和膨脹層中以在兩飾面紙板在火中燒毀后將整個(gè)石膏板保持在一起(或保持完整性)。石膏芯體12和膨脹層14的第四基本成分是水。在石膏制品制造過(guò)程中，水是以液體存在的?；夷嗪涂故湛s材料被加入水以形成漿料。優(yōu)選地，水盡可能純凈以降低副反應(yīng)。如上所述，一定的鹽的存在能改變石膏的凝固速度和收縮趨勢(shì)。限制引入水中的鹽的數(shù)量將使得更容易控制產(chǎn)品的凝固時(shí)間和收縮。在本發(fā)明一些可選實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)添加劑被包括在首級(jí)石膏漿料，次級(jí)石膏漿料或兩者中。濃度記為已制成板材的每1000平方英尺(93m2)中的數(shù)量("MSF")。凝固延時(shí)劑(高達(dá)大約2lb./MSF)(高達(dá)大約9.7g/m2)或凝固加速劑(高達(dá)大約35lb./MSF)(高達(dá)大約170g/m2)被加入以改變水合作用發(fā)生的速率。"CSA"是一凝固加速劑，該凝固加速劑包括95%的硫酸鈣二水化合物與5%的糖和硼酸共研磨(co-ground)并且加熱到250°F(121°C)以使糖變成焦糖。CSA可從USG公司，Southard,0KPlant獲得，并且可根據(jù)作為參考并入在此的美國(guó)專利No.3，573，947制造。另外，芯體12和/或膨脹層14復(fù)合物可選擇地包括淀粉，例如預(yù)膠凝淀粉或酸改性淀粉。添加預(yù)膠凝淀粉增加了凝固和干燥石膏鑄件的強(qiáng)度且最小化或避免在增強(qiáng)的潮濕條件(例如，相對(duì)于對(duì)煅燒石膏的提高的水比率)下紙板層剝離的風(fēng)險(xiǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到生淀粉的預(yù)膠凝方法，例如，舉例來(lái)說(shuō)，在水中以至少大約185。F(85°C)的溫度蒸煮(cooking)生淀粉或其他方法。預(yù)膠凝淀粉的適當(dāng)示例包括，但不限于，可從BurgeMillingInc.商業(yè)獲得的PCF1000淀粉，和都可從ArcherDanielsMidlandCompany商業(yè)獲得的AMERIK0R818和HQMPREGEL淀粉。如果包括，預(yù)膠凝淀粉可以任何合適數(shù)量存在。例如，如果包括，預(yù)膠凝淀粉能加入到用于形成凝固石膏復(fù)合物的混合物中，使得它以凝固石膏復(fù)合物重量的大約0.5%至大約10%的數(shù)量存在。其他可選成分可用于將最終產(chǎn)品的芯體12和/或膨脹層14的一個(gè)或更多個(gè)特性改進(jìn)高達(dá)(upto)15lb./MSF(高達(dá)大約73g/m2)的紙纖維也加入到槳料。分散劑或表面活性劑是通常的用于改善漿料粘性或表面特性的添加劑?；撬彷?naphthalenesulfonate)是優(yōu)選的分散劑，例如來(lái)自GeoSpecialtyChemicals,Cleveland,OH的DIL0FL0W。優(yōu)選地，加入到芯體漿料的分散劑的數(shù)量高達(dá)16lb./MSF(高達(dá)78g/m2)。在下文更詳細(xì)描述的加入到石膏漿料中的乳化石蠟(waxemulsion)的數(shù)量高達(dá)20gal./MSF(0.81/m2)以改善最終石膏板材的耐水性。除了其他防腐劑之外，羥基吡錠硫酮鹽也是可使用的。當(dāng)羥基吡啶硫酮鹽(pyrithionesalt)與任何其他添加劑共同使用時(shí)，不存在已知的反作用。因此可以預(yù)料，當(dāng)與加入到石膏芯體漿料以改變凝固石膏芯體12的其他特性的任何添加劑組合時(shí)，可使用羥基吡啶硫酮鹽。