专利名称：用高的淀粉以及高的分散剂水平制造的石膏墙板的微结构特征的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有一种微结构的轻质石膏墙板，该微结构包括多个大的空气的空隙，这些空隙具有不同寻常地厚的壁，这些厚壁具有增强的致密表面。它还涉及制造具有这种微结构的轻质墙板的方法。
背景技术：
石膏(二水合硫酸钙)的某些特性使它在制造工业和建筑产品(如石膏墙板)的应用中很受欢迎。石膏是一种充裕的并且总体上廉价的原料，通过脱水和再水合的方法，可以将其铸造、模塑或以其他方式形成有用的形状。制造石膏墙板和其他石膏产品所来源的基体材料是硫酸钙的半水合物形式(CaSO4 · 1/2H20)，通常称作“灰泥”，它是通过硫酸钙的二水合物形式(CaSO4 · 2H20)的加热转化(从中去除了 1-1/2水分子)而生成的。常规的含石膏产品(如石膏墙板)具有许多优点，例如低成本和易于加工性，然而当这些产品被切割或钻孔时会产生大量的石膏粉尘。使用淀粉作为在用于制造这些产品的浆料中的成分已经在制造这些含石膏产品中实现了不同的改进。预胶凝淀粉，像胶水一样，可以提高包括石膏墙板的含石膏产品的挠曲强度和抗压强度。己知的石膏墙板包含小于约101bs/MSF水平的淀粉。为了保证该浆料有适当的可流动性，在含预胶凝淀粉的石膏浆料中还有必要使用大量的水。不幸的是，该水的大部分最终必须通过干燥除去，而这是昂贵的，因为在该干燥过程中使用高成本的燃料。这一干燥步骤也是费时的。已经发现使用萘磺酸盐分散剂能提高这些浆料的流动性，由此克服该需水问题。此外，还已经发现如果使用水平足够高，这些萘磺酸盐分散剂能交联到该预胶凝淀粉上，以便在干燥后将石膏晶体粘合到一起，由此提高该石膏复合物的干强度。因此，该预胶凝淀粉和该萘磺酸盐分散剂的组合在将凝固石膏晶体粘合到一起上提供了类似胶水的作用。在过去，没有认识到三偏磷酸盐影响石膏浆料的水需求。然而，诸位发明人已经发现，在一种特定分散剂的存在下将该三偏磷酸盐的水平增加到迄今未知的水平上使之有可能用出人意料地减少的水实现浆料的适当的可流动性量，甚至是在高淀粉水平的存在下。这当然是所非常希望的，因为它进而减少了用于干燥的燃料使用连同与随后的除水处理步骤相关的加工时间。因此，诸位发明人还已经发现，石膏板的干强度可以通过在用于制造该墙板的浆料中使用与预胶凝淀粉结合的一种萘磺酸盐分散剂而提闻。本发明的石膏墙板应区别于不具有面层薄板的吸声板或砖。并且，本发明的墙板应区别于包括聚苯乙烯作为一种轻质骨料的吸声板或砖。重要的是，上述吸声板或砖不符合适用于石膏墙板的多项ASTM标准。例如，已知的吸声板不具有石膏墙板(包括本发明的那些)所要求的挠曲强度。相反，为了使吸声板或砖符合ASTM标准，这些吸声板或砖的暴露表面需要具有中空的空隙或凹陷，这些空隙或凹陷在石膏墙板中是不希望的，并且会对拔钉阻力以及表面硬度特性产生不利影响。粉尘产生是在所有墙板安装的过程中的一个潜在问题。例如，当石膏墙板通过切害I]、锯割、开槽、折断、钉或螺钉固定、或钻孔进行加工时，会产生大量的石膏粉尘。为了本披露的目的，“起尘”和“粉尘产生”是指在一种含石膏产品的加工过程中，例如通过切割、锯割、开槽、划刻/折断、钉或螺钉固定、或钻孔该墙板，气载尘埃释放进入周围的工作空间中。加工总体上还可以包括正常的板处理，包括在运输、搬运、和安装过程中意外地刮削或磕碰这些板时产生的粉尘。如果可以找到一种方法来生产低密度墙板,其中显著降低这种粉尘产生，将是对本领域的一项特别有用的贡献。而且，如果可以找到一种提高石膏墙板的强度同时降低板重量的方法，也将是对本领域的一项有用的贡献。在已知的墙板产品中的空气空隙具有相对薄的壁，其中在空隙之间的壁厚为平均约20到30微米。如果一种新型的石膏墙板可以具有一种包括空气空隙的微结构，这些空气空隙所具有的这些壁具有增强的厚度以及一个增强的致密表面以及由此增加的壁强度，则将对本领域做出一项重要并且有用的贡献。另外，如果可以找到一种方法来增加空隙尺寸而同时增加在这些空隙之间的壁的厚度以及表面密度以生产一种具有增加的强度和处理特性的低密度墙板，则也将是对本领域的另一项重要的贡献。
发明内容
