Гипсовые изделия с высокоэффективными теплопоглощающими добавками

Гипсовые изделия с высокоэффективными теплопоглощающими добавками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США №61/600574, поданной 17 февраля 2012 года, которая в полном объеме включена в настоящий документ посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] В случае если готовые изделия из гипса будут подвергаться воздействию сравнительно высоких температур, таких как температуры, создаваемые высокотемпературным пламенем или газами, части гипса могут поглощать количество тепла, достаточное для начала выделения воды из кристаллов двуводного гипса, содержащихся в материале. Поглощение тепла и выделение воды из двуводного гипса может быть достаточным для замедления на некоторое время передачи тепла через гипсовое изделие или внутрь изделия. Гипсовое изделие может выступать в качестве барьера для предотвращения передачи высокой температуры непосредственно через указанное изделие. В зависимости от температур источника тепла и времени воздействия количество тепла, поглощенного гипсовым изделием, может оказаться достаточным, чтобы в значительной степени произошел повторный обжиг некоторых частей гипса. При определенных уровнях температуры тепло, воздействующее на гипсовое изделие, также может вызвать фазовые изменения в ангидрите гипса и перегруппировку кристаллических структур. В некоторых случаях присутствие солей и примесей может повлиять на температуры фазового перехода, что приводит к различию в морфологиях кристаллов.

[0003] Были изготовлены гипсовые панели, которые оказывают сопротивление воздействию сравнительно высоких температур в течение определенного периода времени, что может по существу замедлить передачу высоких уровней тепла через панели или между панелями, а также в системы (или через них), в которых используют указанные панели. Гипсовые панели, в дальнейшем именуемые огнестойкими или "с установленной степенью огнестойкости", обычно изготавливают для усиления способности панелей замедлять передачу тепла через конструкции стен или потолка, и они играют важную роль в контролировании распространения огня в зданиях. В результате органы власти, устанавливающие строительные нормы и правила, и другие заинтересованные общественные и частные организации обычно устанавливают строгие стандарты в отношении показателей огнестойкости гипсовых панелей с установленной степенью огнестойкости.

[0004] Способность гипсовых панелей противостоять огню и связанными с ним экстремальными температурами можно оценить путем проведения общепринятых испытаний. Примеры таких испытаний регулярно используют в строительной промышленности, например, методики, опубликованные компанией по стандартизации и сертификации в области техники безопасности США (Underwriters Laboratories, "UL"), такие как методики и протоколы испытаний UL U305, U419 и U423, а также методики, описанные в технических требованиях Е119, например, Е119-09а, опубликованных Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM). Некоторые из таких испытаний могут включать возведение конструкций для испытаний с применением гипсовых панелей - обычно однослойное наложение панелей на каждую лицевую сторону каркасной стены, изготовленной из деревянных или стальных стоек. В зависимости от испытания конструкция может подвергаться или не подвергаться нагрузкам. Лицевую сторону одной из сторон конструкции, такой как конструкция, изготовленная согласно UL U305, U419 и U423, например, подвергают воздействию возрастающих температур в течение определенного периода времени в соответствии с кривой нагрева, такой как кривые, описанные в методиках, приведенных в ASTM Е119.

[0005] Во время испытаний контролируют температуру вблизи нагреваемой стороны и температуру на поверхности ненагреваемой стороны конструкции для оценки температур, которые испытывают подвергаемые воздействию гипсовые панели, и тепла, передаваемого через конструкцию неподвергаемым воздействию панелям. Испытания прекращают после одного или более конструктивных разрушений панелей и/или при превышении температуры на неподвергаемой воздействию стороне конструкции заранее установленного порога. Как правило, такие пороговые температуры основаны на максимальной температуре, измеренной любым из указанных датчиков, и/или среднем значении температурных датчиков на ненагреваемой стороне конструкции.

