專利名稱：低物化能墻板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及墻板芯體的新型組合物和用于制造這種芯體的方法，具體來(lái) 說，本發(fā)明涉及與生產(chǎn)傳統(tǒng)石膏墻板所需能量相比減少了制造墻板所需能量 的芯體和方法。
背景技術(shù)：
石膏墻板用于建造住宅和商業(yè)建筑，以形成內(nèi)墻和天花板并且在某些情 況下形成外墻。因?yàn)槠漭^容易安裝并且需要最少的修整，石膏墻板在建造住 宅和辦公建筑中是用于上述目的的優(yōu)選材料。
石膏墻板由硬化的包括石膏的芯體組成，該芯體表面帶有紙或其它適于
接收例如涂料的涂層的纖維材料。石膏墻板通常通過以下方式制造將主要 由煅燒的石膏組成的含水芯體漿料置于兩張紙之間從而形成夾層結(jié)構(gòu)。各種 類型的覆蓋紙?jiān)诒绢I(lǐng)域是已知的。可使該含水石膏芯體漿料通過煅燒的石膏 的再水合而固化或硬化，通常還繼之以在干燥機(jī)中熱處理以便除去多余的 水。在石膏漿料已固化(即，與存在于該含水漿料中的水起反應(yīng))并且干燥 之后，該成型的板材被切割成所需尺寸。用于生產(chǎn)石膏墻板的方法在本領(lǐng)域 是已知的。
最初，用于制造石膏墻板的芯體組合物的常規(guī)方法包括在高速混合裝置 中對(duì)干配料進(jìn)行預(yù)混合。該干配料通常包括半水合硫酸鈣(灰泥)、促凝劑 以及防干劑(例如淀粉)。該干配料與芯體組合物的"濕"(含水的)部分一 起在混合裝置中混合。該濕部分可包括第一組分，其包括水、紙漿與可選地 一種或多種流動(dòng)性增強(qiáng)劑的混合物，以及緩凝劑。紙漿溶液提供了主要部分 的形成芯體組合物的石膏漿料中的水。第二濕組分可包括上述增強(qiáng)劑、泡沫 材料(foam)和如需要的其它常規(guī)添加劑的混合物。上述干和濕部分一起構(gòu) 成最終形成石膏墻板芯體的含水的石膏漿料。
該石膏墻板芯體的主要配料是半水合硫酸鈣，其通常被稱為"煅燒的石 膏"、"灰泥"或"熟石膏"?；夷嘤性S多期望的物理性能，包括但不限于，耐火性、熱穩(wěn)定性和比重尺寸穩(wěn)、定性(hydrometric dimensional stability )、抗 壓強(qiáng)度和中性的pH值。 一般地，灰泥通過干燥、研磨以及煅燒天然石膏礦 石(即二水合硫酸4丐)制備。在制造灰泥中的干燥步驟包括使天然石膏礦石 通過回轉(zhuǎn)窯去除例如來(lái)自雨雪而存在于礦石中的任何水份。然后將該干燥的 礦石研磨到期望的細(xì)度。該干燥的研細(xì)的石膏可被稱為"石膏粉"而不管其 用途目的。該石膏粉被用作用于轉(zhuǎn)化成灰泥的煅燒過程中的原料。
制造灰泥過程中的煅燒(或脫水)步驟通過加熱石膏粉來(lái)進(jìn)行，其產(chǎn)生 半水合硫酸4S (灰泥)和水蒸汽。
這樣的煅燒過程步驟在"煅燒爐"中進(jìn)行，不少類型的煅燒爐對(duì)于本領(lǐng) 域的技術(shù)人員來(lái)說都是已知的。
煅燒的石膏直接與水反應(yīng)并且當(dāng)與適當(dāng)比例的水混合時(shí)可"固化"。然 而，該煅燒過程本身的能量消耗巨大。使用單級(jí)和多級(jí)裝置煅燒石膏的幾種 方法已經(jīng)被描述，例如在美國(guó)專利5954497中所描述的。
通常，在石膏板的制造過程中，可包括減輕重量和增加其它性能的若干 添加劑的石膏漿料沉積在移動(dòng)的紙(或玻璃纖維墊(glassfiber matt))基底 上，該基底本身支撐在長(zhǎng)的運(yùn)輸帶上。然后，將第二紙基底放在漿料上以構(gòu) 成石膏板的第二面并且該夾層結(jié)構(gòu)經(jīng)過成型臺(tái)(forming station )，其確定石 膏板的寬度和厚度。在這種連續(xù)操作中，石膏漿料在穿過成型臺(tái)之后開始固 化。當(dāng)產(chǎn)生足夠的固化時(shí)，該板被切割成可用于市售的長(zhǎng)度，然后經(jīng)過板干 燥機(jī)。此后，在銷售之前，如果需要將所述板修剪、上帶(taped)、捆扎 (bundled),裝運(yùn)和儲(chǔ)存。
大多數(shù)石膏墻板是以4英尺寬和8英尺長(zhǎng)的板材銷售的。板材的厚度自 1/4英寸到1英寸變化，其取決于具體的等級(jí)和應(yīng)用，其中1/2"(英寸)或 5/8"(英寸)的厚度是常見的。生產(chǎn)石膏墻板的多種板材尺寸和厚度用于各 種應(yīng)用。這種板易于使用并且能易于刻痕和折斷(score and snap )以便沿較 整齊的線使它們斷裂。