本发明总体上包括一种轻质石膏墙板，该轻质石膏墙板包括在两个基本上平行的覆盖薄板之间形成的一个凝固石膏芯，该凝固石膏芯具有总体上遍及该凝固石膏芯分散的多个空隙，这些空隙所具有的壁具有至少约30微米到约200微米的平均厚度以及增强的致密表面。该凝固石膏芯是由一种含石膏的浆料制成的，该含石膏的浆料包括水、灰泥、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 5%到按重量计约10%的量存在的预胶凝淀粉、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 2%到按重量计约2%的量存在的一种萘磺酸盐分散剂、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 1%到按重量计约O. 4%的量存在的三偏磷酸钠、以及任选以基于灰泥的重量高达按重量计约O. 2%的量存在的玻璃纤维。最后，肥皂泡将以有效地提供从约27pcf到约30pcf的凝固石膏芯密度的量存在。术语“pcf”被定义为磅每立方英尺(lb/ft3)。根据本发明制造的石膏墙板具有高强度，但重量比常规墙板低得多。此外，已经发现根据本发明的实施方案制造的轻质石膏墙板具有大的空气空隙，这些空气空隙具有不同寻常地厚的壁，这些厚壁具有增强的表面，它们一起增强该墙板芯的微结构，从而生产具有出色的强度和处理特性的墙板。此外，我们将描述制造这些具有出色的强度和处理特性的轻质石膏墙板的方法。附图简要说明
图1是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:08)的15X放大的扫描电子显微照片。图2是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:30)的15X放大的扫描电子显微照片。图3是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:50)的15X放大的扫描电子显微照片。图4是说展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:08)的50X放大的扫描电子显微照片。图5是说展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:30)的50X放大的扫描电子显微照片。图6是说展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:50)的50X放大的扫描电子显微照片。图7是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:50)的500X放大的扫描电子显微照片。图8是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:50)的2，500X放大的扫描电子显微照片。图9-10是展示本发明的一个实施方案的一个铸造石膏立方体样品(11:50)的10，000X放大的扫描电子显微照片。图11是展示在该凝固石膏芯中的空气空隙分布、空隙尺寸、在空隙之间的平均壁厚以及壁的增强表面的一个对照板样品的15X放大的扫描电子显微照片。图12是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的空气空隙分布、空隙尺寸、在空隙之间的平均壁厚以及壁的增强表面的一个根据本发明的墙板样品的15X放大的扫描电子显微照片。图13是展示在该凝固石膏芯中的空气空隙分布、空隙尺寸、在空隙之间的平均壁厚以及壁的增强表面的一个图11的对照板样品的50X放大的扫描电子显微照片。图14是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的空气空隙分布、空隙尺寸、在空隙之间的平均壁厚以及壁的增强表面的一个图12的墙板样品的50X放大的扫描电子显微照片。图15是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的在空隙之间的平均壁厚以及微结构特征的一个图12的墙板样品的500X放大的扫描电子显微照片。