[0006] Методики испытаний, такие как методики, изложенные в UL U305, U419 и U423 и ASTM E119, касаются стойкости конструкции в отношении переноса тепла через указанную конструкцию в целом. Указанные испытания также позволяют определить в одном аспекте стойкость гипсовых панелей, используемых в конструкции, в отношении усадки в направлении по осям X-Y (ширины и длины) при воздействии на конструкцию высокотемпературного нагревания. Такие испытания также позволяют определить стойкость панелей к ухудшению конструктивной целостности, приводящему к образованию зазоров или промежутков между панелями в стеновой конструкции, в результате чего обеспечивается передача высоких температур во внутреннюю полость конструкции. В другом аспекте указанные испытания позволяют определить способность гипсовых панелей сопротивляться переносу тепла через панели и конструкцию. Полагают, что такие испытания отражают способность определенной системы предоставить находящимся в здании и пожарным/противопожарным системам окно возможности для принятия мер при пожаре или избежания условий возникновения пожара.

[0007] В прошлом использовали различные стратегии для улучшения огнестойкости гипсовых панелей с установленной степенью огнестойкости. Например, изготавливали более толстые, более плотные средние слои панелей, в которых использовали большие количества гипса по сравнению с менее плотными гипсовыми панелями и которые, соответственно, содержали повышенное количество воды, химически связанной внутри гипса (дигидрата сульфата кальция), что позволяет им действовать как теплопоглотитель, уменьшить усадку панелей и увеличить конструкционную устойчивость и прочность панелей. Альтернативным образом в гипсовый средний слой вводили различные ингредиенты, в том числе стекловолокно и другие волокна, для усиления огнестойкости гипсовой панели за счет увеличения предела прочности на разрыв среднего слоя и распределения усадочных напряжений по всей матрице указанного среднего слоя. Подобным образом ранее для обеспечения повышенной огнестойкости (и стойкости к высокотемпературной усадке) среднего гипсового слоя панели использовали определенные количества некоторых видов глин, таких как глины с размером частиц менее примерно одного микрометра, и добавок в виде коллоидного кремнезема или глинозема, таких как добавки с размером частиц менее одного микрометра. Однако было установлено, что снижение массы и/или плотности среднего слоя гипсовых панелей за счет уменьшения количества гипса в среднем слое будет неблагоприятным образом влиять на конструктивную целостность панелей и их огнестойкость и устойчивость к действию высоких температур.

[0008] Другой подход заключался в добавлении нерасширенного вермикулита (также называемого вермикулитовой рудой) и минерального волокна или стекловолокна в средний слой гипсовых панелей. При таких подходах, как предполагают, вермикулит будет расширяться в условиях нагревания, что позволит скомпенсировать усадку гипсовых компонентов среднего слоя. Как полагали, минеральное волокно/стекловолокно будет удерживать части гипсовой матрицы вместе. Существует постоянная необходимость в разработке гипсовых изделий, например, с более низкой массой, которые менее подвержены разрушающему воздействию экстремальных значений температуры.

[0009] Следует иметь в виду, что настоящее описание уровня техники было сделано для помощи читателю и не должно рассматриваться ни как ссылка на известный уровень техники, ни как указание, что какие-либо из перечисленных проблем рассматривались в данной области техники.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00010] Фиг. 1a-b представляют собой таблицы (таблица Ia-b), в которых приведены типичные составы гипсовых панелей согласно настоящему изобретению.

[00011] Фиг. 2 представляет собой график, на котором показан средний временной показатель высокотемпературной теплоизоляции (TI) в минутах для образцов плит как функция содержания тригидрата алюминия (ТГА) в бумажной подложке согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, описанным в примере 1. Масса плиты в фунтах/тыс.кв.футов (фунт на тысячу квадратных футов) показана для каждой экспериментальной точки образца плиты.

[00012] Фиг. 3a-c представляют собой таблицы (таблицы IIa-c), в которых приведены результаты испытаний на показатель высокотемпературной теплоизоляции (TI), высокотемпературную усадку (S) и высокотемпературное термическое расширение (ТЕ) образцов 1-9, описанных в примере 2А, при варьировании количества ТГА.

[00013] Фиг. 4 представляет собой график зависимости количества ТГА в виде массового процентного содержания по массе штукатурного гипса относительно показателя высокотемпературной теплоизоляции, полученного на основе данных испытаний, приведенных в таблице IIb на фиг. 3a для примера 2А, образцов 3-9 согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения.

