[发明专利]低尘石膏墙板

说明书

本申请是2006年6月7日提交的美国专利申请No.11/449,177的部分继 续申请，也是2006年6月2日提交的美国专利申请No.11/445,906的部分继 续申请，各项申请都要求2005年6月9日提交的美国临时申请No. 60/688,839的权益。在此引入上述各项专利申请的全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及一种生产石膏墙板的方法，其中加工墙板期间粉尘的产生大 大降低。更具体地，该方法包括引入足够量的肥皂泡沫以在凝固石膏芯中形 成约80％-90％的总空隙体积，对应于凝固石膏芯密度为约10pcf-30pcf，该方 法在加工期间提供明显降低的粉尘形成。本发明还涉及一种利用该方法制造 的低尘石膏墙板。

背景技术

石膏(二水合硫酸钙)的某些性能使其在制造工业和建筑产品如石膏墙 板的应用中很受欢迎。石膏是一种丰富和廉价的原料，其通过脱水和再水合 过程，可以铸造、模塑或以其它方式形成有用的形状。作为石膏墙板和其它 石膏产品制造来源的基底材料是硫酸钙的半水合物形式(CaSO4·1/2H₂O)， 通常称作“灰泥”，它是由硫酸钙的二水合物形式(CaSO4·2H₂O)加热转化， 从中除去1-1/2分子水产生。

传统的含石膏产品如石膏墙板具有很多优点，例如低成本和易于加工， 然而当这些产品被切割或钻孔时会产生大量的石膏粉尘。利用淀粉作为制造 含石膏产品的浆体成分已经在制造这些产品方面实现了各种改进。预凝胶淀 粉，像胶水一样，可增强包括石膏墙板在内的含石膏产品的抗弯强度和耐压 强度。已知的石膏墙板包含小于约10lbs/MSF水平的淀粉。

为了保证浆体有适当的流动性，在含预凝胶淀粉的石膏浆中还有必要使 用大量的水。但是，大部分水最终必须通过干燥去除，而干燥费用昂贵，因 为干燥过程使用高成本的燃料。干燥步骤也很费时。研究发现使用萘磺酸盐 分散剂能增强浆体的流动性，由此克服对水的需求问题。此外，研究还发现 如果使用水平(量)够高，萘磺酸盐分散剂能交联到预凝胶淀粉上，以便在 干燥后将石膏晶体粘合到一起，由此增强石膏复合品的干强度。因此，预凝 胶淀粉和萘磺酸盐分散剂的结合在粘合凝固石膏晶体中提供了类似胶水的作 用。在过去，人们没有认识到三偏磷酸盐影响石膏浆的水需求。然而，本发 明人发现在特定分散剂的存在下，将三偏磷酸盐的水平增加到目前未知的水 平上可能以出人意料地减少的水量，甚至在高水平淀粉存在下，实现浆体适 当的流动性。这当然是非常可取的，因为它反过来减少了干燥的燃料用量以 及与后来水去除处理步骤相关的处理时间。因此，本发明人还发现石膏墙板 的干强度可通过在用于制造墙板的浆体中使用萘磺酸盐分散剂结合预凝胶淀 粉来增强。

本发明的石膏板应区别于不具有夹层(face sheet)的吸声板或砖。并 且，本发明的石膏板应区别于包含聚苯乙烯作为轻量骨料的吸声板或砖。重 要的是，上述吸声板或砖不符合适用于石膏墙板的很多ASTM标准。例如， 已知的吸声板不具有包括本发明在内的石膏墙板所需的抗弯强度。相反，为 了使吸声板或砖符合ASTM标准，吸声板或砖的暴露表面需要具有中空空洞 或凹陷，这在石膏墙板中是不合需要的，并且会对钉拉阻力性质产生不利影 响。

粉尘产生是所有墙板安装时的潜在问题。例如，当石膏墙板通过切割、 锯、掘、折、钉或拧紧、或钻孔被加工时会产生大量的石膏粉尘。对于本发 明揭露内容而言，“粉尘”和“粉尘产生”指在含石膏产品加工期间，例如通过 切割、锯、掘、刻/折、钉或拧紧、或钻孔该板，粉尘释放进入周围工作空 间。加工通常还可包括正常板处理，包括在运输、携带和安装期间意外地刮 或刨削该板时产生的粉尘。如果找到一种粉尘产生大大降低的生产低密度墙 板的方法，将是对本领域特别有用的贡献。

发明内容

本发明通常包括一种低尘石膏墙板，其包括在两个大体平行的板层之间 形成的一凝固石膏芯，该凝固石膏芯具有约75％-95％的总空隙体积，该石膏 芯是由包含水、灰泥、预凝胶淀粉和萘磺酸盐分散剂的含石膏浆制成，其中 预凝胶淀粉是以基于灰泥重量约0.5-10％重量的量存在。优选地，萘磺酸盐 分散剂是以基于干灰泥重量约0.1-3.0％重量的量存在。可选地，三偏磷酸钠 是以基于灰泥重量至少约0.12％重量的量存在。在一种优选的实施方式中， 三偏磷酸钠是以基于干灰泥重量约0.12-0.4％重量的量存在。