由于某些原因，生產(chǎn)石膏墻板的方法超過百年之久。它在能量豐富且便 宜而且溫室氣體問題未知的時(shí)候得到了發(fā)展。這是重要的特性。雖然多年來(lái) 已經(jīng)改善了石膏墻板技術(shù)以便包括耐火性作為某些墻板的特性，并且對(duì)石膏 墻板的檢測(cè)也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化(例如以ASTM C1396 ),但在主要的制造步驟方 面幾乎沒有變化，并且大多數(shù)墻板仍然由煅燒的石膏制成。如圖l所示，其展示了生產(chǎn)石膏墻板的典型方法中的主要步驟，生產(chǎn)石 膏墻板需要大量能量。"物化能"被定義為最終產(chǎn)品"在產(chǎn)品的生產(chǎn)中從原 材料階段到送貨所需的總能量"。如圖1所示，生產(chǎn)石膏墻板的四個(gè)步驟(干 燥石膏、煅燒石膏、用熱水混合漿料以及干燥板材)消耗了相當(dāng)多的能量。 因此，石膏的物化能以及產(chǎn)生的溫室氣體都很高。然而，當(dāng)今少有代替石膏 墻板的其它建筑材料存在。
能量的使用貫穿整個(gè)石膏加工。石膏礦石開采之后必須干燥， 一般在回 轉(zhuǎn)干燥器或急驟干燥器中進(jìn)行干燥。然后必須將其粉碎然后煅燒(雖然粉碎 通常在干燥之前進(jìn)行)。所有這些過程需要大量能量?jī)H僅只是為了準(zhǔn)備在制 造過程中使用的石膏。在將其煅燒之后， 一般將其與熱水(通常接近于沸點(diǎn) 溫度一需要更多能量)混合以便形成開始固化的熱漿料，之后板材(切割自
固化漿料)使用大量能量在板材千燥機(jī)干燥大約40到60分鐘以便蒸發(fā)殘余 水分。通常在包裝前，高達(dá)每平方英尺一磅(lib)的水需要從石膏板中被干 燥出來(lái)。因此，極其期望減少石膏墻板的總的物化能，從而減少能量成本 和溫室氣體。
溫室氣體，特別是C02,產(chǎn)生自化石燃料的燃燒以及某些材料例如石膏 的煅燒。因此石膏制造過程由于該過程的需要而產(chǎn)生大量的溫室氣體。
根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST—美國(guó)商務(wù)部)，具體來(lái)說是根據(jù) NISTIR 6916,石膏墻板的制造需要每磅8196 BTU。 在5/8'，的石膏板平均 重約75磅的情況下，這相當(dāng)于每塊板材總的物化能超過600,000 BTU。其它 消息來(lái)源表示每塊板材物化能小于600,000 BTU,然而另夕l、一些表示其可能 更多。據(jù)估算物化能構(gòu)成超過50。/。的制造成本。隨著能量成本的增加，并且 如果煙塵排放稅(carbon tax )頒布實(shí)施，那么由煅燒的石膏制造墻板的成本 將繼續(xù)隨能量成本直接上升。此外，作為全球抗擊氣候變化的努力的一部分， 材料生產(chǎn)者肩負(fù)著為廣泛使用的產(chǎn)品找尋能量依存低的替代方案的責(zé)任。
據(jù)估算，石膏墻板的制造中能量的使用接近美國(guó)所有能量使用的1%(以 BTU計(jì))。在美國(guó)每年使用400到500億平方英尺的墻板，其制造中消耗高 達(dá)900萬(wàn)億BTU。因而，通過為支撐熱量消耗強(qiáng)大的生產(chǎn)過程而需要的化石 燃料的燃燒，超過5000萬(wàn)噸溫室氣體釋放進(jìn)入大氣，由此危害環(huán)境并且促 寸吏全球變暖。
現(xiàn)有技術(shù)專注于降低石膏板的重量或增加其強(qiáng)度，或少量減少能量使用。例如，在美國(guó)專利6,699,426中描述了一種方法，其在石膏4反中釆用添 加劑來(lái)減少干燥時(shí)間從而減少干燥階段能量的使用。這些嘗試一般都從設(shè)想 采用煅燒的石膏(天然的或者合成的)開始，因?yàn)槭鄩Π逯圃焐虝?huì)發(fā)現(xiàn)從 頭開始重新設(shè)計(jì)材料及采礦方法將可能喪失幾十億美元的基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù) 秘密，并且使得他們的石膏礦變得毫無(wú)價(jià)值。
然而，在關(guān)注氣候變化的情況下，制造墻板，要求其在制造期間顯著降 低能量的使用，包括消除制造石膏墻板常用的煅燒、熱水和干燥步驟，是眾 所期望的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了制造新型墻板(在此定義為"EcoRock "墻板) 的新方法。所得的該新型EcoRock墻板可以在大多數(shù)應(yīng)用中替代石膏墻板。 用這種方式形成的墻板顯著地降低了與該墻板相關(guān)的物化能，因而顯著減少 了危害環(huán)境的溫室氣體排放。
