Строительная панель, обладающая улучшенной прочностью крепления
Настоящее изобретение относится к гипсокартонной плите, включающей гипсовую матрицу, содержащую погруженные в нее древесные частицы, в количестве по меньшей мере 1 мас.% по отношению к гипсу, при этом гипсовая матрица дополнительно содержит полимерную добавку в количестве по меньшей мере 1 мас.% по отношению к гипсу, где ни к одной из сторон гипсокартонной плиты не прикреплена опорная подложка, и где полимерная добавка выбрана из группы, включающей поливинилацетат, сополимер поливинилацетата с этиленом, сшитый с полистиролсульфонатом поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, метилцеллюлозу, гидроксиэтилметилцеллюлозу, бутадиен-стирольный сополимер каучук, сложноэфирный акрилатный каучук, сополимерный акриловый каучук, полисложноэфирную смолу, эпоксидную смолу, полиметилметакрилат, полиакриловую кислоту, катионсодержащий крахмал, этилированный крахмал, декстрин и их смеси. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы изобретения. Технический результат - повышение способности плиты удерживать крепежные средства без использования опорной подложки. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 6 пр.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к панелям для применения в строительстве зданий. В частности, настоящее изобретение относится к панелям для обеспечения перегородок, к которым могут быть прикреплены такие предметы, как раковины, телевизоры или радиаторы.
Предшествующий уровень техники
Легкие панели, такие как гипсокартонная плита (например, гипсокартон), полистирольная плита и древесноволокнистая плита, обычно применяют для обеспечения перегородок внутри зданий. Их преимущества для такого применения состоят в том, что они легкие и быстрые в установке.
Однако, в некоторых случаях, такие легкие панели могут иметь недостаток, заключающийся в том, что они недостаточно прочные для удержания подвесного имущества (например, раковин, телевизоров, радиаторов, огнетушителей, полок и любых других предметов, требующих крепления к панели). В таких случаях, вес подвесного имущества может стать причиной выдергивания крепежных средств (например, болтов) из панели, вследствие чего подвесное имущество отпадет от перегородки.
Ранее данную проблему решали путем приклеивания опорной подложки на полимерной основе к одной из сторон гипсокартонной плиты, при этом опорная подложка представляет собой, например, ПВХ, ПЭВП, нейлон, поликарбонат, бакелит, полипропилен, ацеталь или стекловолокно.
Краткое описание изобретения
Было обнаружено, что путем включения древесных продуктов и полимерной добавки в состав гипсокартонной плиты, может быть обеспечена достаточная способность гипсокартонной плиты удерживать крепежные средства, таким образом, чтобы не требовалась опорная подложка.
Таким образом, в первом аспекте настоящего изобретения предложена гипсокартонная плита, включающая гипсовую матрицу, содержащую погруженные в нее частицы агломерированные волокон, в количестве по меньшей мере 1 масс.% по отношению к гипсу, при этом гипсовая матрица дополнительно содержит полимерную добавку в количестве по меньшей мере 1 масс.% по отношению к гипсу;
где ни к одной из сторон гипсокартонной плиты не прикреплена опорная подложка.
При исключении опорной подложки, становится возможным обеспечение панели, обладающей достаточной прочностью крепления при относительно низких затратах, вследствие снижения стоимости исходных материалов и большей простоты получения. Кроме того, панель проще переработать, так как можно избежать необходимости отделения подложки от гипсокартонной плиты.
Термин "подложка" подразумевает обшивочные листы на полимерной основе, толщина которых составляет по меньшей мере 1 мм (например, 2 мм), включающих по существу ПВХ, ПЭВП, нейлон, поликарбонат, бакелит, полипропилен, ацеталь или стекловолокно. Термин "подложка" используют в настоящем описании для обозначения листа, который прикрепляют к поверхности гипсокартонной плиты, например, приклеиванием, так что между гипсокартонной плитой и листом существует определенная граница раздела. Таким образом, термин "подложка" не предназначен для обозначения объектов, которые частично или полностью погружены в гипсокартонную плиту.
Хотя ни одна опорная подложка не прикреплена к какой-либо поверхности гипсокартонной плиты, гипсокартонная плита может содержать облицовочные листы картона на одной или обеих ее сторонах. В других случаях, гипсокартонная плита может содержать армирующий мат, частично или полностью погруженный в ее поверхность, например, стекломат.
Обычно, количество частиц составляет по меньшей мере 2 масс.% по отношению к гипсу, предпочтительно по меньшей мере 2,5 масс.%. Обычно количество частиц составляет менее 10 масс.% по отношению к гипсу, предпочтительно менее 8 масс.%.
Частицы могут представлять собой, например, древесные частицы (такие как древесная щепа или мелкие частицы опилок) или бумажные частицы. Предпочтительно, частицы представляют собой древесные частицы. Как правило, частицы имеют неправильную форму.
Во избежание сомнений, термин "древесные частицы" не предназначен для обозначения частиц материала, полученного из древесины (таких как бумажные частицы), которые были обработаны до такой степени, когда отдельные волокна больше не связаны природными связующими веществами, присутствующими в древесине.