图16是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的在空隙之间的平均壁厚以及微结构特征的一个图12的墙板样品的250X放大的扫描电子显微照片。图17是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的在空隙之间的平均壁厚以及微结构特征的一个图16的墙板样品的500X放大的扫描电子显微照片。图18是展示在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的在空隙之间的平均壁厚以及微结构特征的一个图16的墙板样品的1，000X放大的扫描电子显微照片。图19是说明在根据本发明的一个实施方案的凝固石膏芯中的在空隙之间的平均壁厚以及微结构特征的一个图16的墙板样品的2，500X放大的扫描电子显微照片。实施本发明的最佳方式出乎意料地发现，使用包括灰泥、预胶凝淀粉、一种萘磺酸盐分散剂、三偏磷酸钠、任选玻璃纤维、以及适量的肥皂泡的一种含石膏的浆料制造的石膏墙板提供了增加的空气空隙体积，其中围绕这些空气空隙(并且因此还在这些空气空隙之间)的壁是实质性更厚的并且具有增强的表面并且因此比在常规墙板中发现的空气空隙更强。该增加的空气空隙体积减少了板密度和重量，并且这些更厚的增强壁通过增强该凝固石膏芯的微结构使该墙板更强。其结果是，根据本发明制造的成品轻质墙板具有出色的拔钉阻力、挠曲强度、芯/边硬度、以及其他非常希望的特性。另外，在一个优选的实施方案中，根据本发明制造的1/2英寸的成品轻质石膏墙板的干重可以从约11501b/MSF变化到约12601b/MSF，具有约27pcf到约30pcf的低板芯密度。该肥皂泡的引入产生了小的空气(泡)空隙，其直径平均可小于约100微米，但总体上直径大于约10微米，并且优选直径大于约20微米，并且更优选直径大于约50微米。本发明要求这些小气泡，与蒸发水的空隙(总体上直径约5微米或更小，通常直径小于约2微米)一起，总体上遍及在这些成品墙板产品中的凝固石膏芯而均匀地分布。例如，该凝固石膏芯的总空隙体积可以为从约75%到约95%，并且优选从约80%到约92%，其中该总空隙体积的至少60%包括平均直径大于约10微米的空气空隙，并且该总空隙体积的至少10%包括平均直径小于约5微米的水空隙。人们相信以这种方式制备的低密度板芯(该凝固石膏芯的总空隙体积的从约80%到约92%作为空气空隙和水空隙(总芯空隙体积))，当切割、锯割、开槽、折断、钉或螺钉固定、或钻孔这些板时，在暴露的空隙中捕获了大量的小粉尘和其他碎片，这样粉尘产生显著减少并且不会浮游在空气中。更优选地，这些墙板的凝固石膏芯可以具有平均而言在直径约50微米到直径约300微米的范围内的空气空隙。在一个实施方案中，这些空气空隙的壁的平均厚度平均为大于约30微米、高达约200微米。优选地，这些空隙的壁厚平均为至少约50微米。更优选地，这些空隙的壁厚平均为从约70微米到约120微米。此外，如图15至19所示，这些晶体的较小的晶体尺寸(特别像很小很细的针)以及更致密的堆积同产生较厚的空气空隙壁有关。这些壁的表面的增强被认为是起因于该预胶凝淀粉/分散剂/三偏磷酸钠在该板的最初干燥过程中迁移到该空气空隙表面上以填充在该壁面上的针状空隙中并且由此使该表面致密。这增强了该凝固石膏芯的微结构，从而生产了具有提高的强度以及增强的处理特性的墙板。所产生的增强的致密表面例如在图15中的“A”处可见，其中所说明的致密面积沿该壁的表面而延伸。虽然人们认为这种增强的表面包括迁移的预胶凝淀粉、分散剂以及三偏磷酸钠，诸位发明人并非旨在受这种解释约束，并且认识到该增强表面可以包括少于这些材料中的所有三种并且的确可以从一种不同的来源或机理得到。在一个优选实施方案中，该轻质石膏墙板包括在两个基本上平行的覆盖薄板之间形成的一个凝固石膏芯，该凝固石膏芯具有总体上遍及该凝固石膏芯分散的多个空隙，这些空隙由具有增强的致密表面的增厚的壁来定义。