根據(jù)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明將被完整地理解。


圖1展示了石膏干式墻的制造方法，其表示某標(biāo)準(zhǔn)石膏干墻的制造步 驟，具體來(lái)說是消耗大量能量的制造步驟。
圖2展示了 EcoRock的制造方法，其表示EcoRock的制造步驟，如其 中所示，該制造步驟需要很少的能量。
具體實(shí)施例方式
其它 對(duì)示例實(shí)施
方式進(jìn)行詳細(xì)說明以便清楚地傳達(dá)本發(fā)明。然而，所提供的詳細(xì)說明中的數(shù)
量不是要限制對(duì)實(shí)施方式的預(yù)期的變化；而相反地，其目的在于覆蓋落入后 附權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的所有改變、等價(jià)方式以及替代方 案。可以在不脫離本發(fā)明的精神或不損害本發(fā)明的任何優(yōu)越性的情況下作出 各種細(xì)節(jié)上弟改變。以下詳細(xì)說明用來(lái)使得這些實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員更明顯。量消耗最強(qiáng)的過程，例如石膏干燥、煅燒、熱水以及板材的干燥。該新方法 可使墻板由非煅燒材料形成，該材料是豐富且安全的并且能夠自然地反應(yīng)以 便形成堅(jiān)固的也是耐火性的板材。
該新型EcoRock墻板包括氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鐵 (赤鐵礦或磁鐵礦)以及堿性磷酸鹽(磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氬鉀、磷酸 三鉀、三元過磷酸鹽、磷酸二氫鉤、磷酸二鉀或磷酸)溶液中的一種或多種 構(gòu)成的粘合劑。選取的粘合劑材料，通常與填料一起，在特定的EcoRock的 制造方法或所選的用于形成EcoRock墻板或墻板的方法的開始時(shí)^t混合。在 添加液體例如水之前，這樣的粘合劑與填料粉末的混合體被稱為"干混合 體"。MgO可以是煅燒的或未煅燒的。然而，未煅燒的MgO價(jià)格可較低廉 并且與煅燒的MgO相比提供更顯著的能量節(jié)約。因而，雖然煅燒的MgO可 用于EcoRock方法，但不需要使用煅燒的MgO。
在美國(guó)專利申請(qǐng)20060048682中，Arun S. Wagh等人描述了 一種密封劑， 其可被施用(例如被噴撒)到基于粉煤灰的油井中，并且其部分地使用了 MgO和KH2P04。這種密封劑用于涂覆在油井中已存在的水泥上并且很硬。 雖然在Wagh的密封劑中有些粘合劑成分類似于用于EcoRock墻板的粘合劑 成分，但用于建筑結(jié)構(gòu)中的墻板并沒有由Wagh描述或預(yù)期。Wagh也沒有 描述任何其中的性能會(huì)是墻板特性(例如刻痕和折斷能力)的實(shí)施方式。
磷酸二氫鉀是用作肥料、食品添加劑和殺真菌劑的可溶性鹽。氧化鎂， 地殼中第八位豐富的物質(zhì)，是一種白色固體礦物，由菱鎂礦、白云石或海水 天然地產(chǎn)生并用于廢物管理應(yīng)用中。這些成分可以按許多不同的比例相互組 合，得到各種固化時(shí)間和強(qiáng)度。
現(xiàn)在描述根據(jù)本發(fā)明的基于磷酸二氫鉀(KH2P04)的方法。在添加水 (H20)和氧化鎂(MgO)之后，反應(yīng)產(chǎn)物是磷酸鎂鉀(MgKP04'6H20), 其由MgO在KH2P04溶液中溶解并最終反應(yīng)形成固化的產(chǎn)物而形成。這一 反應(yīng)產(chǎn)物下文稱之為"粘合劑"。
雖然在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)描述過使用硅酸鹽水泥并部分地使用煅燒的氧 化鎂的水泥板(例如在美國(guó)專利4,003,752中)，但這些板相比標(biāo)準(zhǔn)石膏墻板 仍具有包括重量、加工和刻痕/折斷能力在內(nèi)的許多問題。它們沒有描述在本 發(fā)明中制造粘合劑的與某些磷酸鹽的放熱反應(yīng)。在本發(fā)明的方法中，粘合劑組分之間的方t熱反應(yīng)自然地發(fā)生并且加熱漿 料。反應(yīng)時(shí)間可以通過許多因素進(jìn)行控制，所述因素包括漿料的全部成分、 漿料中粘合劑的重量百分比(％)、漿料中的填料、漿料中水或其它液體的 量以及向漿料添加硼酸。硼酸(粉末形式)使反應(yīng)放慢。其他緩速劑可以包 括硼砂、三聚磷酸鈉、磺酸鈉、檸檬酸以及許多其它工業(yè)中常用的市售緩速