在使用起泡劑以在凝固的含石膏產(chǎn)品中產(chǎn)生空隙從而提供更輕的重量的本發(fā)明實(shí)施例中，能在準(zhǔn)備起泡的凝固石膏產(chǎn)品中使用已知的任何傳統(tǒng)起泡劑。許多這種起泡劑是已知的且可以容易地在商業(yè)上獲得，例如從GEOSpecialtyChemicals,Ambler，PA獲得。泡沫和用于準(zhǔn)備起泡的石膏產(chǎn)品的優(yōu)選方法在作為參考并入在此的美國(guó)專利No.5，683，635中公開。如果使用起泡劑，泡沬優(yōu)選地單獨(dú)從石膏漿料產(chǎn)生。然后當(dāng)槳料排出漿料攪拌器時(shí)預(yù)先產(chǎn)生的泡沫注入漿料中。整體漿料從攪拌器排出。當(dāng)它排出時(shí)或在排出后立即將漿料分為至少兩部分。泡沫被泵入將會(huì)形成石膏芯體12的至少一漿料流中。然后漿料和泡沫流向下游移動(dòng)以變成石膏芯體12。在添加泡沫之后不需要額外的攪拌。隨著它通過(guò)軟管和管道移動(dòng)到網(wǎng)架(formingtable),泡沫和漿料9充分混合。在一些實(shí)施例中，三偏磷酸鹽化合物(trimetaphosphatecompound)被加入到用于制造芯體12和/或膨脹層14的石膏漿料中，以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度并降低凝固石膏的抗凹陷性能。優(yōu)選地，三偏磷酸鹽化合物銜濃度為基于煅燒石膏重量的約0.1%至約2.0%。包括三偏磷酸鹽化合物的石膏復(fù)合物在作為參考并入在此的美國(guó)專利No.6，342，284中公開。示例性三偏磷酸鹽包括三偏磷酸鈉，三偏磷酸鉀或三偏磷酸鋰鹽，這些可從Astaris，LLC.，St.Louis,MO.獲得。利用任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知方法制造漿料。在優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)結(jié)合干燥組分，例如硫酸鈣半水化合物和抗收縮材料，以制造每種槳料。如果存在潮濕組分的話，潮濕組分可直接加入水中。然后干燥組分加入到潮濕組分中，攪拌并以連續(xù)方式分配。可以預(yù)料在各自攪拌器中攪拌首級(jí)和次級(jí)漿料。但是，在其他實(shí)施例中，公共漿料被攪拌并在從攪拌器分配時(shí)分為首級(jí)漿料和次級(jí)漿料，因?yàn)榕蛎泴?4由次級(jí)石膏漿料制成，該次級(jí)石膏槳料與首級(jí)石膏芯體12中使用的非常相似。次級(jí)漿料可作為首級(jí)漿料的滑流(slipstream)而獲得，或者它可以是單獨(dú)組成的。當(dāng)滑流取自首級(jí)石膏漿料時(shí)，它優(yōu)選地隨著該首級(jí)漿料從槳料攪拌器排出被分離。次級(jí)漿料的密度優(yōu)選地高于石膏芯體12的密度。次級(jí)漿料的高密度特性可通過(guò)不同的方法獲得。優(yōu)選地，通過(guò)降低次級(jí)漿料的總空隙量而增加次級(jí)槳料的密度。在一實(shí)施例中，不添加泡沫而制造次級(jí)漿料。另一實(shí)施例中向次級(jí)漿料中加入比首級(jí)漿料中更少的泡沫。當(dāng)存在更少的泡沫時(shí)，就存在更少的能降低石膏密度的混入空氣。在又一實(shí)施例中，相同數(shù)量的泡沫被加入到首級(jí)漿料和次級(jí)漿料中，然后次級(jí)漿料被攪動(dòng)、拍打或其他處理以破裂一些泡沬氣泡，由此與首級(jí)漿料相比增加密度。膨脹(intumescent)材料被加入到次級(jí)漿料。