一种优选的凝固石膏芯是由一种含石膏的浆料制成的，该含石膏的浆料包括水、灰泥、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 5%到按重量计约10%的量存在的预胶凝淀粉、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 2%到按重量计约2%的量存在的一种萘磺酸盐分散剂、以基于灰泥的重量从按重量计约O. 1%到按重量计约O. 4%的量存在的三偏磷酸钠、以及任选以基于灰泥的重量高达按重量计约O. 2%的量存在的玻璃纤维。半水合硫酸钙(灰泥)的再水合以及随之发生的硬化需要特定的、理论量的水(1-1/2摩尔水/摩尔灰泥)以形成二水合硫酸钙晶体。然而，该商业方法普遍需要过量的水。这种过量的处理水在该石膏晶体基质中产生蒸发的水空隙，总体上这些蒸发的水空隙的形状相当不规则，并且还与其他水空隙互连，在凝固石膏晶体之间以总体上连续的网状形成不规则通道。相反，空气(泡)空隙用肥皂泡被引入该石膏浆料中。空气空隙的形状总体上是球形/圆形的，并且还是总体上与其他空气空隙分开的，并且因此总体上是不连续的。这些水空隙可以分布在这些空气空隙的壁内(参见例如图8-10)。粉尘捕获的效力取决于该凝固石膏芯的构成。已经发现如果使用水平足够高，这些萘磺酸盐分散剂能交联到该预胶凝淀粉上，以便在干燥后将石膏晶体粘合到一起，由此提高该石膏复合物的干强度。此外，现在已经出乎意料地发现该预胶凝淀粉和该萘磺酸盐分散剂(有机相)的组合在将这些凝固石膏晶体粘合到一起上提供了类似胶水的作用，并且当该配方与一个特定的空隙体积和空隙分布相结合时，在划刻/折断该成品墙板时会产生较大尺寸的碎片。这个结果进一步被本发明的扩大的壁厚以及增强的致密壁面微结构而增强。较大的石膏碎片总体上产生较少的游浮粉尘。相反，如果使用一种常规墙板配方，则会产生较小的碎片并且因此产生更多粉尘。例如，常规墙板在锯切时会产生平均直径约20-30微米、并且最小直径约I微米的粉尘碎片。相反，本发明的石膏墙板在锯切时产生平均直径约30-50微米、并且最小直径约2微米的粉尘碎片；划刻/折断可产生甚至更大的碎片。在较软墙板中，粉尘可以在水空隙和空气空隙两者中被捕获(如作为单晶粉尘捕获小石膏针状体)。较硬的墙板有利于在空气空隙中的粉尘捕获，因为该凝固石膏芯的较大的块或碎片是在加工这些板时产生的。在这种情况下，这些粉尘碎片对于水空隙来说过大，但是陷入空气空隙中。根据本发明的一个实施方案，通过在该凝固石膏芯内引入优选的空隙/孔尺寸分布，有可能实现提高的粉尘捕获。优选的是具有小的和大的空隙尺寸的分布，作为空气空隙和水空隙的分布。在一个实施方案中，优选的空气空隙分布可用肥阜泡制备。参见以下实例6和7。在该凝固石膏芯内的空气空隙(大于约10微米)和水空隙(小于约5微米)的比率可以在从约1.8:1到约9:1的范围。在该凝固石膏芯内的空气空隙(大于约10微米)与水空隙(小于约5微米)的优选比率可以为从约2:1到约3:1。在一个实施方案中，在该凝固石膏芯内的空隙/孔尺寸分布作为所测得的总空隙的百分比应为约10 - 30%的空隙小于5微米并且约70 - 90%的空隙大于约10微米。换个方式说，在该凝固石膏芯内的空气空隙(大于10微米)和水空隙(小于5微米)的比率在从约2. 3:到约9:1的范围。在一个优选实施方案中，在该凝固石膏芯内的空隙/孔尺寸分布作为测得的总空隙的百分比应为约30 - 35%的空隙小于5微米以及约65 - 70%的空隙大于约10微米。换个方式说，在该凝固石膏芯内的空气空隙(大于10微米)与水空隙(小于5微米)之比为从约1. 8:1到约2. 3:1。优选的是平均空气(泡)空隙尺寸的直径小于约100微米。在一个优选的实施方案中，在该凝固石膏芯内的空隙/孔尺寸分布为大于约100微米(20%)，从约50微米到约100微米(30%)，以及小于约50微米(50%)。也就是说，优选的中值空隙/孔尺寸大小为约50微米。这些空气空隙可以降低在发泡的低密度凝固石膏芯和覆盖薄板之间的粘合强度。因为大于按体积计一半的复合石膏板可能由于泡沫由空气空隙组成，所以该泡沫可以干扰在该发泡的低密度凝固石膏芯和这些纸覆盖薄板之间的粘合。这通过任选地在将这些覆盖薄板施加到该芯之前在该顶部覆盖薄板或者该底部覆盖薄板或者该顶部覆盖薄板和该底部覆盖薄板两者的石膏芯接触面上提供一个非发泡的(或发泡减少的)粘合高密度层来解决。