劑。圖2表現(xiàn)了本發(fā)明的方法的簡(jiǎn)易性在于圖2描述了兩個(gè)步驟即用冷 水與漿料混合(由此節(jié)約大量能量)然后由該漿料形成墻板。該墻板既可以
在模子中形成，也可以采用用于形成石膏墻板然后切割成所需尺寸的輸送系 統(tǒng)形成。
漿料開始迅速變稠，放熱反應(yīng)對(duì)漿料進(jìn)行加熱并且漿料最終固化成硬 塊。取決于填料含量以及混合物的尺寸，通常會(huì)觀測(cè)到40。C到90。C的最高 溫度。硬度也可以通過填料來(lái)控制，并且可以從極其強(qiáng)硬并堅(jiān)固到柔軟(但 是是干的)并易斷裂變化。使板材足夠堅(jiān)固以便從模子中或連續(xù)的漿料中除 去的固化時(shí)間可以設(shè)定為由20秒到數(shù)天，這取決于添加劑或填料。例如， 硼酸可以將固化時(shí)間從數(shù)秒擴(kuò)展到數(shù)天，其中粉末硼酸按0°/。到3%的范圍添 加到粘合劑中。雖然二十(20)秒的固化時(shí)間帶來(lái)極高的產(chǎn)率，但對(duì)于高質(zhì) 量制造而言漿料可能開始固化得太快，因而固化時(shí)間通常應(yīng)該通過添加硼酸 而調(diào)整到較長(zhǎng)時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明，材料的許多不同的組合都是可以的，帶來(lái)了改進(jìn)的強(qiáng)度、 硬度、刻痕/折斷能力、紙粘附力、耐熱性、重量和耐火性。粘合劑可與許多 不同填料相容，所述填料包括碳酸4丐(CaC03)、硅灰石(硅酸4丐)、玉米淀 粉、陶資微球、珍珠巖、粉煤灰、廢品及其他低物化能材料。未煅燒的石膏 也可用作填料。通過仔細(xì)地選擇低能量的、豐富的、可生物降解的材料作為 填料，例如以上所列的那些，本發(fā)明的墻板開始具有石膏墻板的特性。這些 特性(重量、使得能被運(yùn)輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度、能夠被刻痕隨后沿著刻痕線折斷的 能力、耐火能力以及能夠被釘入或者相反能被附著到其它材料例如立柱 (stud)上的能力)對(duì)市場(chǎng)是重要的并且是使產(chǎn)品作為石膏墻板的替代物在 商業(yè)上成功所必需的。
碳酸鈣(CaC03)是豐富且無(wú)毒的。由玉米制得的玉米淀粉是豐富且無(wú) 毒的。陶瓷微球是燃煤電廠的廢料，而且可以減輕材料的重量并增加結(jié)合這 些材料的墻板的耐熱和耐火性。干混合體可以包括高達(dá)80%重量的陶瓷孩么球。這種干混合體已經(jīng)成功地結(jié)合到EcoRock中。更高的濃度將會(huì)增加成本 并且降低強(qiáng)度。粉煤灰也是燃煤電廠的廢料，其在本發(fā)明中可以有效地再利 用。干混合體可以包括高達(dá)80%重量的粉煤灰。這種干混合料已經(jīng)成功地結(jié) 合到EcoRock中；然而非常高濃度的粉煤灰會(huì)增加重量、使芯體顏色變暗并 且使芯體硬到可能不期望的程度。生物纖維(即可被生物降解的植物纖維) 被用來(lái)在本實(shí)施方式中增強(qiáng)抗拉伸性和抗彎曲性；然而也可采用其它纖維， 例如纖維素或玻璃。特殊纖維在水泥板中的使用在美國(guó)專利6676744中被公 開并且已為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。
實(shí)施例1
在本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式中，粉末的干混合體采用以下按重量比的材料
制得
磷酸二氫鉀 27%
氧化鎂 9%
碳酸4丐 18%
玉米淀粉 11%
陶瓷微^求(500|im直徑) 33%
生物纖維 1%
硼酸 1%
磷酸二氫鉀和氧化鎂一起形成漿料中的粘合劑并因此在該待形成的 EcoRock墻板芯體中。碳酸4丐、玉米淀粉和陶瓷微球形成漿料中的填料并且 當(dāng)漿料已硬化時(shí)生物纖維強(qiáng)化該芯體。硼酸是使放熱反應(yīng)放慢的緩速劑并因 而使?jié){料的固化變慢。
然后將相當(dāng)于該干混合體34重量％的水加入到該干混合體以形成漿料。 在一個(gè)實(shí)施方式中，濕混合體("初始漿料，，)通過混合機(jī)混合三(3 )分鐘。 可以采用各種混合機(jī)，例如葉式混合機(jī)，條件是混合體可以在石更化前迅速地 A人混合一幾除去。
