具有纤维增强致密层的板的制作方法

背景技术：

1、凝固石膏是用于许多产品的一种公知公用的材料，包括用于建筑施工和改造的嵌板和其他产品。一种此类嵌板(通常被称为石膏板)是呈夹置在两个覆盖片(例如，纸面板)之间的凝固石膏芯的形式，并且通常用于建筑物的内壁和天花板的干壁构造中。通常被称为“撇渣涂层”的一个或多个致密层可包括在芯的任一侧，通常在纸-芯界面处。

2、石膏(二水硫酸钙)是天然存在的，并且可以岩石形式开采。其也可以合成形式(在本领域中被称为“syngyp”)，作为诸如烟气脱硫的工业过程的副产品。从任一源(天然或合成)，石膏可在高温下煅烧以形成灰墁(即，主要以半水硫酸钙形式的煅烧石膏)，然后再水化以形成期望的形状的凝固石膏(例如，作为板)。在板的制造期间，灰墁、水和其他成分通常视情况在壁板浆料混合器中混合，如本领域中使用的术语。形成浆料，并从混合器中排出到移动的传送装置上，该传送装置携带有已经施加了撇渣涂层中的一个撇渣涂层(如果存在)的覆盖片(通常在混合器的上游)。将浆料铺展在纸上(任选地在纸上包括撇渣涂层)。在例如成形板等的帮助下，将具有或不具有撇渣涂层的另一个覆盖片施加到浆料上，以形成期望厚度的夹层结构。浇铸该混合物，并通过煅烧石膏与水反应形成结晶水合石膏(即二水硫酸钙)的基体，使其硬化以形成凝固(即再水合)石膏。正是煅烧石膏的期望的水合作用使能够形成凝固石膏晶体的互锁基体，从而赋予产品中石膏结构强度。煅烧石膏与壁板预型件中的水反应，并且在传送装置沿着生产线向下移动壁板预型件时凝固。壁板预型件在沿着预型件已充分凝固的线的点处被切割成区段。通常使用热量(例如，在窑中)来驱除剩余的游离(即，未反应的)水，以产生干燥产品。

3、只要保持足够的强度，降低板的密度是极其重要的。为了减轻重量，可从板的体积中拆卸质量并用例如空隙代替，诸如由泡沫产生的空气空隙以及由于水分蒸发超过灰墁再水合为石膏所需的量而产生的水空隙。珍珠岩和其他轻质填料也可用作空气和水空隙的替代物或补充物。重量较轻的板更容易处理、运输和安装，从而在板的安装中获得期望的效率。虽然期望较轻重量的板，但不应以牺牲消费者所期望的板强度为代价。当质量从板上拆卸时，保持板中足够的强度和完整性是一个挑战。

4、用于解决与石膏壁板生产相关联的一些操作问题的现有装置和方法公开在共同转让的美国专利5,683,635；5,643,510；6,494,609；6,874,930；7,007,914；和7,296,919中，这些专利以引用的方式并入。本领域一直需要提供附加解决方案来提高水泥质板的产量。

5、应当理解的是，本背景描述是为了帮助读者而创建的，并且不应将其视为任何所指示的问题本身在本技术中被理解的指示。虽然在一些方面和实施方案中，所描述的原理可减轻其他系统中固有的问题，但是应当理解的是，受保护的创新的范围由所附权利要求来限定，并且不是由任何公开的特征解决本文所述的任何具体问题的能力来限定。

技术实现思路

1、如本文所述，本公开提供了石膏板、制备石膏板的方法以及各种设备。石膏板可以是壁板的形式。如本文所用，术语壁板不限于在壁上使用的板，还可包括用于天花板、隔板等的板。该板包括凝固石膏芯，该凝固石膏芯设置在第一覆盖片和第二覆盖片(通常分别为正片和背片)之间。板的正面通常面向外，并且在悬挂使用时是可见的，而背面面向内，朝向诸如螺柱的支撑结构。纤维增强致密层设置在芯和正覆盖片之间。

2、致密层浆料被配制成不同于芯层浆料。该致密层浆料包括相比于芯层更高浓度的纤维和任选的强度增强淀粉(例如，预胶凝或未烹饪的非迁移淀粉)，但是该致密层浆料具有与该芯浆料相比相同或更低浓度的其他添加剂(例如，促进剂、缓聚剂、多磷酸盐、分散剂、发泡剂、迁移淀粉中的一者或多者等)。在一些实施方案中，该芯浆料具有显著更少的或不存在的纤维和任选的该强度增强淀粉。