當(dāng)膨脹材料暴露于引起它膨脹的熱量或火焰時(shí)，它將經(jīng)歷化學(xué)或物理/變化。當(dāng)從它們的晶體和裂縫中釋放的水分由于熱量而突然膨脹時(shí)，一些礦物質(zhì)例如珍珠巖或蛭石像爆米花一樣膨脹。其他材料，例如膨脹聚合物系統(tǒng)，變得粘滯，然后形成膨脹泡沫，該膨脹泡沫硬化成稠密、隔熱的多胞狀焦炭(char)。但是，應(yīng)該注意確保在正常著火條件下該聚合物膨脹?？膳蛎浭部捎米髋蛎洸牧?。由于珍珠巖、云母和蛭石的合理成本且容易獲得，它們是膨脹材料的優(yōu)選示例。膨脹材料的數(shù)量以所選的確切材料為依據(jù)。當(dāng)使用蛭石時(shí)，隨著膨脹材料數(shù)量的增加，優(yōu)選使用基于次級(jí)槳料重量的大約5%至大于20%重量的數(shù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例包括消防(firecode)石膏板10。X類型，或耐火石膏板IO，包含結(jié)合入石膏芯體12中的添加物，例如碎玻璃纖維。當(dāng)暴露于火并且飾面紙板16被燒光之后，這些添加物用于橋接石膏晶體并且降低隨著石膏板的水分轉(zhuǎn)變成蒸汽而形成的裂縫的尺寸。這進(jìn)一步延長(zhǎng)了板材10的完整性，使它能持續(xù)作為火焰屏障起作用并且因此而阻礙熱量通過(guò)墻壁或天花板組件的通路。膨脹層14覆蓋至少一個(gè)表面20，22的至少一部分，至少一個(gè)邊緣24，26的至少一部分或它們的組合的至少一部分。膨脹層14優(yōu)選地施加于至少一個(gè)邊緣24,26或者施加在邊緣附近的板材的表面20，22上。當(dāng)暴露于例如火焰的熱源時(shí)，膨脹層14膨脹并且有助于充滿由蒸發(fā)水分留下的空隙，增厚板材10，密封板材之間的空間，密封板材中形成的裂縫，占據(jù)空間降低邊緣接縫開口的空間并且使得火焰或熱氣難以穿過(guò)所暴露板材。最可能受益于膨脹層14的區(qū)域在邊緣24，26上，該邊緣毗鄰(abut)相鄰板材10的邊緣24，26，和所面對(duì)的表面或在邊緣24，26幾英寸之內(nèi)和/或緊固件32附近的表面，該緊固件32將板材10固定在基底(substrate)34上?？蛇x擇地，膨脹層14在板材10的邊緣24，26附近處更厚。所期望的膨脹量取決于加入膨脹層14的膨脹材料的類型和數(shù)量以及膨脹層本身的厚度。隨著膨脹層14的厚度增加，膨脹量增大。優(yōu)選地，施加20至約250密耳厚的膨脹層14。也可使用更厚的涂層，但是增加了產(chǎn)品的成本。在優(yōu)選涂層水平中，膨脹層14的膨脹可大于八分之一英寸。膨脹層14中可選擇成分包括商業(yè)可獲得的全部膨脹涂層。參考圖2，邊緣涂層40可選擇地應(yīng)用于至少一個(gè)邊緣24，26上。/邊緣涂層40包括第二膨脹材料，該第二膨脹材料膨脹以密封相鄰板材10之間的間隙42。邊緣涂層40的其他組分包括水，但是，應(yīng)預(yù)見(jiàn)到，可選擇的材料加入到邊緣涂層40中。任何膨脹材料都可用作第二膨脹材料。優(yōu)選的第二膨脹材料是蛭石和/或云母。第二膨脹材料是與第一膨脹材料或者相同或者不同的膨脹材料。優(yōu)選地，邊緣涂層40僅包括水和第二膨脹材料。飾面材料16可選擇地設(shè)置在板材10的一個(gè)或更多個(gè)表面20，22和/或一個(gè)或更多個(gè)邊緣24，26上的全部層的外側(cè)上。使用飾面16墻加了板材10的彎曲強(qiáng)度。任何已知的可以用作飾面16的材料都是可以使用的。紙是非常普通的飾面材料16。多重紙是特別優(yōu)選的，其中一層或更多層牛皮紙可以被使用并且被一層或更多層馬尼拉紙覆蓋。