漿料可以澆在紙飾面(paper facing )上，紙可如同標(biāo)準(zhǔn)石膏過程中一樣 圍繞其側(cè)面包覆。對(duì)于本實(shí)施方式而言不需要襯紙或紙膠粘劑，但是也可以 根據(jù)需要加入。在從混合機(jī)中除去之后放熱反應(yīng)幾乎立即開始并且持續(xù)數(shù)個(gè)小時(shí)，吸收 大部分的水進(jìn)入反應(yīng)中。板材可以在少于30分鐘之內(nèi)切割和除去，這取決 于可用的處理設(shè)備。然而反應(yīng)中并未使用全部的水，并且對(duì)水的某種程度的
吸收將持續(xù)許多小時(shí)。在24-48小時(shí)之內(nèi)，水的主要部分已經(jīng)被吸收，并且 還會(huì)發(fā)生某種程度的蒸發(fā)。當(dāng)使用紙飾面時(shí)，最好該板材獨(dú)自干燥24小時(shí) 以便降低模子形成在紙上的可能性。這可以在支架上在室溫條件下完成而無(wú) 需加熱。干燥時(shí)間在較高的溫度下將會(huì)較快并且在水點(diǎn)以上的較低溫下會(huì)較 慢。80F以上的溫度被檢測(cè)過但是并不考慮在內(nèi)是因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)關(guān)注于低能量 過程。殘余干燥將在較高溫度下繼續(xù)增加，然而加熱(至室溫以上)是不利 的，因?yàn)榉艧岱磻?yīng)需要利用水，而水將因此過快地蒸發(fā)。當(dāng)該放熱反應(yīng)發(fā)生 在冰點(diǎn)以下時(shí)，殘余水將在芯體內(nèi)凍結(jié)直至溫度上升至冰點(diǎn)以上。估計(jì)環(huán)境 濕度水平也將影響殘余干燥時(shí)間，但這沒有被研究。
所得的板材("最終產(chǎn)品，，)具有類似于或者大于石膏墻板的強(qiáng)度特性， 并且可以容易地被刻痕和折斷。這種粘合劑產(chǎn)生輕微地(或堅(jiān)固地)粘合某 些填料的獨(dú)特能力(與常用于水泥板的硅酸鹽水泥相比)。水泥板(其常被 用于磚瓦襯底和室外應(yīng)用)沒有表現(xiàn)出室內(nèi)使用的石膏板的許多吸引人的特 征，例如低重量、刻痕和折斷以及紙飾面。
實(shí)施例2
在另一實(shí)施方式中，將與實(shí)例1中相同量的干粉末按相同比例混合在一 起，但是省去硼酸。在這種情況下，反應(yīng)更加迅速地發(fā)生使得板材可以在5 分鐘之內(nèi)切割和移走。
實(shí)施例3
在另一實(shí)施方式中，將與實(shí)施例1中相同量的干粉末按相同的比例混 和，但是所加的水包含有通過泡沫產(chǎn)生器添加的發(fā)泡劑(通常是肥皂)。這 樣生產(chǎn)出強(qiáng)度稍低且重量減小的板材。在石膏墻板中發(fā)泡的實(shí)例包括在下述 專利中描述的那些，所述專利有美國(guó)專利US5，240,639、 US5,158,612、 US4,678，515、 US4,618，380和US4，156,615。這種添加劑的使用對(duì)于制造石 膏墻板領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說是公知的。實(shí)施例4
在另一實(shí)施方案中，通過增加粘合劑在漿料中的重量以及由此增加在將
形成墻板的芯體中的重量來(lái)制造用于室外的板材。這賦予得到的EcoRock墻 板額外的強(qiáng)度和耐水性。此外，在這一實(shí)施方式中，沒有使用紙飾面或者包 裝紙，因?yàn)樵搲Π鍖⒈┞队诃h(huán)境中。這一實(shí)施方式中的組成重量比如下
磷酸二氫鉀 41%
氧化4美 14%
碳酸4弓 25%
玉米淀4分 6%
陶瓷微球(500(im直徑) 12%
生物纖維 1%
硼酸 1%
然后將相當(dāng)于該干混合體32重量％的水加到干混合體中以形成漿料。
最后的實(shí)施例4
在其它的實(shí)施方式中，粘合劑磷酸二氫鉀與氧化鎂的比例可以改變使得 它們按重量比是等量的。這可以導(dǎo)致較低的水的消耗量。作為本發(fā)明的特點(diǎn)， 一種粘合劑組分與另一種粘合劑組分的重量比可以改變以便使得最小化材 料的成本。10%的一種粘合劑成分與90%的其他粘合劑成分組合經(jīng)混合表現(xiàn) 出可接受的方文熱反應(yīng)。