[00014] Фиг. 5a-c представляют собой таблицы (таблицы IIIa-c), в которых приведены результаты испытаний на показатель высокотемпературной теплоизоляции (TI), высокотемпературную усадку (S) и высокотемпературное термическое расширение (ТЕ) образцов 10-17, описанных в примере 2В, при варьировании количества ТГА согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения.

[00015] Фиг. 6a-b представляют собой таблицы (таблицы IVa-b), в которых приведены результаты испытаний на показатель высокотемпературной теплоизоляции (TI), высокотемпературную усадку (S) и высокотемпературное термическое расширение (TE) образцов 18-20, описанных в примере 2С, содержащих ТГА, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00016] Альтернативные аспекты и особенности настоящего изобретения будут понятны из следующего подробного описания и прилагаемых чертежей. Как будет понятно, принципы, касающиеся гипсовых изделий с высокоэффективными теплопоглощающими добавками (ВЭТП добавками), описанными в настоящей заявке, можно воплотить согласно другим и различным вариантам реализации изобретения и можно модифицировать в различных аспектах. Соответственно, следует понимать, что следующее подробное описание приведено в качестве примера, исключительно для пояснения и не ограничивает объем предложенных принципов.

[00017] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения обеспечивают гипсовое изделие, содержащее, состоящее по существу или состоящее из отвержденного гипсового среднего слоя, по меньшей мере частично покрытого по меньшей мере одним облицовочным листом, например, по меньшей мере одним из облицовочных листов, содержащих, состоящих по существу или состоящих, например, из бумаги и по меньшей мере одной высокоэффективной теплопоглощающей добавки, например, тригидрата алюминия.

[00018] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения касаются гипсовой панели, содержащей отвержденный гипсовый средний слой расположенный между двумя облицовочными листами, при этом отвержденный гипсовый средний слой получают из по меньшей мере воды, штукатурного гипса и по меньшей мере одной высокоэффективной теплопоглощающей добавки, например, ТГА, при этом плотность панели составляет от примерно 27 фунт/фут³ (примерно 430 кг/м³) до примерно 37 фунт/фут³ (примерно 590 кг/м³) и показатель высокотемпературной теплоизоляции составляет больше примерно 17 минут. Показатель высокотемпературной теплоизоляции можно определить согласно методикам, изложенным в отчете ASTM WK25392 - Revision of С473-09 Standard Test Methods for Physical Testing of Gypsum Panel Products (далее "публикация ASTM WK25392"), доступном на веб-адресе www.astm.org/DATABASE.CART/WORKITEMS/WK25392.htm или в ASTM International в других формах или форматах.

[00019] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения также обеспечивают гипсовую панель, содержащую отвержденный гипсовый средний слой, расположенный между двумя облицовочными листами, при этом отвержденный гипсовый средний слой получают из по меньшей мере воды, штукатурного гипса, и по меньшей мере одной высокоэффективной теплопоглощающей добавки, например, ТГА, при этом плотность панели составляет от примерно 27 фунт/фут³ (примерно 430 кг/м³) до примерно 37 фунт/фут³ (примерно 590 кг/м³), причем панель эффективно подавляет передачу тепла через конструкцию из указанных панелей, изготовленных согласно методикам, описанным в UL U419, в соответствии с которыми одну поверхность подвергают воздействию источника тепла, а противоположная ненагреваемая поверхность содержит множество датчиков, размещенных на указанной поверхности так, что максимальная температура на ненагреваемой поверхности, измеренная единичным датчиком, составляет меньше примерно 415°F (примерно 213°C) по истечении примерно 30 минут при измерении согласно UL U419, причем источник тепла подчиняется кривой время-температура в соответствии со стандартом ASTM E119-09a, и датчики расставлены согласно схеме в соответствии с методиками, приведенными в UL U419.

