高强度抗裂纸面石膏板及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种高强度抗裂纸面石膏板及其制备工艺。

背景技术：

1、纸面石膏板是建筑装饰装修工程中各类板材中性能比较好的一种材料。纸面石膏生产的原料是二水石膏加热，排出板内结晶水以后而形成。石膏板经加工定型，在燃烧与研磨好的半水石膏中添加水，再次形成二水石膏结构。它从石膏浆中分离出呈针毡状结晶体，在干燥过程中，形成了微孔，使石膏建材具有“石膏呼吸”特性，即在空气湿度变化时，可以吸收湿气，也能迅速地再散发出去。如果纸面石膏板在生产过程中的干燥工艺控制不当，使板材烘干过度，不仅除去了板材中建筑石膏的游离水，还发生了二水石膏转变为半水石膏，继而转变为无水石膏的情况，致使板材的物理力学性能变差、抗压强度变低、断裂荷载变小，导致施工安装后，板材强度不足以抵御收缩应力，在板材的拼接处容易开裂。反之，如果纸面石膏板在生产过程中干燥不透而残留较多游离水，也会导致安装后，由于板材干燥收缩较大而出现裂缝。另外，如果纸面石膏板遇湿或遇水，则会使面纸(即上层护面纸)皱胀，产生变形，在施工后自然干燥条件下，产生收缩，出现裂缝。

2、魏超平在《新型建筑材料》2004年3月上发表的论文《纸面石膏板的开裂成因与预防措施》中提到：施工时，一般是把一张纸面石膏板覆盖于轻钢龙骨上，然后，为了方便固定，在多处同时用螺钉固定，单多点同时作业，把板材的内应力留在了轻钢龙骨和纸面石膏板体系内部，随着时间的推移，必然出现开裂现象。正确的安装方式应该是把纸面石膏板覆盖于轻钢龙骨上以后，必须从一个角散射形地、依次地往外用螺钉固定纸面石膏板，或从板材中间散射形地向外用螺钉固定纸面石膏板。用这种方法，可有效消除施工所带来的体系内部应力，杜绝此类裂缝的出现。其从施工方式上解决了这种开裂的问题，但现实中施工工人时有遗忘或搞错螺钉固定顺序的问题。何浩在《建筑工程》2013年2月刊上发表的论文《纸面石膏板板边断裂问题的成因及解决办法》提到：由于板材在包装时受力不均，在板材存放及运输过程中，受到其他外力作用，能造成板材边部断裂，严重时板材中央也会断裂。要求在包装时严格要求，垫条码放整齐，打包带也要整齐，必要时增加护板宽度及数量，增加板材受力面积。垫条码放整齐虽然可以基本解决这一问题，但垫条与纸面石膏板的连接不够牢靠，所以在包装、存放、运输时常有码放整齐的垫条又移位或脱离与纸面石膏板连接的情况存在，使得板材在包装时受力不均，纸面石膏板边部开裂时有存在。

3、在纸面石膏板的制备上，一般采用原料挤压或辊压成型后固化烘干切断包装而成，这种基本都是用于制备一般形状的棱边，如炬形(代号j)、倒角形(代号d))、楔形(代号c)和圆形(代号y)四种，无法完成其他复杂形状的棱边的纸面石膏板的制备。如公开号为cn101139199的专利：一种纸面石膏板，它由40～50份石膏粉、0.5～5份活性炭、0.5～1份玉米淀粉、0.4～0.8份纸浆纤维制成：将称取的各原料与水同时倒入搅拌机，充分搅拌后挤压成型，成型后的石膏板裁切后烘干，烘干后的石膏板再进行二次裁切后包装入库。另外，现有的制备工艺，护面纸需要复杂的传输机构传输，如上层护面纸与下层护面纸均需通过传输机构传输，配合浆料搅拌机将石膏浆铺到下层护面纸上，再通过辊压成型机辊压成型。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种高强度抗裂纸面石膏板，在纸面石膏板的上层护面纸上设置标识层(分别标识1、2、3、4、5……以此类推)，以提示施工工人正确的螺钉固定顺序，可有效消除施工所带来的体系内部应力，杜绝此类裂缝的出现。标识层的位置设置可以是从一个角散射形地、依次地往外布置以提示施工工人螺钉的固定顺序，或标识层的位置设置是从板材中间散射形地向外布置。从纸面石膏板本身，配合施工方式有效解决这一问题，并且起到有效地提示作用，避免施工工人遗忘或搞错螺钉固定顺序而带来的未来这种裂缝的出现。采用掺加纸纤维或玻璃纤维，可以避免接缝开裂的现象。通过石灰、粉煤灰的添加，增加了纸面石膏板的强度；改性酚醛树脂的加入使得制得的纸面石膏板的抗折强度高，防裂效果得到提高。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种高强度抗裂纸面石膏板，由由上至下的上层护面纸、石膏板芯及下层护面纸构成，在所述纸面石膏板端面设置减少应力集中结构；在所述纸面石膏板上设置用于避免包装时受力不均的结构；