對(duì)漿料的加工可以采用多種不同的技術(shù)進(jìn)行，這取決于許多因素，例如 所需板材數(shù)量、生產(chǎn)空間以及當(dāng)前工程技術(shù)人員對(duì)該方法的熟悉程度。普通 石膏漿料方法是制造本發(fā)明的EcoRock墻板的大多數(shù)實(shí)施方式的一種可接 受的方法，這種方法使用輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)是將漿料包覆在紙中的連續(xù)的長(zhǎng) 生產(chǎn)線。這種方法為生產(chǎn)石膏墻板領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。用于水泥板的生 產(chǎn)的Hatscheck方法，對(duì)于制造產(chǎn)本發(fā)明的墻板來(lái)說，特別是對(duì)于不需要紙 飾面或襯底的那些來(lái)說，也是可接受的，并且已為生產(chǎn)水泥板領(lǐng)域的技術(shù)人 員所熟知。當(dāng)采用Hatscheck方法時(shí)需要額外的水來(lái)稀釋漿料，因?yàn)樗褂?的制造設(shè)備通常需要低粘度的漿料。或者，作為另一種制造方法，漿料可以 澆灌進(jìn)預(yù)定尺寸的模子中并使其固化。然后可將每塊板材從模子中移出，而 模子可以重復(fù)使用。
根據(jù)上述披露，本發(fā)明的其它實(shí)施方式是顯而易見的。
權(quán)利要求
1、一種用于墻板的粘合劑，所述粘合劑包括氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化鈣和氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵礦)中的一種或多種；以及至少一種堿性磷酸鹽。
2、 權(quán)利要求l的粘合劑，其中所述至少一種堿性磷酸鹽包括下列化 合物中的一種或多種磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過 磷酸鹽或磷酸二鉀。
3、 一種使用權(quán)利要求l的粘合劑的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇傊?量的《80%。
4、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M 成的《50%。
5、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M 成的《20%。
6、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M 成的《10%。
7、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M 成的《5%。
8、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，其中該墻板進(jìn)一步包括選 自生物纖維、尼龍、玻璃和纖維素的纖維。
9、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，進(jìn)一步包括選自碳酸鈣、 珍珠巖和二水合疏酸鈣的填料。
10、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，所述墻板進(jìn)一步包括陶 瓷微球填料。
11、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，所述墻板進(jìn)一步包括玉 米淀粉。
12、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，所述墻板進(jìn)一步包括木薯淀粉。
13、 一種使用權(quán)利要求1的粘合劑的墻板，所述墻板進(jìn)一步包括粉 煤灰填料。
14、 一種尺寸為至少16平方英尺的至少一側(cè)上具有紙外層的墻板，包括氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵礦)中 的一種或多種的粘合劑；選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過磷酸鹽或磷 酸二鉀的一種或多種堿性磷酸鹽；和小于或等于墻板重量的約50%的水。
15、 權(quán)利要求14的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的< 80%。
16、 權(quán)利要求14的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的< 50%。
17、 權(quán)利要求14的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《20%。
18、 權(quán)利要求14的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《10%。