Обычно, длина таких частиц составляет более 0,5 мм. Как правило, длина таких частиц составляет менее 25 мм, предпочтительно менее 20 мм.
Как правило, толщина таких частиц составляет менее 4 мм, предпочтительно менее 3 мм. В случае, когда частицы представляют собой бумажные частицы, их толщина обычно составляет менее 0,5 мм.
В определенных вариантах осуществления, частицы могут представлять собой древесные частицы, а гипсокартонная плита может дополнительно содержать стеклянные волокна. В таких случаях, количество стеклянных волокон предпочтительно составляет по меньшей мере 1 масс.%.
Как правило, количество полимерной добавки составляет по меньшей мере 2 масс.% по отношению к гипсу, предпочтительно по меньшей мере 4 масс.%.
Обычно, при этом полимерная добавка выбрана из группы, включающей поливинилацетат, сополимер поливинилацетата с этиленом, сшитый с полистиролсульфонатом поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, метилцеллюлозу, гидроксиэтилметилцеллюлозу, бутадиен-стирольный сополимер каучука, сложноэфирный акрилатный каучук, сополимерный акриловый каучук, полисложноэфирную смолу, эпоксидную смолу, полиметилметакрилат, полиакриловую кислоту, катионсодержащий крахмал, этилированный крахмал, декстрин и их смеси.
Предпочтительно, полимерная добавка представляет собой один из поливинилацетата и крахмала.
В некоторых случаях, крахмал может представлять собой нативный крахмал (т.е. немодифицированный крахмал). В других случаях, крахмал может представлять собой модифицированный крахмал, например, разбавленный кислотой крахмал.
Более предпочтительно, полимерная добавка представляет собой поливинилацетат.
Во втором аспекте настоящего изобретения, предложена гипсокартонная плита, включающая гипсовую матрицу, содержащую погруженные в нее древесные частицы, в количестве по меньшей мере 2 масс.% по отношению к гипсу, при этом гипсовая матрица дополнительно содержит стеклянные волокна в количестве по меньшей мере 1 масс.% по отношению к гипсу.
Как правило, ни к одной из сторон гипсокартонной плиты не прикреплена опорная подложка.
Термин "подложка" подразумевает обшивочные листы на полимерной основе, толщина которых составляет по меньшей мере 1 мм (например, 2 мм), включающих по существу ПВХ, ПЭВП, нейлон, поликарбонат, бакелит, полипропилен, ацеталь или стекловолокно. Термин "подложка" используют в настоящем описании для обозначения листа, который прикрепляют к поверхности гипсокартонной плиты, например, приклеиванием, так что между гипсокартонной плитой и листом существует определенная граница раздела. Таким образом, термин "подложка" не предназначен для обозначения объектов, которые частично или полностью погружены в гипсокартонную плиту.
Хотя ни одна опорная подложка не прикреплена к какой-либо поверхности гипсокартонной плиты, гипсокартонная плита может содержать облицовочные листы картона на одной или обеих ее сторонах. В других случаях, гипсокартонная плита может содержать армирующий мат, частично или полностью погруженный в ее поверхность, например, стекломат.
Как правило, древесные частицы имеют неправильную форму.
Обычно длина древесных частиц составляет более 0,5 мм. Как правило, длина таких частиц составляет менее 25 мм, предпочтительно менее 20 мм.
Обычно толщина древесных частиц составляет менее 4 мм, предпочтительно менее 3 мм.
В определенных вариантах осуществления первого или второго аспектов изобретения, гипсокартонная плита содержит облицовочные листы картона. Такие облицовочные листы картона могут содержать как целлюлозные волокна, так и стеклянные волокна, поскольку считается, что это улучшает огнестойкость гипсокартонной плиты. В других случаях, гипсокартонная плита может содержать армирующий мат, частично или полностью погруженный в ее поверхность, например, стекломат.
В некоторых вариантах осуществления первого или второго аспектов изобретения, гипсовая матрица содержит гидрофобную добавку, такую как силиконовое масло или воск.
В некоторых вариантах осуществления первого или второго аспектов изобретения, гипсовая матрица может содержать биоцид.
В некоторых вариантах осуществления первого или второго аспектов изобретения, гипсовая матрица может содержать противоусадочное вещество, такое как нерасширенный вермикулит, микрокремнезем и/или глина, для улучшения огнестойкости продукта.
Некоторые варианты осуществления первого или второго аспектов изобретения могут включать пеноматериал или легкий заполнитель, такой как перлит. Такие добавки известны в данной области техники для получения плит с низкой плотностью, имеющих приемлемую толщину.
Подробное описание изобретения
Изобретение будет далее описано только в качестве примера.
Гипсокартон получали с применением следующего общего способа:
Штукатурный гипс и другие сухие добавки (включая древесную щепу) взвешивали в мешке и встряхивали для их смешивания. Воду и влажные добавки взвешивали в чаше и перемешивали электрическим миксером в течение 60 секунд.