[00020] При производстве гипсовых изделий предпочтительно уменьшить массу изделия без потери полезных свойств, таких как механическая прочность. Например, для стеновой плиты для прочностных характеристик среднего слоя, таких как сопротивление протаскиванию гвоздей и твердость среднего слоя, существуют минимальные нормы, установленные в промышленности по производству стеновых плит. Кроме того, вследствие снижения содержания гипса в плите, что необходимо для уменьшения массы, представляется сложной задачей соответствие характеристикам пожароопасности стеновых плит, таким как характеристики, необходимые для классификации типа X. Удаление части гипса эффективно уменьшает некоторые возможности теплоотвода, которые проявляет гипс, такие как потеря связанной им воды при повышенной температуре. Некоторые варианты реализации настоящего изобретения позволяют скомпенсировать уменьшение массы гипса за счет присутствия по меньшей мере одной высокоэффективной теплопоглощающей добавки.

[00021] Согласно вариантам реализации настоящего изобретения гипсовое изделие или составной компонент, применимый в способе изготовления гипсового изделия, содержит одну или более добавок, называемых в настоящей заявке высокоэффективными теплопоглощающими добавками ("ВЭТП добавки"). Теплопоглощающая способность ВЭТП добавок превышает теплопоглощающую способность сопоставимых количеств двуводного гипса в диапазоне температур, вызывающем дегидратацию и выделение паров воды из двуводного гипса, содержащегося в гипсовом изделии. Такие добавки могут быть выбраны из композиций, таких как тригидрат алюминия или другие гидроксиды металлов, такие как гидроксид магния, которые разлагаются, выделяя пары воды в тех же или похожих диапазонах температур, что и двуводный гипс. Хотя можно использовать и другие ВЭТП добавки (или комбинации ВЭТП добавок) с повышенной теплопоглощающей способностью по сравнению с теплопоглощающей эффективностью сопоставимых количеств двуводного гипса, предпочтительные ВЭТП добавки обеспечивают в достаточной степени повышенную теплопоглощающую эффективность по сравнению с двуводным гипсом, позволяющую скомпенсировать любое увеличение массы или других нежелательных свойств ВЭТП добавок при применении их в гипсовом изделии, предназначенном для практического применения, требующего установленного предела огнестойкости, или других видов применений при высоких температурах.

[00022] Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения одна или более ВЭТП добавок будет подвергаться эндотермической реакции с поглощением тепла при воздействии значительного повышения температуры. Согласно некоторым из таких вариантов реализации изобретения поглощаемая теплота разложения (которое может представлять собой реакцию дегидратации) на единицу массы ВЭТП добавки (добавок) составляет по меньшей мере примерно 685 Джоуль/грамм, согласно другим вариантам реализации изобретения по меньшей мере примерно 1000 Джоуль/грамм и, согласно еще другим вариантам реализации изобретения составляет от примерно 1100 до примерно 1400 Джоуль/грамм. Теплота разложения может иметь значения такие, как приведенные, например, ниже в таблице. В указанной таблице "X" представляет собой диапазон "от примерно [что соответствует значению в верхнем ряду] до примерно [что соответствует значению в самом левом столбце]". Например, первый "X" представляет собой диапазон "от примерно 1000 Джоуль/грамм до примерно 1100 Джоуль/грамм".

Таким образом, теплота разложения может находиться в диапазоне между любыми приведенными выше конечными значениями, включая сами указанные конечные значения. Согласно таким вариантам реализации изобретения, в соответствующем диапазоне температур ВЭТП добавка (добавки) могут иметь теплоту разложения на единицу массы, значительно превышающую теплоту разложения двуводного гипса в гипсовом изделии, например, гипсовой панели. Соответственно, такая ВЭТП добавка потребляет больше энергии (Джоуль/грамм) во время нагревания, чем потребляется при дегидратации двуводного гипса.

[00023] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения самая низкая температура разложения ВЭТП добавки (добавок) составляет примерно 40°C или более. Согласно другим вариантам реализации изобретения температура разложения ВЭТП добавки (добавок) изменяется в диапазоне от примерно 40°C до примерно 1000°C; согласно другим вариантам реализации изобретения от примерно 150°C до примерно 450°C; и согласно другим вариантам реализации изобретения от примерно 150°C до примерно 300°C. Согласно еще одному варианту реализации изобретения для ВЭТП добавки (добавок) эндотермическое термическое разложение начинается при температуре примерно 150°C и по существу или полностью добавка (добавки) разлагаются при температуре примерно 980°C, которая является обычной одночасовой конечной температурой на температурной кривой согласно ASTM-E119. Температура разложения может иметь значения, такие, как приведенные, например, ниже в таблице. В указанной таблице "X" представляет собой диапазон "от примерно [что соответствует значению в верхнем ряду] до примерно [что соответствует значению в самом левом столбце]." Например, первый "X" представляет собой диапазон "от примерно 100°C до примерно 200°C".