这种非发泡的或可替代的发泡减少的粘合高密度层配方典型地将与该石膏浆料芯配方相同，除了或者将不加入肥皂、或者将加入实质性减少量的肥皂(泡沫)之外。任选地，为了形成这种粘合层，可以将泡沫机械地从该芯配方中除去，或者可以将一种不同的无泡沫的配方应用在该发泡的低密度凝固石膏芯/面层纸的界面上。优选将肥皂泡引入并控制在该凝固石膏芯中的空气(泡)空隙的尺寸和分布，并且控制该凝固石膏芯的密度。肥皂的优选范围为从约O. 21b/MSF到约O. 71b/MSF ;肥皂的更优选的水平为约O. 451b/MSF到约O. 51b/MSF。肥皂泡必须以有效地产生所希望的密度的量、并且以受控的方式加入。为了控制该过程，操作者必须监测该板成型线的源头，并保持该封袋是充满的。如果该封袋未保持充满，则会产生具有中空边缘的墙板，因为该浆料不能充满所需要的体积。该封袋体积是通过增加肥皂的使用以防止在该板的制造过程中气泡的破裂(为了更好地保留这些气泡)、或通过增加该空气泡沫率而保持充满的。因此，总体上该封袋体积是通过增加或减少肥皂的使用、或通过增加或减少空气泡沫速率来控制和调节的。控制该源头的技术包括通过加入肥皂泡以增加浆料体积，或通过减少肥皂泡的使用以减少浆料体积来调整台上的“动态浆料”。根据本发明的一个实施方案，在此提供了由包含灰泥、预胶凝淀粉、以及一种萘磺酸盐分散剂的含石膏的浆料制成的成品含石膏产品。该萘磺酸盐分散剂是以基于干灰泥重量的按重量计约O. 1% - 3. 0%的量存在的。该预胶凝淀粉是以基于该配方中的干灰泥重量按重量计至少约O. 5%高达按重量计10%的量存在的。在该浆料中可能使用的其他成分包括粘合剂、防水剂、纸纤维、玻璃纤维、粘土、杀虫剂、和促进剂。本发明需要添加一种肥皂泡到该新配制的含石膏的浆料中以降低该成品含石膏产品如石膏墙板的密度，并通过在该凝固石膏芯中以小的空气(泡)空隙和水空隙的形式引入从约75%到约95%、并且优选从约80%到约92%的总空隙体积以控制起尘。优选地，平均孔径分布将为从约I微米(水空隙)到约40-50微米(空气空隙)。任选地,从按重量计约O. 5%到按重量计约10%的预胶凝淀粉、从按重量计约O. 1%高达按重量计约3. 0%的萘磺酸盐分散剂、以及最少的至少按重量计约O. 12%高达按重量计约O. 4%的三偏磷酸盐(全部基于在该石膏浆料中使用的干灰泥的重量)的组合，出乎意料且显著地增加了该石膏浆料的流动性。这相当大地降低了生产将用于制造含石膏产品(如石膏墙板)的有足够的可流动性的一种石膏浆料所需要的水量。三偏磷酸盐的水平(它至少为标准配方(像三偏磷酸钠)的约两倍)被认为可以提高该萘磺酸盐分散剂的分散活性。萘磺酸盐分散剂必须用于根据本发明制备的含石膏的浆料中。在本发明中使用的萘磺酸盐分散剂包括聚萘磺酸及其盐(聚萘磺酸盐)和衍生物，它们是萘磺酸和甲醛的缩合产物。特别可取的聚萘磺酸盐包括萘磺酸钠和萘磺酸钙。这些萘磺酸盐的平均分子量可以从约3，OOO变化到27，000，但优选的是该分子量的范围是从约8，000到22，000,并且更优选的是该分子量的范围是约12，000到17，000。作为一种商业产品，一种较高分子量的分散剂比一种较低分子量的分散剂具有更高的粘度和更低的固体含量。有用的萘磺酸盐包括从GEO特种化学品公司(俄亥俄州，克里夫兰)可获得的DIL0FL0 ;从罕布什尔化学公司(马萨诸塞州，列克星敦)可获得的DAXAD ；以及从GEO特种化学品公司(印第安纳州，拉斐特)可获得的LOMAR D0例如，这些萘磺酸盐优选作为固体含量在按重量计35-55%的范围内的水溶液使用。最优选的是使用处于例如固体含量在按重量计约40-55%的范围内的水溶液形式的萘磺酸盐。例如，可替代地，适当时，这些萘磺酸盐能以干燥固体或粉末如LOMAR D的形式使用。在本发明中使用的聚萘磺酸盐具有以下通用结构(I)
权利要求
1.一种轻质石骨板，其包括配置在两个覆盖薄板之间的凝固石骨芯；该凝固石骨芯包括石膏晶体基质，该石膏晶体基质具有限定和分隔该石膏晶体基质中的空气空隙的壁，该空气空隙之间的壁的平均厚度大于约30微米，平均壁厚采用扫描电子显微照片图像测量，且形成的石膏晶体基质使得凝固石膏芯具有根据ASTM C-473确定的至少约11磅(约5kg)的平均芯硬度；该板具有约35pcf (约560kg/m3)或更小的密度。