3、上层护面纸或下层护面纸上设有用于提示施工工人正确的螺钉固定顺序以消除施工带来的体系内部应力而引起裂缝的标识层，标识层设有若干个且每个标识层标识的内容不同；

4、石膏板芯的原料组分为：100～120份的石膏粉、1～1.2份的纸纤维或玻璃纤维、1～1.2份的促凝剂、70～90水、2～7份发泡剂、5～9份石灰、6～10份粉煤灰、100～120份的酚醛树脂胶液。在纸面石膏板的上层护面纸上设置标识层(分别标识1、2、3、4、5……以此类推)，以提示施工工人正确的螺钉固定顺序，可有效消除施工所带来的体系内部应力，杜绝此类裂缝的出现。标识层的位置设置可以是从一个角散射形地、依次地往外布置以提示施工工人螺钉的固定顺序，或标识层的位置设置是从板材中间散射形地向外布置。从纸面石膏板本身，配合施工方式有效解决这一问题，并且起到有效地提示作用，避免施工工人遗忘或搞错螺钉固定顺序而带来的未来这种裂缝的出现。

5、在纸面石膏板芯材中掺加纸纤维或玻璃纤维。现有技术有在芯材中掺加大量的木质纤维。由于木质纤维的热膨胀率和湿膨胀率都比较大，而且木质纤维抗拉强度较石膏芯材大得多，因此，掺木质纤维的纸面石膏板的热膨胀和湿膨胀都远比掺纸纤维或玻璃纤维的纸面石膏板大，造成即使在正常条件下施工，也易产生接缝开裂的现象。所以本发明中采用掺加纸纤维或玻璃纤维，可以避免接缝开裂的现象。

6、通过石灰、粉煤灰的添加，增加了纸面石膏板的强度；经过改性木质素制备的酚醛树脂基体的脆性更低，力学强度更强，由此制得的纸面石膏板的抗折强度高，防裂效果得到提高。

7、进一步的技术方案是，减少应力集中结构包括楔形圆形复合形状的棱边。纸面石膏板在拼接时有应力集中的现象，日后板材间极易出现开裂。从施工上解决这一问题的办法是：在安装纸面石膏板时进行端头错位，这是使应力分散、消除板材间开裂的有效措施。本发明从纸面石膏板本身寻求解决办法，在纸面石膏板端面设置减少应力集中的结构(或者说应力分散结构)，既借鉴了楔形棱边所具有的较长的过渡区域，又借鉴了圆形棱边所具有的平滑曲线过渡以避免应力集中，采用复合形状的纸面石膏板棱边后可以在拼接(也即施工)时有效减少应力集中的现象，避免日后板材间开裂的情况。