Таким образом, температура разложения может находиться в диапазоне между любыми приведенными выше конечными значениями, включая сами указанные конечные значения.

[00024] Одна из предпочтительных ВЭТП добавок содержит, состоит по существу или состоит из тригидрата алюминия (ТГА), который также известен как гидрат оксида алюминия и гидратированный оксид алюминия, содержащий кристаллизационную или иным образом связанную воду или комплекс с водой. ТГА обычно очень устойчив при комнатной температуре. При температурах выше от примерно 180°C до 205°C, ТГА обычно подвергается эндотермическому разложению с выделением паров воды. Теплота разложения таких ТГА добавок больше примерно 1000 Джоуль/грамм и согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения составляет примерно 1170 Джоуль/грамм. Не будучи связанными теорией, полагают, что при нагревании выше 205°C ТГА добавка разлагается с выделением приблизительно 35% кристаллизационной воды в виде паров воды следующим образом: Al(ОН)₃→AlO₃⋅3H₂O. Согласно вариантам реализации изобретения, в которых применяют ТГА в качестве ВЭТП добавки, можно использовать любой подходящий ТГА. Согласно вариантам реализации изобретения можно использовать ТГА, поставляемый торговыми поставщиками, такими как Akrochem Corp., Akron, Огайо. Можно использовать любую подходящую марку ТГА. Одним из примеров является ТГА марки № SB-36. ТГА марки № SB-36 может содержать, состоять по существу или состоять из частиц, средний размер которых составляет примерно 25 микрон и площадь поверхности составляет примерно 1 м²/г. Согласно другим вариантам реализации изобретения можно использовать другие подходящие марки ТГА с любым подходящим средним размером частиц и площадью поверхности.

[00025] Согласно другим вариантам реализации изобретения ВЭТП добавка (добавки) содержит, состоит по существу или состоит из гидроксида магния. Согласно таким вариантам реализации изобретения теплота разложения ВЭТП добавки, представляющей собой гидроксид магния, предпочтительно составляет больше, чем примерно 1000 Джоуль/грамм, например, примерно 1350 Джоуль/грамм, при температуре от 180°C до 205°C или выше. Согласно таким вариантам реализации изобретения можно использовать любой подходящий гидроксид магния, такой как гидроксид магния, поставляемый торговыми поставщиками, в том числе компанией Akrochem Corp., Akron, Огайо.

[00026] Повышенную теплопоглощающую способность предпочтительных ВЭТП добавок можно использовать для улучшения теплоизоляционных свойств гипсовых изделий, описанных в настоящей заявке, по сравнению с изделиями, полученными без ВЭТП добавки. Количество и состав ВЭТП добавки (добавок), введенной в гипсовые изделия, описанные в настоящей заявке, меняются в зависимости от требуемой массы и плотности изделий, чистоты штукатурного гипса, применяемого для получения таких изделий, состава изделия, присутствия других добавок и других подобных факторов. Примеры некоторых предпочтительных составов среднего слоя для гипсовых панелей, содержащих предпочтительные ВЭТП добавки, обобщены на фиг. 1 (таблица Ia). ВЭТП добавку можно добавлять в сухом виде и/или в виде суспензии, при этом сухие ингредиенты обычно добавляют в смеситель для получения суспензии для получения среднего слоя, и жидкие ингредиенты добавляют в смеситель или на других стадиях или процедурах.