2.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该壁具有至少约50微米的平均厚度。
3.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该壁具有约30微米至约200微米的平均厚度。
4.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该壁具有约70微米至约120微米的平均厚度。
5.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该壁限定(i)具有直径大于约100微米的空隙尺寸的空气空隙，(ii)具有直径为约50微米至约100微米的空隙尺寸的空气空隙，及(iii)具有直径小于约50微米的空隙尺寸的空气空隙，该空隙尺寸采用扫描电子显微照片图像测量。
6.权利要求5所述的轻质石膏板，其中，具有直径大于约100微米的空隙尺寸的空气空隙占该凝固石膏芯的总空隙体积的至少约20%。
7.权利要求1-6任一项所述的轻质石膏板，其中，至少一部分壁包括增强的致密壁面。
8.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，在凝固石膏芯中配置壁和空气空隙使得当该板为约1/2英寸(约1. 3cm)厚时，该板具有根据ASTM C-473确定的至少65磅(29kg)的拔钉阻力。
9.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，在凝固石膏芯中配置壁和空气空隙使得当该板为约1/2英寸(约1. 3cm)厚时,该板在机器方向具有至少36磅(16kg)的挠曲强度和/或在横跨机器方向具有至少107磅(48. 5kg)的挠曲强度，每个挠曲强度都根据ASTM C-473确定。
10.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，至少一个覆盖薄板包括多层纸，且当该板为约1/2英寸(约1. 3cm)厚时，该板具有根据ASTMC-473确定的至少65磅(29kg)的拔钉阻力。
11.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，当该板为约1/2英寸(约1.3cm)厚时，该板显示约4至约8的拔钉阻力与芯硬度的比，该拔钉阻力和芯硬度都是根据ASTM C-473确定的。
12.权利要求11所述的轻质石膏板，其中，至少一个覆盖薄板包括纸，该纸具有至少约451b/MSF (约 O. 22kg/SQM)的重量。
13.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，在约1/2英寸(约1.3cm)的板厚的情况下，该板具有约 10001b/MSF (约 5kg/SQM)至约 14001b/MSF (约 6. 8kg/SQM)的干重。
14.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，在约1/2英寸(约1.3cm)的板厚的情况下，该板具有约 10001b/MSF (约 5kg/SQM)至约 13001b/MSF (约 6. 3kg/SQM)的干重。
15.权利要求1所述的轻质石膏板,其中，该板具有约24pcf(约380kg/m3)至约35pcf(约560kg/m3)的密度。
16.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯由包括水、灰泥和一定量的淀粉的浆料形成，该一定量的淀粉对于提高该凝固石膏芯相对于由没有淀粉的浆料形成的凝固石膏芯的硬度是有效的。
17.权利要求16所述的轻质石膏板，其中，该淀粉包括基于灰泥的重量按重量计约O. 5%至约10%的量的预胶凝淀粉。
18.权利要求1所述的轻质石骨板，其中，该凝固石骨芯由包括水、灰泥、泡沫和分散剂的浆料形成。
19.权利要求18所述的轻质石骨板,其中，该分散剂包括萘磺酸盐分散剂。