8、进一步的技术方案是，减少应力集中结构还包括在纸面石膏板上表面距离楔形圆形复合形状的棱边的一侧设置的圆弧凹槽，圆弧凹槽与棱边设有间距；所述用于避免包装时受力不均的结构为设置在圆弧凹槽的槽内壁上的若干个间隔设置的凸起。纸面石膏板端面设置的减少应力集中的结构(即圆弧凹槽)同时作为扩展结构，扩展结构用于与边缘垫条(即纸面石膏板包装时用的垫条)相插接连接，包装垫条与纸面石膏板连接状态的牢靠，即使多次运输、转移、存放垫条也很难出现移位脱落的情况，可有效避免包装时受力不均的问题。相对应地，垫条要适当进行技改，略微更改垫条的形状结构，以使得垫条与纸面石膏板其板面形状相适配，垫条的一个边缘固定连接有与圆弧凹槽尺寸形状均适配的圆弧柱体，垫条的靠近此边缘的一侧边的下表面固定连接有与楔形圆形复合形状的纸面石膏板棱边的楔形表面相适配的反向楔形体，这样垫条改进后，在成对(每对)叠放的纸面石膏板折叠后将垫条置于这一对叠放的纸面石膏板的端面，圆弧柱体置于圆弧凹槽内，反向楔形体抵靠在纸面石膏板棱边的楔形表面上完成纸面石膏板端面的保护。在圆弧凹槽的槽内壁上的若干个间隔设置的凸起，类似于将圆弧凹槽的槽内壁设置成表面带有很多毛刺的样子，这样增加了圆弧凹槽与垫条的圆弧柱体的摩擦力，增强了垫条与纸面石膏板的连接牢固度。

9、进一步的技术方案为，酚醛树脂胶液的固含量为33％～40％。酚醛树脂胶液的制备可以采用现有技术如公开号为cn116177972a的专利，将苯酚、碳酸钠、去离子水混合，110～120℃下加入与苯酚等量的甲醛，随后加入聚乙二醇600和改性木质素并补加剩余甲醛，继续反应120～150min，冷却出料；使用无水乙醇稀释，得到改性酚醛树脂胶液。

10、本发明还提供的技术方案为，制备高强度抗裂纸面石膏板的工艺，由如下步骤构成：

11、s1：将称取好的石膏粉石灰、粉煤灰、酚醛树脂胶液、纸纤维或玻璃纤维及水在浆料搅拌机中混合，再加入发泡剂，后加入促凝剂后制成石膏浆；

12、s2：下层护面纸输送至凹槽模具上，再通过浆料搅拌机将石膏浆铺到下层护面纸上，上层护面纸经辊压成型机的输送机构输送至石膏浆上方；石膏浆经辊压成型后成为石膏板芯；

13、s3：上层护面纸、石膏浆及下层护面纸经辊压成型后固化烘干，然后裁切成所需尺寸的高强度抗裂纸面石膏板；

14、在s2步骤中，凹槽模具的侧壁呈与楔形圆形复合形状的棱边相适配的形状；

15、凹槽模具呈槽钢状，凹槽模具其一面槽侧壁的顶端一体设有内翻边，内翻边的边缘铰接有用于形成纸面石膏板上圆弧凹槽的圆弧条；在s2步骤中，上层护面纸先盖住圆弧凹槽一侧的铺到下层护面纸上的石膏浆，然后将其圆弧条铰接转动，再配合上层护面纸上方设置的柔性挤压件实现上层护面纸伸入到圆弧凹槽内。凹槽模具端部顶面设置成铰接式，在制备初始为连接状态(也即用于形成纸面石膏板的圆弧凹槽部分；制备时上层护面纸先盖住圆弧凹槽一侧的铺到下层护面纸上的石膏浆)，(制备初始时在辊压成型的同时还对石膏浆进行初步的固化烘干{凹槽模具底部及侧壁均设置用于初步固化烘干的加热件})在制备终了阶段则将其端部顶面部分结构反向翻转使得圆弧条位于内翻边上(这样露出原本被圆弧条挡住的石膏板芯部分)，配合上层护面纸上方设置的柔性挤压件实现上层护面纸伸入(贴覆)到圆弧凹槽内以实现上层护面纸全面覆盖石膏板芯的整个上表面。圆弧条的端部设有限位块用于阻止圆弧条翻转角度过多，以保证圆弧条在转动后受自重时(配合限位块的设置)正好形成纸面石膏板的圆弧凹槽。

