具有改進(jìn)的固定強(qiáng)度的建筑板材及其制造方法
【專利說明】具有改進(jìn)的固定強(qiáng)度的建筑板材及其制造方法
[0001] 本發(fā)明涉及用于建造建筑物的板材及其制造方法。特別地，本發(fā)明涉及用于提供 可附著例如水池、電視、或散熱器的隔離物的板材。
[0002] 輕質(zhì)板材例如灰泥板(plasterboard)(例如石膏灰泥板）、聚苯乙稀板和纖維板通 常用于提供建筑物內(nèi)的隔離物。對于所述應(yīng)用，它們的優(yōu)點(diǎn)包括它們是輕的并且安裝快捷 的這一事實(shí)。
[0003] 然而，在某些情況中，這種輕質(zhì)板材可能具有強(qiáng)度不足以支撐固定設(shè)施(fixture) (例如水池、電視、散熱器、滅火器、架子以及任何需要附著板材的物品）的缺點(diǎn)。在這些情況 中，固定設(shè)施的重量可導(dǎo)致固定裝置(例如螺釘)從板材脫離，從而固定設(shè)施從隔離物脫落。 [000 4]典型地，該問題已通過提供膠合板材(plywood sheets)來提高板材的固定強(qiáng)度得 以解決。在所述情況中，向板材的與固定設(shè)施所處的一側(cè)相反的一側(cè)提供膠合板材。膠合板 材可以提供增加的強(qiáng)度以保持一個或多個固定裝置(例如螺釘），該固定裝置用于固定固定 設(shè)施至板材。典型地，膠合板材位于隔離物框架內(nèi)，并且灰泥板隨后被固定至膠合板，以使 其處于隔離物框架之外。
[0005]作為一項(xiàng)可替代的方式，可以提供金屬支撐裝置。其可包括固定板、通道、帶、或金 屬扣件。如同膠合板材的情況，金屬支架裝置一般位于板材的與待固定固定設(shè)施的一側(cè)相 反的一側(cè)，且用于接收和固定固定裝置，例如被用于將固定設(shè)施附著至板材的固定螺絲。
[0006]這兩種設(shè)置都具有需要使板材和額外的支撐組件在現(xiàn)場相互附著的缺點(diǎn)。更進(jìn)一 步地，當(dāng)使用金屬支撐裝置時，可能需要多個這樣的支撐裝置來支撐將固定設(shè)施固定至板 材所需的整套固定裝置。因此，所述安裝方法可能是費(fèi)時且昂貴的。
[0007]此外，金屬支撐裝置或膠合板材的加入提高了隔離物的重量和厚度，和/或?qū)е驴?心墻空間的減少。一般地，膠合板自身必須在現(xiàn)場按尺寸切割，由此增加了安裝所需的時間 并且可能導(dǎo)致灰塵和潛在的有害成分的釋放。
[0008]因此，存在提供改善的板材的需要，其能夠保持固定裝置且支撐固定設(shè)施、且無需 費(fèi)時的安裝過程。
[0009]已發(fā)現(xiàn)通過提供包括基底板的板材，該基底板具有被固定至其表面之一的基于聚 合物的片層（lamina)，可以實(shí)現(xiàn)板材保持固定裝置能力的提高。但是這樣的板材可能易出 現(xiàn)螺釘擰得過緊的問題，由此在已達(dá)到擰緊力矩峰值之后，甚至螺釘很小的額外轉(zhuǎn)動都可 能導(dǎo)致螺孔內(nèi)表面的剝離，其結(jié)果是螺釘不再保留在板材中。因此，可能難以以可靠且可重 復(fù)的方式將螺釘固定件插入板材。
[0010]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在基底板是石膏灰泥板的情況中，所述問題可通過選擇包括至少一種 纖維添加劑的灰泥板而減少。