3、在实施方案中，如本领域所理解的，可使用配备有搅拌器的一个板混合器来制备板。灰墁、水和任选的添加剂可被插入板混合器的主体中以形成基础浆料。板混合器包括用于形成板芯的浆料的主排放导管，以及用于形成致密层的浆料的辅助排放导管。将纤维和任选的强度增强淀粉插入辅助排放导管中，并与离开混合器的主体的基础浆料混合，以形成致密层浆料。通过以这种方式包括纤维，已经发现没有必要在基础浆料或芯浆料中包括纤维。在一些实施方案中，可任选地将多磷酸盐插入辅助排放导管并且插入致密层浆料中。

4、发泡剂可以任何合适的方式被插入芯浆料中。例如，在实施方案中，发泡剂优选地包括在主排放导管中，使得芯形成为具有比致密层更小的密度，因为此类泡沫然后将会在致密层中最小化。通过将其他成分插入板混合器主体中和/或插入主排放导管中，可将这些成分分别包括在基础浆料和/或芯浆料中。这些成分包括例如促进剂、缓聚剂、多磷酸盐、分散剂、迁移淀粉等。这样，特定成分将以与致密层浆料相同的量被引入芯浆料中，其中该成分仅被插入板混合器主体中。与致密层浆料相比，特定成分将以更大的量被引入到芯浆料中，在致密层浆料中，该成分被引入到主排放导管中(而不是辅助排放导管中)。

5、在一些实施方案中，纸纤维包括在致密层浆料中。纸纤维可作为浆悬浮液在水中递送。在实施方案中，当纸纤维被递送到用于形成致密层的浆料时，纸纤维悬浮液的流动处于非层状(例如湍流)状态，足以形成纤维增强的致密浆料，并避免附聚和形成可观量的絮凝物。就这一点而言，期望10％或更少的纤维以此类絮凝物的形式，使得纤维悬浮液可适当地混合到致密层浆料中，以允许增强的强度增强。

6、包括纤维增强致密层的板在超轻板密度下，例如35pcf或更小，诸如31pcf或更小，在根据astm 473-10方法b保持强度，例如，至少72lb.的拔钉阻力(例如，至少77lb)方面特别有用。

7、因此，在一个方面，本公开提供了一种石膏板，该石膏板包括凝固石膏芯，该凝固石膏芯设置在第一覆盖片和第二覆盖片之间。该石膏芯由芯浆料形成，该芯浆料包括灰墁、水、发泡剂和一种或多种添加剂，诸如分散剂、迁移淀粉、促进剂、缓聚剂和/或其他成分。致密层设置在该芯和该第一覆盖片之间。该致密层由包括灰墁、水、以任何合适的量的纤维(诸如该灰墁的至少0.8重量％)以及任选的强度增强淀粉的致密层浆料形成。该致密层浆料优选地包括相比于该芯浆料更高浓度的纤维(和任选的强度增强淀粉)，并且该芯浆料优选地包括与该致密层浆料相比相同或更高浓度的促进剂、缓聚剂、分散剂和迁移淀粉中的至少一者。在一些实施方案中，该致密层具有至少40pcf的干密度和0.05英寸或更小的干厚度。该板可具有任何期望的密度，例如35pcf或更小的密度，以及根据astm 473-10方法b的至少72lb.的拔钉阻力。在一些实施方案中，该致密层浆料由灰墁、水、纤维以及任选的强度增强淀粉和多磷酸盐组成。

8、另一方面，本公开提供了一种制造石膏板的方法。该方法包括获得第一覆盖片和第二覆盖片。将成粘结关系的致密层施加到该第一覆盖片。该致密层由包括灰墁、水、以任何合适的量的纤维(例如，该灰墁的至少0.8重量％)以及任选的强度增强淀粉的浆料形成。在一些实施方案中，该致密层具有至少40pcf的干密度。将成粘结关系的芯层施加到该致密层。该芯层具有35pcf或更小的密度，并具有第一表面和第二表面。该致密层浆料优选地包括相比于该芯浆料更高浓度的纤维(以及任选的强度增强淀粉)，并且该芯浆料优选地包括与该致密层浆料相比相同或更高浓度的促进剂、缓聚剂、分散剂和迁移淀粉中的至少一者。将成粘结关系的该第二覆盖片设置到该第二芯表面。该板具有根据astm 473-10方法b的至少72lb.的拔钉阻力。