19、 權(quán)利要求14的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《5%。
20、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括選自生物纖維、尼龍、玻璃和 纖維素的纖維。
21、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括碳酸鈣和/或珍珠巖填料。
22、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括陶瓷微球填料。
23、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括玉米淀粉。
24、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括木薯淀粉。
25、 權(quán)利要求14的墻板，進(jìn)一步包括粉煤灰填料。
26、 一種尺寸為至少16平方英尺的平均厚度在O.l"至l.O"之間的墻 板，包括氧化鎂(MgO)、氧化《丐、氫氧化鍋、氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵礦)中 的一種或多種的粘合劑；選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過磷酸鹽或磷 酸二鉀的 一種或多種堿性磷酸鹽；小于或等于約墻板的重量50%的水；和；在墻板至少一個(gè)(1 )側(cè)面上的紙外層。
27、 權(quán)利要求26的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《80%。
28、 權(quán)利要求26的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《50%。
29、 權(quán)利要求26的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《20。/。。
30、 權(quán)利要求26的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《10%。
31、 權(quán)利要求26的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《5%。
32、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括選自生物纖維、尼龍、玻璃和 纖維素的纖維。
33、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括碳酸鉤和/或珍珠巖填料。
34、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括陶瓷微球填料。
35、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括玉米淀粉。
36、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括木薯淀粉。
37、 權(quán)利要求26的墻板，進(jìn)一步包括粉煤灰填料。
38、 一種尺寸為至少16平方英尺的平均厚度在O.l"至l.O"之間的墻 板，包括包含氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化媽、氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵礦) 中的一種或多種的粘合劑；選自磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過磷酸鹽或磷 酸二鉀的 一種或多種堿性磷酸鹽；小于初始漿料重量50%的水；以及至少一個(gè)(1 )側(cè)面上的玻璃纖維墊外層。
39、 權(quán)利要求38的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《80%。
40、 權(quán)利要求38的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的< 50%。
41、 權(quán)利要求38的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《20%。
42、 權(quán)利要求38的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《10%。