[00027] Согласно одному из таких предпочтительных вариантов реализации изобретения гипсовое изделие изготавливают из суспензии обожженного гипса, содержащего ВЭТП добавку, присутствующую в количестве, эффективном для увеличения показателя высокотемпературной теплоизоляции гипсового изделия, например, гипсовой панели, относительно показателя высокотемпературной теплоизоляции гипсового изделия без ВЭТП добавки. Такие количества могут составлять от примерно 2% до примерно 5% по массе относительно штукатурного гипса, от примерно 2% до примерно 7% по массе относительно штукатурного гипса, и в количествах до примерно 15% по массе относительно штукатурного гипса. Согласно некоторым из указанных предпочтительных вариантов реализации изобретения введение ВЭТП добавки в состав среднего слоя позволяет уменьшить содержание штукатурного гипса в составе, что приводит к понижению массы и плотности гипсового изделия. Количество ВЭТП добавки может иметь значения, такие, как приведенные, например, ниже в таблице. В указанной таблице "X" представляет собой диапазон "от примерно [что соответствует значению в верхнем ряду] до примерно [что соответствует значению в самом левом столбце]". Например, первый "X" представляет собой диапазон "от примерно 2% до примерно 3% по массе в пересчете на массу штукатурного гипса".

Таким образом, указанное количество может находиться в диапазоне между любыми приведенными выше конечными значениями, включая сами указанные конечные значения.

[00028] В одном из примеров применения ВЭТП добавки отношение ВЭТП добавки к удаленному штукатурному гипсу в пересчете на массу составляет от примерно 1:1 до примерно 1:2. В одном из таких примеров, когда соотношение составляет примерно 1:2, другими словами, от 40 до 50 фунт/тыс.кв. футов (примерно 0,2 кг/м²) ВЭТП добавки включено в состав среднего слоя и примерно 80-100 фунт/тыс.кв. футов (примерно 0,4-0,5 кг/м²) штукатурного гипса удалено из состава. Соответственно, в этом примере можно добиться снижения массы на примерно 40-50 фунт/тыс.кв. футов (примерно 0,2 кг/м²) без значительного изменения теплоизоляционных свойств изделия (Термин "тыс.кв. футов" "тыс.фут²" представляет собой стандартную аббревиатуру для тысячи квадратных футов и является результатом измерения площади, например, коробок, гофрированного материала и стеновой плиты. Термин "м²" представляет собой квадратный метр.)

[00029] Отношение ВЭТП добавки к штукатурному гипсу, удаленному из состава среднего слоя, может изменяться в зависимости от применяемой ВЭТП добавки, ее теплопоглощающих свойств, теплопоглощающих свойств конкретного штукатурного гипса, состава среднего гипсового слоя, необходимых теплоизоляционных свойств изделия, требуемого снижения массы и физических свойств изделия и подобных факторов. Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации изобретения при применении тригидрата алюминия отношение ВЭТП добавки к удаленному штукатурному гипсу может составлять примерно 1:2 согласно некоторым вариантам реализации изобретения, согласно другим вариантам реализации изобретения примерно 1:3 и согласно еще другим вариантам реализации изобретения примерно 1:4. Отношение ВЭТП добавки (добавок) к удаленному штукатурному гипсу может различаться для разных композиций ВЭТП добавок и практических применений.

[00030] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения ВЭТП добавку, например, ТГА, добавляют к одному или более или всем облицовочным слоям гипсового изделия, например, в бумажные обшивки, для обеспечения первого барьера против тепла. Усиленная теплопоглощающая способность бумаги замедляет скорость, с которой обеспечивается передача тепла через изделие. Согласно вариантам реализации изобретения, в которых гипсовое изделие содержит стеновую плиту, замедление передачи тепла может защитить конструктивные элементы, расположенные позади плиты. Кроме того, ВЭТП добавки могут обеспечить улучшенные поверхностные характеристики горения бумажных обшивок. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения ВЭТП добавку включают в бумажные обшивки при приготовлении состава в качестве компонента бумажного среднего слоя и/или наносят снаружи на поверхность бумаги. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения гипсовое изделие содержит передний облицовочный лист, задний облицовочный лист или оба облицовочных листа, содержащих ВЭТП добавку.

[00031] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения частицы ВЭТП добавки добавляют в измельченную бумажную массу при производстве бумаги. В таком случае, ВЭТП добавку можно добавлять в качестве наполнителя тем же способом, каким добавляют другие наполнители (например, карбонат кальция), и наряду с другими компонентами (клеящими веществами) ее можно использовать для получения бумаги. Остальную часть операций по изготовлению бумаги, в том числе прессование и сушку, можно выполнять обычным способом.