16、进一步的技术方案为，下层护面纸卡折在凹槽模具端部上，铺设的下层护面纸位于凹槽模具端部的部分作为不作为贴覆于石膏板芯的部分。下层护面纸卡(折)在凹槽模具端部(凹槽模具长度较长，铺设的下层护面纸位于凹槽模具端部部分作为待裁切段，不作为贴覆于石膏板芯的部分)待石膏浆铺设后，下层护面纸卡则比较稳固地置于凹槽模具上。凹槽模具端部设有用于下层护面纸卡折的两个开孔，两个开孔设有一定间距，下层护面纸绕设于传送辊上，下层护面纸从传送辊上传送至凹槽模具端部时将下层护面纸的端部伸入一个开孔内再伸入另一个开孔折叠后以形成较为牢固的连接，随着凹槽模具被输送辊输送，同时石膏浆料从浆料搅拌机中喷出后铺设于凹槽模具内的下层护面纸上，下层护面纸卡比较稳固地置于凹槽模具上。这样设置后省去很多原本下层护面纸传输所需的部件、机构，对于中小企业或发展中企业来说，增加一个人工仅在下层护面纸传输的开始阶段人工手动将下层护面纸的端部伸入开孔折叠，却减少了许多传输机构，相对来说更实际，也符合企业的实际需求。

17、进一步的技术方案为，辊压成型机上设有用于形成纸面石膏板圆弧凹槽的插棒，插棒的截面的尺寸沿靠近来料的端部向远离来料的端部方向逐渐变大。逐渐加大插棒直径尺寸，可以减少现有技术制备带孔石膏板中采用转动辊的拉孔方式引起的浆料搅拌机将石膏浆铺设或喷出过程时浆料四射飞溅的问题，插棒采用插入的方式而非转动的方式，且插棒截面尺寸逐渐增大也减少了插棒插入时引起的浆料撞击后的飞溅的情况。

18、本发明的优点和有益效果在于：在纸面石膏板的上层护面纸上设置标识层(分别标识1、2、3、4、5……以此类推)，以提示施工工人正确的螺钉固定顺序，可有效消除施工所带来的体系内部应力，杜绝此类裂缝的出现。标识层的位置设置可以是从一个角散射形地、依次地往外布置以提示施工工人螺钉的固定顺序，或标识层的位置设置是从板材中间散射形地向外布置。从纸面石膏板本身，配合施工方式有效解决这一问题，并且起到有效地提示作用，避免施工工人遗忘或搞错螺钉固定顺序而带来的未来这种裂缝的出现。

19、采用掺加纸纤维或玻璃纤维，可以避免接缝开裂的现象。

20、通过石灰、粉煤灰的添加，增加了纸面石膏板的强度；改性酚醛树脂的加入使得制得的纸面石膏板的抗折强度高，防裂效果得到提高。

21、纸面石膏板端面设置减少应力集中的结构(或者说应力分散结构)，既借鉴了楔形棱边所具有的较长的过渡区域，又借鉴了圆形棱边所具有的平滑曲线过渡以避免应力集中，采用复合形状的纸面石膏板棱边后可以在拼接(也即施工)时有效减少应力集中的现象，避免日后板材间开裂的情况。

22、纸面石膏板端面设置的减少应力集中的结构(即圆弧凹槽)同时作为扩展结构，扩展结构用于与边缘垫条(即纸面石膏板包装时用的垫条)相插接连接，包装垫条与纸面石膏板连接状态的牢靠，即使多次运输、转移、存放垫条也很难出现移位脱落的情况，可有效避免包装时受力不均的问题。

23、圆弧凹槽的槽内壁上的若干个间隔设置的凸起，类似于将圆弧凹槽的槽内壁设置成表面带有很多毛刺的样子，这样增加了圆弧凹槽与垫条的圆弧柱体的摩擦力，增强了垫条与纸面石膏板的连接牢固度。

24、省去很多原本下层护面纸传输所需的部件、机构，对于中小企业或发展中企业来说，增加一个人工仅在下层护面纸传输的开始阶段人工手动将下层护面纸的端部伸入开孔折叠，却减少了许多传输机构，相对来说更实际，也符合企业的实际需求。

25、逐渐加大插棒直径尺寸，可以减少现有技术制备带孔石膏板中采用转动辊的拉孔方式引起的浆料搅拌机将石膏浆铺设或喷出过程时浆料四射飞溅的问题，插棒采用插入的方式而非转动的方式，且插棒截面尺寸逐渐增大也减少了插棒插入时引起的浆料撞击后的飞溅的情况。