20.权利要求19所述的轻质石膏板，其中，该浆料还包括预胶凝淀粉，萘磺酸盐分散剂的量为基于灰泥重量按重量计约O. 1%至约3%，且预胶凝淀粉的量为基于灰泥重量按重量计约O. 5%至约10%ο
21.权利要求20所述的轻质石膏板，其中，该浆料还包括含水溶性聚磷酸盐的化合物。
22.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯由包括水、灰泥和含水溶性聚磷酸盐的化合物的浆料形成。
23.权利要求22所述的轻质石膏板，其中，含水溶性聚磷酸盐的化合物的量为基于灰泥重量按重量计约O. 1%至约O. 4%。
24.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯由包括水、灰泥和肥皂泡的浆料形成，当在没有大量肥皂泡的情况下制备该浆料且将其铸造为2立方英寸(5cm3)时，该浆料具有至少约320psi (约2200kPa)的湿抗压强度。
25.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯由包括水、灰泥和肥皂泡的浆料形成，当在没有大量肥皂泡、水与灰泥的重量比为1. 2的情况下制备该浆料且将其铸造为2立方英寸(5cm3)时，该浆料具有至少约340psi (约2340kPa)的湿抗压强度。
26.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯包括玻璃纤维。
27.权利要求1所述的轻质石膏板，其中，至少一个覆盖薄板包括纤维垫、非织造玻璃纤维垫、纺织玻璃垫或非纤维素织物。
28.—种轻质石骨板,其包括配置在两个覆盖薄板之间的凝固石骨芯；该凝固石骨芯包括石膏晶体基质，该石膏晶体基质具有限定和分隔该石膏晶体基质中的空气空隙的壁，一些壁具有至少约50微米的平均壁厚，一些空气空隙具有直径大于约100微米的孔尺寸，该平均壁厚和孔尺寸采用扫描电子显微照片图像测量，形成的石膏晶体基质使得凝固石膏芯具有根据ASTM C-473确定的至少约11磅(约5kg)的平均芯硬度；该板具有约24pcf (约380kg/m3)至约 35pcf (约 560kg/m3)的密度。
29.权利要求28所述的轻质石膏板，其中，一些空气空隙具有直径约50微米至约100微米的孔尺寸，具有直径大于约50微米的孔尺寸的空气空隙占凝固石膏芯总空隙体积的至少约50%，其中，该空隙采用扫描电子显微图像测量。
30.权利要求28或29所述的轻质石膏板，其中，具有直径大于约100微米的孔尺寸的空气空隙占凝固石膏芯总空隙体积的至少约20%。
31.一种轻质石骨板，其包括配置在两个覆盖薄板之间的凝固石骨芯；该凝固石骨芯包括石膏晶体基质，该石膏晶体基质具有限定和分隔该石膏晶体基质中的空气空隙的壁，该空气空隙之间的壁的平均厚度大于约30微米，平均壁厚采用扫描电子显微照片图像测量，且形成的石膏晶体基质使得当该板为约1/2英寸(约1. 3cm)厚时，该板显示约4至约8的拔钉阻力与芯硬度的比，该拔钉阻力和芯硬度都是根据ASTM C-473确定的；且该板具有约35pcf (约560kg/m3)或更小的密度。
32.权利要求31所述的轻质石膏板，其中，该壁具有至少约50微米的平均厚度。
33.权利要求31所述的轻质石膏板，其中，该壁具有约30微米至约200微米的平均厚度。
34.权利要求31所述的轻质石膏板，其中，该壁具有约70微米至约120微米的平均厚度。
35.权利要求31所述的轻质石膏板，其中，在凝固石膏芯中配置壁和空气空隙，使得根据ASTM C-473确定的芯硬度为至少约11磅(约5kg)。
36.权利要求31所述的轻质石膏板，其中，一些空气空隙具有直径为约50微米至约100微米的孔尺寸，一些空气空隙具有直径大于约100微米的孔尺寸，且具有直径大于约100微米的孔尺寸的空气空隙占凝固石膏芯的总空隙体积的至少约20%，该孔尺寸采用扫描电子显微照片图像测量。
37.权利要求36所述的轻质石膏板，其中，具有直径大于约50微米的孔尺寸的空气空隙占凝固石膏芯的总空隙体积的至少约50%。