[00032] Частицы ВЭТП добавок можно добавлять к измельченной бумажной массе при производстве бумаги при уровнях добавления, при которых ВЭТП добавка присутствует в количестве, эффективном для увеличения показателя высокотемпературной теплоизоляции бумажного и/или гипсового изделия, в котором используют бумагу, относительно показателя высокотемпературной теплоизоляции бумажного и/или гипсового изделия без ВЭТП добавки. Такое количество может составлять от примерно 5% до примерно 40% по массе сухой бумажной массы. Количество ВЭТП добавки в бумаге может иметь значения, приведенные, например, ниже в таблицах. В таблице "X" представляет собой диапазон "от примерно [что соответствует значению в верхнем ряду] до примерно [что соответствует значению в самом левом столбце]." Например, первый "X" представляет собой диапазон "от примерно 5% до примерно 6% по массе в пересчете на сухую массу бумажной массы."

Таким образом, указанное количество может находиться в диапазоне между любыми приведенными выше конечными значениями, включая сами указанные конечные значения.

[00033] ВЭТП добавку можно нанести на поверхность бумаги снаружи, когда ВЭТП добавка присутствует в количестве, эффективном для увеличения показателя высокотемпературной теплоизоляции бумажного и/или гипсового изделия, в котором используют бумагу, относительно показателя высокотемпературной теплоизоляции бумажного и/или гипсового изделия без ВЭТП добавки. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения наружное нанесение осуществляют в форме по меньшей мере частичного покрытия, состав которого содержит носитель на основе воды, содержащий ВЭТП добавку, при содержании твердой фазы до 50%, и который можно использовать в оборудовании по производству плит. После сушки ВЭТП добавка на поверхности бумаги (когда ВЭТП добавка может быть распределена по поверхности бумаги) может создать теплозащитный барьер для увеличения срока службы в условиях пожара.

[00034] Согласно вариантам реализации изобретения можно использовать любой подходящий облицовочный лист. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения в качестве облицовочного листа можно использовать лист бумаги, такой как манильская бумага или крафт-бумага. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, таким как варианты, в которых плита может подвергаться воздействию значительного количества влаги, подходящий облицовочный лист содержит, состоит по существу или состоит из мата, такого как волокнистый мат.

[00035] Применимая в качестве облицовочных листов бумага включает 7-слойную манильскую бумагу и 5-слойную бумагу News-Line, которые можно приобрести в компании United States Gypsum Corporation, Чикаго, Иллинойс; 3-слойную бумагу Grey-Back и 3-слойную манильскую бумагу Ivory, которые можно приобрести в компании Caraustar, Ньюпорт, Индиана; и манильскую плотную бумагу и манильскую бумагу МН НТ (повышенной прочности), которые можно приобрести в компании United States Gypsum Corporation, Чикаго, Иллинойс. Типичной бумагой для задних облицовочных листов является 5-слойная бумага News-Line. Типичная бумага для лицевых облицовочных листов включает манильскую бумагу МН НТ (повышенной прочности) и 7-слойную манильскую бумагу.

[00036] В настоящей заявке термин "мат" включает сетчатые материалы. Волокнистые маты могут включать любой подходящий волокнистый сетчатый материал. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения облицовочный лист может представлять собой мат, выполненный из стекловолокна, полимерного волокна, минерального волокна, органического волокна или т.п. или их комбинаций. Полимерные волокна включают, но не ограничивается ими, полиамидные волокна, полиарамидные волокна, полипропиленовые волокна, полиэстеровые волокна (например, полиэтилентерафталат (PET)), поливиниловый спирт (PVOH) и поливинилацетат (PVAc). Примеры органических волокон включают хлопок, искусственное волокно и т.п. Кроме того, некоторые варианты реализации изобретения по существу не содержат какого-либо одного или более из волокон, описанных выше. В настоящей заявке "по существу не содержит" означает, что композиция содержит 0% масс. волокна в пересчете на массу облицовочного листа, или не содержит волокно, или содержит неэффективное или несущественное количество волокна. Примером неэффективного количества является количество ниже порогового значения, необходимого для достижения намеченной цели применения волокна, как будет понятно среднему специалисту в данной области техники. Несущественное количество волокна может составлять, например, 0,1% или менее, 0,05% или менее, 0,01% или менее, 0,005% или менее или 0,001% или менее в пересчете на массу облицовочного листа в зависимости от ингредиента, как будет понятно специалисту в данной области техники.