馬尼拉紙優(yōu)選用于設(shè)置在朝向生活區(qū)域的那層上。其他飾面材料也是合適的，包括聚合板材和由纖維例如玻璃纖維制成的板材。預(yù)備不具有飾面材料的石膏板也是可以預(yù)見(jiàn)的。表面20，22之一或兩者被覆蓋飾面材料。當(dāng)表面20,22都被覆蓋時(shí)，一表面優(yōu)選覆蓋第一裝飾紙(facingpaper),而第二表面覆蓋另一飾面材料，例如第二裝飾紙。第一裝飾紙和第二裝飾紙常常是不同的，但是，在表面20，22上具有相同飾面材料的板材也是可以預(yù)見(jiàn)的。示例l一7根據(jù)表格l的配方(formulation)制造測(cè)試墻板。測(cè)量水并將水置于大的韋林氏攪切器的攪拌容器中。測(cè)量干燥組分并彼此混合，然后加入到攪拌容器內(nèi)的液體中。在浸漬10秒之后，開啟攪拌器10秒以將干燥成分徹底攪拌入液體中以形成槳料。通過(guò)將漿料鑄造(cast)成12英寸乘以14英寸(35.6cm)乘以5/8英寸(16cm)厚的模型來(lái)制造樣品墻板。將過(guò)多的漿料從模型上刮掉。墻板重量記為每1000平方英尺(93m2)的重量。表l樣品組分芯體配方ELS配方ELS厚度板材重量1灰泥1400g0.02234lb對(duì)照水2000ml(1015Kg)(control)USG9514g玻璃纖維10gCSA5g2灰泥1400g0.02443lb均勻芯體水2000ml(lllOKg)USG9514g12<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>蛭石160g玻璃纖維8g5gCSA3g2g使用Delta12英寸臺(tái)式卒占床(DeltaInternationalMachineryCorp.，Jackson,TN)和4英寸直徑孔鋸從12英寸X14英寸(30.5cmX35.6cm)的板材樣品的中心切割樣品。從每個(gè)實(shí)驗(yàn)制造墻板樣品(labmadeboardsample)上取下4英寸(10cm)直徑的圓盤。鉆頭以低速運(yùn)轉(zhuǎn)從而獲得光滑的樣品切割。避免磨損圍繞樣品圓周的邊緣，因?yàn)樗軐?dǎo)致圓盤直徑測(cè)量誤差。在測(cè)試之前，為于精確測(cè)量，使用MitutoyoDigimatic測(cè)徑器(MitutoyoAmericaCorp.,Aurora,IL)對(duì)每個(gè)圓盤的厚度和外直徑都測(cè)量?jī)纱?。每個(gè)樣品測(cè)量?jī)纱?，在彼此大約成直角的兩個(gè)位置的每一處測(cè)量一次，兩次測(cè)量取平均值。六個(gè)圓盤樣品以2X3的模式布置在烘爐地板上用于每次著火測(cè)試。樣品置于具有數(shù)字化16段(segment)程序控制器的3500瓦電馬弗Lind/BlueMIIOCTC箱式窯爐內(nèi)部(Lindberg/BlueM，Asheville，NC)。窯爐設(shè)置在傳統(tǒng)的試驗(yàn)防護(hù)罩內(nèi)部以安全地對(duì)測(cè)試過(guò)程中產(chǎn)生的燃燒氣體通風(fēng)。窯爐被程序設(shè)定為逐漸增加溫度至85(TC，保持該溫度36分鐘，然后逐漸降低該溫度?？刂茀?shù)按照如下設(shè)定P-20，1=40，D=10，Ct=l，SSP=30，SP1=850，TM1=0.01,SP2=850，TM2=1.0，SP3=350，TM3二0.3，SP4=100，TM4=_.3，SP5二50，TM5=off。六個(gè)圓盤樣品在室溫下置于窯爐中。圓盤樣品靠近窯爐端部放置，離前門大約2英寸(50.8mm)的間隔。防護(hù)罩門保持開啟并且在開始測(cè)試之前啟動(dòng)防護(hù)罩風(fēng)扇。