[0011] 因此，在第一方面，本發(fā)明可提供包括灰泥板的板材，該灰泥板具有附著至其表面 之一的背襯片層(backinglamina)，該灰泥板包括石膏基體，所述石膏基體具有以相對于 石膏至少1重量％的量嵌入其中的纖維。
[0012] 優(yōu)選地，所述片層是基于聚合物的片層，典型地，所述基于聚合物的片層基本上包 括選自PVC、HDPE、尼龍、聚碳酸酯、酚醛塑料(Bakelite)，聚丙烯，縮醛(acetal)，和玻璃纖 維的材料。
[0013] 典型地，所述片層具有至少1mm的厚度。一般地，所述片層粘在灰泥板上，例如借助 于基于聚合物的膠，例如丙烯酸膠。
[0014] 優(yōu)選地，所述石膏基體進(jìn)一步包括相對于石膏至少1重量％的量的淀粉添加劑，優(yōu) 選2重量％，更優(yōu)選2.5重量％。
[0015] 典型地，相對于石膏，所述纖維以至少2重量％、優(yōu)選2.5重量％的量存在。
[0016] -般地，所述纖維選自玻璃纖維，木材纖維，衍生自木材的纖維，和它們的混合物。 在某些實(shí)施方式中，然而，纖維可以是合成的聚合物纖維。
[0017]例如，所述纖維可以是再生的纖維素纖維，如由溶解的木漿制造的萊賽爾 (lyocell)。在所述情況中，該纖維典型地具有一個或多個如下的性質(zhì)：
[0018] ?大于0.1mm、優(yōu)選大于0.2mm的平均長度；
[0019] ?小于0.5mm、優(yōu)選小于0.4mm的平均長度；
[0020] ?小于20微米、優(yōu)選小于15微米的平均直徑。
[0021] 在某些實(shí)施方式中，所述纖維可以以附聚(agglomerated)的纖維顆粒的形式存在 于灰泥板之內(nèi)，例如紙顆粒和/或木材顆粒(例如，精細(xì)鋸末顆粒）。一般地，這些顆粒形狀不 規(guī)則。所述顆粒典型地具有一個或多個以下性質(zhì)：
[0022] ?它們最大的尺寸優(yōu)選大于0.5mm、優(yōu)選大于1mm、更有選大于
[0023] 1.5mm;
[0024] ?他們最大的尺寸優(yōu)選小于3mm、優(yōu)選小于2.5mm;
[0025] ?顆粒內(nèi)纖維的平均長度大于1mm;
[0026] ?顆粒內(nèi)纖維的平均長度小于15mm;
[0027] ?顆粒內(nèi)纖維的平均直徑大于1微米，優(yōu)選大于5微米；
[0028] ?顆粒內(nèi)纖維的平均直徑小于50微米，優(yōu)選小于30微米。
[0029] 所述纖維遵循盤旋的路徑，以使它們被包含在顆粒的邊界之內(nèi)。
[0030] 在所述纖維是玻璃纖維的情況中，該纖維可具有一個或多個以下性質(zhì)：
[0031] ?平均長度大于10mm，優(yōu)選大于15mm;
[0032] ?平均長度低于50mm，優(yōu)選低于30mm;
[0033] ?平均直徑大于20微米，優(yōu)選大于30微米；
[0034] ?平均直徑小于80微米，優(yōu)選小于70微米；
[0035] 優(yōu)選地，所述淀粉包括非滲移性淀粉(non-migratorystarch)，即保持在灰泥板 的核心之內(nèi)并且不向板表面滲移的淀粉化合物。這樣的淀粉區(qū)別于滲移性淀粉，后者典型 地向灰泥板表面滲移且用作增強(qiáng)灰泥板核心與紙貼面(paperfacing)的結(jié)合的目的。然 而，素?cái)?shù)灰泥板可額外包括滲移性淀粉。
[0036]可以如本領(lǐng)域公知的多種不同方式提供非滲移性淀粉。例如，如US7708847所描述 的，淀粉可包括糊精。
[0037]在其它情況中，所述淀粉可以是預(yù)膠化的(pre-gelatinised)淀粉。