Сухие порошкообразные добавки добавляли к влажным добавкам в чаше и перемешивали электрическим миксером в течение 30 секунд.
Полученную суспензию помещали между двумя листами оклеивающего картона и оставляли гидратироваться в течение 25 минут, отмеренных со времени смешивания. Затем плиту сушили в печи в течение 1 часа при 160°С.
Толщина панелей составляла 12,5 мм.
Пример 1
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм;
• кукурузный крахмал (Merifilm предоставленный Tate & Lyle) в количестве 6 масс.% по отношению к штукатурному гипсу.
Пример 2
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм;
• поливинилацетат (Vinamul 8481) в количестве 6 масс.% по отношению к штукатурному гипсу.
Пример 3
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм;
• кукурузный крахмал (Merifilm предоставленный Tate & Lyle) в количестве 12 масс.% по отношению к штукатурному гипсу;
• стеклянные волокна в количестве 2 масс.% по отношению к штукатурному гипсу.
Пример 4
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм;
• поливинилацетат (Vinamul 8481) в количестве 12 масс.% по отношению к штукатурному гипсу;
• стеклянные волокна в количестве 2 масс.% по отношению к штукатурному гипсу.
Сравнительный пример 1
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм;
• стеклянные волокна в количестве 2 масс.% по отношению к штукатурному гипсу.
Сравнительный пример 2
Гипсокартон получали из суспензии, содержащей следующие ингредиенты:
• штукатурный гипс;
• древесная щепа в количестве 3 масс.% по отношению к штукатурному гипсу. Максимальный размер древесной щепы составлял от 1 до 20 мм, а толщина от 0,5 до 3 мм.
Прочность на выдергивание болта
Испытания прочности на выдергивание болта проводили на образцах размером 100 мм на 100 мм, которые кондиционировали при температуре 23°С и относительной влажности 50%. В образец вставляли болт для древесины с однозаходной резьбой 50 мм, проходящий через металлический элемент перераспределения нагрузки, расположенный на поверхности образца. Элемент перераспределения нагрузки включает первую часть, которая лежит между головкой болта и поверхностью образца, и вторую часть, которая взаимодействует с испытательной установкой для обеспечения возможности приложения нагрузки к болту вдоль оси болта. Болт затягивали с крутящим моментом 1 Нм.
Затем образец устанавливали в испытательную установку Zwick Universal и подвергали предварительной нагрузке в 10 Н к болту вдоль оси болта. Затем нагрузку увеличивали, устанавливая постоянную скорость поперечины 10 мм/мин, до выдергивания.
Результаты приведены в таблице 1. Они являются средними значениями, каждый взят от 8 образцов.
Таблица 1
| Пример | Средние значения прочности на выдергивание болта |
| Пример 1 | 523±88 |
| Пример 2 | 795±93 |
| Пример 3 | 794±82 |
| Пример 4 | 1097±131 |
| Сравнительный пример 1 | 336±46 |
| Сравнительный пример 2 | 177±95 |
1. Гипсокартонная плита, включающая гипсовую матрицу, содержащую погруженные в нее древесные частицы, в количестве по меньшей мере 1 мас.% по отношению к гипсу, при этом гипсовая матрица дополнительно содержит полимерную добавку в количестве по меньшей мере 1 мас.% по отношению к гипсу, где ни к одной из сторон гипсокартонной плиты не прикреплена опорная подложка,
и дополнительно где полимерная добавка выбрана из группы, включающей поливинилацетат, сополимер поливинилацетата с этиленом, сшитый с полистиролсульфонатом поливинилпирролидон, поливиниловый спирт, метилцеллюлозу, гидроксиэтилметилцеллюлозу, бутадиен-стирольный сополимер каучук, сложноэфирный акрилатный каучук, сополимерный акриловый каучук, полисложноэфирную смолу, эпоксидную смолу, полиметилметакрилат, полиакриловую кислоту, катионсодержащий крахмал, этилированный крахмал, декстрин и их смеси.
2. Гипсокартонная плита по п. 1, где количество полимерной добавки составляет по меньшей мере 4 мас.% по отношению к гипсу.
3. Гипсокартонная плита по п. 1 или 2, где количество древесных частиц составляет по меньшей мере 2 мас.% по отношению к гипсу.
4. Гипсокартонная плита по любому из пп. 1-3, где длина древесных частиц составляет от 0,5 до 25 мм.
5. Гипсокартонная плита по п. 4, где толщина древесных частиц составляет менее 4 мм.
6. Гипсокартонная плита по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащая стеклянные волокна.
7. Гипсокартонная плита по п. 6, где количество стеклянных волокон составляет по меньшей мере 1 мас.%.
8. Гипсокартонная плита по любому из пп. 1-7, где полимерная добавка представляет собой катионсодержащий крахмал, этилированный крахмал или поливинилацетат.
9. Гипсокартонная плита по п. 8, где полимерная добавка представляет собой поливинилацетат.