在關(guān)閉窯爐門之后，運(yùn)行程序，需要大約一小時(shí)完成每批測(cè)試。隨時(shí)監(jiān)測(cè)窯爐溫度并且與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較。在窯爐程序已經(jīng)運(yùn)行完畢并且溫度降低到5(TC以下(通常需要3個(gè)小時(shí))后，樣品從窯爐中移除并且允許快速冷卻至室溫。開始第二組厚度和直徑的測(cè)量。根據(jù)在測(cè)試之前的平均樣品直徑和測(cè)試之后的平均樣品直徑之間的差值除以測(cè)試之前的平均樣品直徑，再乘以100來(lái)計(jì)算直徑收縮的百分量。根據(jù)在窯爐加熱之前和之后的厚度的差值除以加熱之前的厚度再乘以100來(lái)計(jì)算厚度14收縮的百分量。對(duì)于表I所示的每個(gè)復(fù)合物的三個(gè)樣品，這些數(shù)值取平均。消防石膏產(chǎn)品的收縮應(yīng)該小于5%。表II<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>上述結(jié)果證明，當(dāng)膨脹材料僅存在于石膏板的膨脹層中時(shí)，能獲得良好的厚度膨脹。另外，與將膨脹材料分布在整個(gè)樣品中相比，需要更少膨脹材料以獲得特定(particular)水平的收縮減小。平均厚度收縮的負(fù)值表示在加熱測(cè)試之后膨脹樣品超過(guò)樣品的初始厚度。樣品2和3示出由于膨脹材料數(shù)量增加而收縮減小。在膨脹層中的膨脹材料的數(shù)量?jī)H在樣品4-7中增加。盡管與具有均勻石膏層的樣品3相比使用了更少的蛭石，但最好的結(jié)果在樣品6和7中獲得。含有40和80克蛭石的樣品4和5分別具有遠(yuǎn)小于含有100克蛭石的樣品2的收縮。在表面膨脹層中集中膨脹材料更有效地利用了膨脹并且與將它均勻分布在石膏芯體中相比具有更少成本。雖然已經(jīng)示出并描述了用于石膏板的膨脹層的特定實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到可以作出改變和修改而在更廣的方面不背離本發(fā)明和下面所述的權(quán)利要求?？梢哉J(rèn)識(shí)到本發(fā)明的特征可以彼此任意組合利用。權(quán)利要求1.一種多層石膏板，包括芯體，其包括石膏和高溫抗收縮材料，所述芯體形成在具有至少二個(gè)相對(duì)表面和二個(gè)相對(duì)邊緣的板中；膨脹層，其覆蓋由一個(gè)或更多個(gè)所述表面，一個(gè)或更多個(gè)所述邊緣及其組合所組成的組的至少一部分，所述膨脹層包括具有高于所述芯體密度的石膏矩陣和第一膨脹材料；和飾面材料，其覆蓋所述膨脹層的至少一部分。2.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述高溫抗收縮材料是由玻璃纖維、微硅粉、硅藻土和粘土組成的組的至少一個(gè)。3.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述第一膨脹材料包括由無(wú)水硫酸轉(zhuǎn)II，蛭石，矽灰石(wallastonite)，石墨和云母組成的組的至少一個(gè)。4.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述膨脹層充分覆蓋所述表面之一的全部。5.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述膨脹層充分覆蓋所述邊緣的全部。6.如權(quán)利要求4所述的板，其中所述膨脹層充分覆蓋所述邊緣的全部。7.