9、另一方面，提供了一种制备板的方法。该方法包括设置板混合器，该板混合器包括主体以及分别的主排放导管和辅助排放导管。将灰墁和水插到该混合器的该主体中，以形成基础浆料。将该基础浆料的大部分从该主体排放到该主排放导管中，以形成芯浆料。将该基础浆料的少部分从该主体排放到该辅助排放导管中，以形成致密层浆料。制备包括水和纸纤维的悬浮液。在该悬浮液处于足以避免10重量％或更多的纤维以絮凝物形式存在的非层状状态的同时，将该悬浮液插入该辅助排放导管中的该致密层浆料中。设置第一覆盖片和第二覆盖片。将该致密层浆料沉积在该第一覆盖片上，通常是在其沿着传送装置移动时。将该芯浆料沉积在该致密层浆料上。将该第二覆盖片施加在该芯浆料上。

10、另一方面，本公开涉及用于制备水泥质产品的添加剂注入系统的实施方案。在实施方案中，添加剂注入系统可为水泥质浆料混合和分配组件的一部分，并且用于将添加剂注入到辅助浆料排放导管中，该辅助浆料排放导管运送在组件中产生的水泥质浆料的辅助流，使得辅助浆料流不同于从主浆料排放导管排放的主浆料流。

11、另一方面，本公开涉及混合器提取器的实施方案。在一个实施方案中，混合器提取器包括具有主体和端口构件的添加剂注入组件。该主体限定浆料通道和端口通道。该端口通道具有与该浆料通道流体连通的端口开口。该端口构件限定添加剂通道。该端口构件适于可拆卸地安装到该主体，使得该添加剂通道经由该端口通道的该端口开口与该浆料通道流体连通。

12、在本公开的另一方面，描述了浆料混合和分配组件的实施方案。在一个实施方案中，浆料混合和分配组件包括混合器、主排放导管和辅助排放导管。该混合器包括外壳和设置在该外壳内的搅拌器。该外壳具有第一出口和第二出口。该搅拌器被构造成搅拌水和水泥质材料以形成含水水泥质浆料。该主排放导管与该第一出口流体连通，并且该辅助排放导管与该第二出口流体连通。该辅助排放导管包括添加剂注入系统，该添加剂注入系统具有主体和端口构件，该端口构件被构造成将至少一种添加剂引入经由辅助浆料排放导管从混合器排放的辅助浆料流中。

13、在本公开的另一方面，描述了制造水泥质产品的方法的实施方案。在制造水泥质产品的方法的一个实施方案中，水和水泥质材料在混合器中搅拌以形成含水水泥质浆料。含水水泥质浆料的主流从混合器从第一出口排放到主排放导管中。含水水泥质浆料的辅助流从混合器从第二出口排放到辅助排放导管中。至少一种添加剂经由与辅助排放导管相关联的添加剂注入系统被引入辅助流中。

14、在本公开的另一方面，描述了用于制造石膏板的系统的实施方案。该系统包括混合器，该混合器包括外壳和设置在该外壳内的搅拌器。该外壳具有第一出口和第二出口。该搅拌器被构造成搅拌水和水泥质材料以形成含水水泥质浆料。该系统还包括主排放导管、辅助排放导管和添加剂注入系统。该主排放导管与该第一出口流体连通。该辅助排放导管与该第二出口流体连通。该添加剂注入系统具有注入主体和端口构件。该注入主体限定浆料通道和端口通道。该浆料通道包括该辅助排放导管的一部分，使得该浆料通道与该混合器的该第二出口流体连通。该端口通道与该浆料通道流体连通。该端口构件限定添加剂通道。该端口构件可拆卸地连接到该注入主体，使得该添加剂通道与该端口通道流体连通。

15、根据以下详细描述和附图，将理解所公开的原理的进一步和另选的方面和特征。如将了解的，本文所公开的添加剂注入系统、提取器、浆料混合和分配组件以及用于制造水泥质产品的技术能够在其他和不同的实施方案中实施和使用，并且能够在各个方面进行修改。因此，应当理解，前述一般描述和下面详细描述都仅为示例性和解释性的，并不限制所附权利要求的范围。