[0038]在某些實(shí)施方式中，可以選擇的淀粉在低于60°C具有低粘度(例如低于60cps的布 氏粘度），且在70°C具有更高的粘度(例如高于lOOOOcps的布氏粘度）。這樣的淀粉描述于例 如US8252110中，在此通過引用將其納入本文。這些淀粉具有強(qiáng)溫度依賴性的流變性能：可 以認(rèn)為，在低溫下，淀粉可以分散在核心中以滲透到晶間空間（inter-crystal1ine space)。一旦溫度超過60°C，所述淀粉的粘度快速提高至非常高的水平以確保該淀粉實(shí)際 上保留在核心中且不向核心/貼面界面滲移。
[0039]在某些實(shí)施方式中，所述淀粉是取代的淀粉，例如在US7048794中所描述的那些， 在此通過引用將其納入本文。取代的淀粉是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)將一個或多個羥基官能團(tuán)取代的 淀粉衍生物。典型地，該方法涉及淀粉的醚化或酯化或沿淀粉聚合物主鏈添加醚鍵或酯鍵 的經(jīng)修飾的淀粉。該方法不同于其它的對淀粉的改性，例如氧化、酸稀化(acid-thinning)、 交聯(lián)和預(yù)膠化，雖然這些方法也可在用一個或多個類型的官能團(tuán)取代之前或之后用于淀 粉。
[0040] 可以認(rèn)為取代的淀粉起到用于灰泥板的無機(jī)相(例如石膏）的有效的粘合劑的作 用，因此增加了 了灰泥板的核心強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述淀粉不溶于冷水，但在灰泥板的形成、固 化(setting)、或干燥過程中于更高的溫度下可溶解。這被認(rèn)為會限制淀粉的過度滲移，由 此淀粉保留在灰泥板的核心，從而為石膏晶體提供粘合劑。
[0041] 取代的淀粉可包括羥乙基化的、羥丙基化的和/或乙?；牡矸邸?yōu)選地，所述淀 粉是羥乙基化的淀粉。
[0042] 淀粉可衍生自例如，馬鈴薯、木薯淀粉或玉米。優(yōu)選地，淀粉衍生自玉米。
[0043]在第二方面，本發(fā)明可提供包括石膏基體的灰泥板，所述石膏基體具有嵌入其中 的纖維，該纖維以相對于石膏至少1重量％的量存在，所述石膏基體進(jìn)一步包括聚合添加 劑，該聚合添加劑以相對于石膏至少1重量％的量存在。
[0044]優(yōu)選地，所述纖維以相對于石膏至少3w%的量存在，更優(yōu)選至少4重量％，最優(yōu)選 至少4.5重量％。優(yōu)選地，所述聚合添加劑以相對于石膏至少3重量％的量存在，更優(yōu)選至少 4重量％，最優(yōu)選至少4.5重量％?？梢哉J(rèn)為這些相對較高水平的纖維和聚合添加劑可向灰 泥板提供足以保持固定裝置的能力，而不需要背襯片層。
[0045]通過省略背襯片層，由于減少的原材料成本和更容易的制備方法，以較低的成本 提供具有足夠的固定強(qiáng)度的板材是可能的。另外，所述板材也更易于回收，因?yàn)榭杀苊鈴幕?泥板分離片層的需要。
[0046]典型地，聚合添加劑選自聚乙酸乙烯酯，聚乙酸乙烯酯-乙烯共聚物，與聚苯乙烯 磺酸酯交聯(lián)的聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯醇，甲基纖維素，羥乙基甲基纖維素，苯乙烯-丁二 烯共聚物膠乳，丙烯酸酯膠乳，丙烯酸酯共聚物膠乳，聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚甲基丙烯酸 酯，聚丙烯酸，陽離子淀粉，