[00037] Волокнистые маты, применяемые с плитами согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения, коммерчески доступны во многих формах, таких как тканые или нетканые маты. Нетканые маты могут содержать, состоять по существу или состоять из волокон, связанных с помощью связующего вещества. Связующее вещество может представлять собой любое связующее вещество, обычно применяемое в промышленности по производству матов, такое как мочевинный формальдегид, меламиновый формальдегид, связанный со стеариновой кислотой меламиновый формальдегид, полиэстер, акриловые волокна, поливинилацетат, мочевинный или меламиновый формальдегид, модифицированный поливинилацетатом или акриловыми волокном или смешанный с ними, стиролакриловые полимеры и т.п., или их комбинации. Кроме того, некоторые варианты реализации изобретения по существу не содержат какого-либо одного или более из связующих веществ, описанных выше. В настоящей заявке "по существу не содержат" означает, что композиция содержит 0% масс. связующего вещества в пересчете на массу облицовочного листа, или не содержит связующего вещества, или содержит неэффективное или несущественное количество связующего вещества. Примером неэффективного количества является количество ниже порогового значения, необходимого для достижения намеченной цели применения связующего вещества, как будет понятно специалисту в данной области техники. Несущественное количество связующего вещества может составлять, например, 0,1% или менее, 0,05% или менее, 0,01% или менее, 0,005% или менее или 0,001% или менее в пересчете на массу облицовочного листа в зависимости от ингредиента, как будет понятно среднему специалисту в данной области техники.

[00038] Волокна мата могут быть гидрофобными или гидрофильными. Они также могут иметь покрытие или быть непокрытыми. Выбор подходящего типа волокнистого мата будет зависеть, частично, от типа практического применения, в котором будет использована плита. Например, при использовании плиты в применениях, которые требуют водостойкости, в волокнистом мате можно использовать гидрофобные волокна.

[00039] Можно использовать нетканые стекловолокнистые маты Duraglass, которые можно приобрести в компании Johns-Manville, масса которых составляет от примерно 1,2 фунт/100 фут² (примерно 59 г/м²) до примерно 2,0 фунт/100 фут² (примерно 98 г/м²), при этом масса мата составляет от примерно 40% до примерно 50% относительно покрытия на основе смолы. Другие применимые волокнистые маты включают, но не ограничивается ими, тканые стекловолокнистые маты и нецеллюлозные ткани. Кроме того, в некоторых вариантах реализации гипсовые изделия не содержат нетканых облицовочных листов, описанных выше.

[00040] Согласно вариантам реализации изобретения, в которых используют два облицовочных листа, второй облицовочный лист может быть таким же, как и первый, как по материалу, так и по ориентации относительно среднего слоя, или может иметь достаточно похожие свойства расширения и сжатия, и/или те же характеристики связывания, что и первый лист, так что деформирование плиты уменьшается или не происходит. Согласно вариантам реализации изобретения, включающим облицовочный лист, содержащий ВЭТП добавку, облицовочный лист может иметь любую подходящую массу и толщину.

[00041] Некоторые варианты реализации настоящего изобретения представляют собой гипсовые изделия, содержащие отвержденный гипсовый средний слой, по меньшей мере частично покрытый по меньшей мере одним облицовочным листом, при этом по меньшей мере один из облицовочных листов содержит бумагу и по меньшей мере одну высокоэффективную теплопоглощающую добавку, например, тригидрат алюминия (ТГА).

[00042] Согласно некоторым вариантам реализации изобретения масса бумаги составляет от примерно 35 фунт/тыс.кв. футов (примерно 0,17 кг/м²) до примерно 60 фунт/тыс.кв. футов