38.权利要求31-37任一项所述的轻质石膏板，其中，该凝固石膏芯由包括水、灰泥和一定量的淀粉的浆料形成，该一定量的淀粉对于提高该凝固石膏芯相对于由没有淀粉的浆料形成的凝固石膏芯的硬度是有效的。
39.权利要求38所述的轻质石膏板，其中，该浆料还包括泡沫和分散剂。
40.权利要求39所述的轻质石骨板,其中，该分散剂包括萘磺酸盐分散剂。
41.权利要求40所述的轻质石膏板，其中，该淀粉包括预胶凝淀粉，萘磺酸盐分散剂的量为基于灰泥重量以重量计约O. 1%至约3%，预凝胶淀粉的量为基于灰泥重量以重量计约O. 5% 至约 10%ο
42.权利要求41所述的轻质石膏板，其中，该浆料还包括含水溶性聚磷酸盐的化合物。
43.权利要求42所述的轻质石膏板，其中，该含水溶性聚磷酸盐的化合物包括基于灰泥重量以重量计至少约O. 12%的量的选自三偏磷酸钠、三偏磷酸钾、三偏磷酸锂和三偏磷酸铵的三偏磷酸盐。
44.一种制备轻质石膏板的方法，该方法包括 (A)制备在其中分散有泡沫的石膏浆料； (B)将该石膏浆料配置在第一覆盖薄板和第二覆盖薄板之间以形成板； (C)将该板切割成预定尺寸的板；和 (D)干燥该切割成预定尺寸的板； 使得凝固石膏芯包括形成于覆盖薄板之间的石膏晶体基质，使得 (1)该石膏晶体基质具有限定和分隔该石膏晶体基质中的空气空隙的壁，该空气空隙之间的壁的平均厚度大于约30微米，平均壁厚采用扫描电子显微照片图像测量， (2)该凝固石膏芯具有根据ASTMC-473确定的至少约11磅(约5kg)的平均芯硬度，和 (3)干板密度为约35pcf(约560kg/m3)或更小。
45.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏浆料还包括至少一种强度增强添加剂。
46.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏浆料包括以基于灰泥重量按重量计约O. 1%至约3. 0%的量存在的萘磺酸盐分散剂，和以基于灰泥重量按重量计约O. 5%至约10%的量存在的预胶凝淀粉。
47.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏晶体基质的壁具有至少约50微米的平均厚度。
48.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏晶体基质的壁具有约30微米至约200微米的平均厚度。
49.权利要求44-47任一项所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏晶体基质的壁具有约70微米至约120微米的平均厚度。
50.权利要求46所述的制备轻质石膏板的方法，其中，凝固且干燥的石膏墙板具有约24pcf (约 380kg/m3)至约 35pcf (约 560kg/m3)的密度。
51.权利要求46所述的制备轻质石膏板的方法，其中，该石膏浆料还包括含水溶性聚磷酸盐的化合物。
52.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，其中，当凝固且干燥的石膏墙板为约1/2英寸(约1. 3cm)厚时，其具有(i )至少65磅(29kg)的拔钉阻力，或(ii )在机器方向至少36磅(16kg)的平均挠曲强度和/或在横跨机器方向至少107磅(48. 5kg)的平均挠曲强度，该拔钉阻力和平均挠曲强度都根据ASTM C-473确定。
53.权利要求44所述的制备轻质石膏板的方法，当在没有大量泡沫、且水与灰泥的重量比为1. 2的情况下制备石膏浆料且将其铸造为2立方英寸(5cm3)时，该石膏浆料具有至少约340psi (约2340kPa)的湿抗压强度。
全文摘要
本发明涉及用高的淀粉以及高的分散剂水平制造的石膏墙板的微结构特征，提供了具有一种独特微结构的石膏墙板，其中增加了在空隙之间的壁的厚度和强度以实质性地改进这些墙板的强度和处理特性。在此还提供了制造轻质石膏墙板的一种方法。
文档编号B32B3/30GK103057199SQ2013100081
公开日2013年4月24日 申请日期2008年9月29日 优先权日2007年10月2日
发明者余强 申请人:美国石膏公司