43、 權(quán)利要求38的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《5%。
44、 權(quán)利要求38墻板，進(jìn)一步包括選自生物纖維、尼龍、玻璃、纖 維素的纖維。
45、 權(quán)利要求38的墻板，進(jìn)一步包括碳酸鈣和/或珍珠巖填料。
46、 權(quán)利要求38的墻板，進(jìn)一步包括陶瓷微球填料。
47、 權(quán)利要求38的墻板，進(jìn)一步包括玉米淀粉。
48、 權(quán)利要求38的墻板，進(jìn)一步包括木薯淀粉。
49、 權(quán)利要求38的墻板，進(jìn)一步包括粉煤灰填料。
50、 一種尺寸為至少16平方英尺的平均厚度在0.1"至l.O，，之間的墻 板，包括氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化鈣、氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵礦)中 的一種或多種的粘合劑； 堿性磷酸鹽；碳酸鈣填料，其中所述碳酸鈣大于墻板重量的30%;以及 至少一個(gè)(1 )側(cè)面上的紙外層。
51、 權(quán)利要求50的墻板，其中所述堿性磷酸鹽包括一種或多種選自 磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過磷酸鹽或磷酸二鉀的鹽。
52、 權(quán)利要求50其中的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《80。/。。
53、 權(quán)利要求50其中的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《50%。
54、 權(quán)利要求50其中的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的<20%。
55、 權(quán)利要求50其中的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《10%。
56、 權(quán)利要求50其中的墻板，其中該粘合劑占?jí)Π蹇偨M成的《5%。
57、 權(quán)利要求50墻板，進(jìn)一步包括纖維，其選自生物纖維、尼龍、 玻璃、纖維素的纖維。
58、 權(quán)利要求50的墻板，進(jìn)一步包括陶瓷微球填料。
59、 權(quán)利要求50的墻板，進(jìn)一步包括玉米淀粉。
60、 權(quán)利要求50的墻板，進(jìn)一步包括木薯淀粉。
61、 權(quán)利要求50的墻板，進(jìn)一步包括粉煤灰填料。
62、 一種制造墻板的方法，包括 形成漿料，該漿料包括包含氧化鎂(MgO)、氧化鈣、氫氧化鈣以及氧化鐵(赤鐵礦或磁鐵 礦)中的一種或多種的粘合劑；和 至少一種44性磷酸鹽；以及使該漿料固化。
63、 權(quán)利要求62的方法，進(jìn)一步包括將該固化的漿料切割成所需形狀。
64、 權(quán)利要求62的方法，包括向該漿料添加增加漿料固化時(shí)間的材料。
65、 權(quán)利要求64的方法，其中向該漿料添加的材料是硼酸。
66、 權(quán)利要求62的方法，其中所述至少一種磷酸鹽包括下列化合物 中的一種或多種磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸二氫鉀、磷酸三鉀、三元過磷酸 鹽或磷酸二鉀。
全文摘要
本發(fā)明涉及低物化能墻板及其制造方法。通過與制造石膏墻板所使用的能量相比利用顯著降低的物化能的方法制造的墻板。在一個(gè)實(shí)施方式中由磷酸二氫鉀和氧化鎂組成并且結(jié)合有各種填料的新型粘合劑用來(lái)提供受控制的放熱反應(yīng)以生產(chǎn)石膏板狀的芯體，其中該芯體可以用例如回收紙的所選材料包覆并可以在輸送系統(tǒng)上生產(chǎn)從而使其看起來(lái)像石膏墻板并像石膏墻板一樣被處理，但是不需要制造石膏墻板所需的大量能量。所得產(chǎn)品可以用于室內(nèi)或室外應(yīng)用并且具有石膏墻板的耐火性、堅(jiān)固性及其他重要的性能。隨著能量成本的上升，本發(fā)明的新型墻板可以比傳統(tǒng)墻板更低廉地生產(chǎn)。該制造方法比制造石膏墻板的方法排放更少的溫室氣體。
文檔編號(hào)C04B9/11GK101284714SQ20081009209
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者凱文·J·蘇拉斯, 梅雷迪思·韋爾, 馬克·U·波拉特 申請(qǐng)人:西里厄斯材料有限責(zé)任公司