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述飾面材料覆蓋至少一個(gè)所述表面和兩個(gè)所述相對(duì)邊緣。8.如權(quán)利要求7所述的板，還包括邊緣涂層，其包括第二膨脹材料，所述邊緣涂層置于所述邊緣之一的至少一部分上，在所述飾面材料和所述膨脹層之間。9.如權(quán)利要求1所述的板具有大約1800至大約2600lb/1000ft2的整體密度，具有5/8"厚度。10.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述芯體具有比所述膨脹層更大的總空隙量。11.如權(quán)利要求l所述的板，其中所述芯體實(shí)質(zhì)上不具有(befreeof)所述第一膨脹材料。<12.如權(quán)利要求1所述的板，其中所述芯體包括按照重量小于0.2%的可溶鹽。13.—種連續(xù)形成多層板材的方法，包括制造石膏漿料，所述石膏漿料包括硫酸鈣半水化合物，高溫抗收縮材半斗和水；將石膏漿料分離成至少首級(jí)石膏漿料和次級(jí)石膏漿料；將膨脹材料加入到次級(jí)石膏漿料以制造可膨脹層漿料；用首級(jí)石膏漿料形成石膏芯體；和將可膨脹層漿料覆蓋(spreading)在飾面材料的至少一部分上。14.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述分離步驟之后將泡沬加入到首級(jí)石膏漿料。15.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述覆蓋步驟之前將邊緣涂層沉積在所述飾面材料內(nèi)。16.—種制造石膏板的方法，包括制造不包括(freeof)膨脹材料的首級(jí)漿料，所述首級(jí)漿料包括第一數(shù)量的硫酸鈣半水化合物，第一抗收縮材料和水；制造次級(jí)槳料，所述次級(jí)漿料包括第二數(shù)量的硫酸鈣半水化合物，第二抗收縮材料和膨脹材料；將首級(jí)漿料傾注在第一飾面材料上；和將次級(jí)漿料傾注在首級(jí)漿料上。17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中第一抗收縮材料與第二抗收縮材料相同。18.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括將第二飾面材料鄰近次級(jí)漿料設(shè)置。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中第二飾面材料與第一飾面材料相同。20.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第二傾注步驟包括用次級(jí)漿料覆蓋至少一表面和至少一邊緣。全文摘要一種連續(xù)形成多層板材的方法，包括制造石膏漿料，然后將石膏漿料分成至少首級(jí)石膏漿料和次級(jí)石膏漿料。形成具有水和膨脹材料的添加劑漿料，然后加入到次級(jí)石膏漿料以制造可膨脹層漿料，該膨脹層漿料覆蓋在飾面材料的至少一部分上。首級(jí)石膏漿料分布在飾面材料上的次級(jí)石膏漿料和膨脹層漿料上以形成芯體?？蛇x擇地，另一層，邊緣涂層，被施加在膨脹層上用于附加防火。邊緣涂層包括第二膨脹材料。在失火期間，膨脹層膨脹以增加暴露于火中的石膏板的厚度并且邊緣涂層膨脹以密封相鄰石膏板之間的間隙。文檔編號(hào)B32B18/00GK101522410SQ200780038168公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年10月12日發(fā)明者強(qiáng)于,劉慶夏,弗雷德里克·T·瓊斯申請(qǐng)人:美國(guó)石膏公司