技术领域
[0001] 本
发明涉
石膏板制备领域，尤其涉及一种低密度纸面石膏板及其制备工艺。
背景技术
[0002] 石膏板具有相对重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及
隔音绝热和防火等性能，是当前着重发展的新型
轻质板材之一。目前，石膏板已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种
建筑物的内隔墙、
天花板、吸音板、地面
基层板和各种装饰板等。其中，以纸面石膏板应用最为广泛。
[0003] 随着房屋结构化建筑的发展，
建筑材料的轻量化变得尤为主要。在环保节能方面，国家对建材行业低
碳、节能生产的要求也愈加严格。对石膏板生产厂家来说，减轻石膏板重量可以进一步降低原材料消耗，节约
能源，降低生产成本，提高生产效益。因此，降低石膏板密度、生产轻量石膏板为行业发展趋势。
[0004] 目前，减轻石膏板重量一方面在于在石膏板制备过程中，减轻石膏的用量；另一方面是通过发泡剂在石膏浆料中引入大量气泡，以此来达到减轻石膏板重量的目的。随着石膏浆料中气泡量的增加，石膏板密度降低，但同时会导致石膏板强度的降低。另外，生产过程中如何控制发泡效果，如合适的
泡沫大小、泡沫
稳定性；以及在气泡引入石膏浆料的过程中，保持气泡的完整等问题均是轻质石膏板制备过程中需要解决的问题。
发明内容
[0005] 本发明旨在解决上面描述的问题。本发明提供了一种低密度纸面石膏板，通过采用特定配比的复合发泡剂，获得了大小适中、具有良好均匀性、稳定性的气泡；进一步的降低了单位面积石膏板的密度，同时减少了石膏板芯强度的降低。从而得到了超轻量并且具有优异
力学性能的纸面石膏板。
[0006] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种低密度纸面石膏板包括两层护面纸和所述两层护面纸之间的石膏板芯；所述石膏板芯包括熟石膏粉、复合发泡剂、改性
淀粉以及
水；所述复合发泡剂包括
表面活性剂、
植物类发泡剂和动物发泡剂。
[0007] 其中，所述表面活性剂、植物类发泡剂以及动物类发泡剂三者的重量配比为(2-2.5):(1-1.5)：(0.3-0.5)。
[0008] 其中，所述复合发泡剂的发泡步骤为：将所述植物类发泡剂加入到水中，机械搅拌：转速1200-1400r/min，搅拌30-50s；加入所述动物类发泡剂，机械搅拌：1600-1800r/min，搅拌10-30s；加入所述表面活性剂，机械搅拌：800-1000r/min，搅拌10-20s。
[0009] 其中，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基
硫酸钠；所述植物类发泡剂为茶皂素发泡剂或皂
角苷发泡剂；所述动物类发泡剂为动物
蹄角发泡剂。
[0010] 其中，所述石膏板芯各组分的含量为：
[0011]
[0012] 其中，基于100重量份熟石膏粉，还包括增强剂0-1重量份。
[0013] 其中，所述石膏板芯包括以下组分：
[0014]
[0015] 其中，所述石膏板芯包括以下组分：
[0016]
[0017] 其中，所述石膏板芯包括以下组分：
[0018]
[0019] 根据本发明的另一个方面提供的一种低密度纸面石膏板的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0020] 将预定重量份的熟石膏粉、改性淀粉、增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入
搅拌机；
[0021] 将预定重量份的复合发泡剂加入到水中，
混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经所述搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在所述两层护面纸之间，经
挤压成型制得石膏板湿板；所述石膏板湿板经
凝固、切断、干燥、锯边后制得所述低密度纸面石膏板。
[0022] 本发明的低密度纸面石膏板，包括两层护面纸和两层护面纸之间的石膏板芯；石膏板芯包括熟石膏粉、复合发泡剂、改性淀粉以及水；复合发泡剂包括表面活性剂、植物类发泡剂和动物发泡剂。
[0023] 具体的，表面活性剂、植物类发泡剂以及动物类发泡剂三者的重量配比为(2-2.5):(1-1.5)：(0.3-0.5)。优选的，三者的重量比为2:1:0.3。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；植物类发泡剂为茶皂素发泡剂或皂角苷发泡剂；动物类发泡剂为动物蹄角发泡剂。
[0024] 表面活性剂类发泡剂选择十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，此类发泡剂发泡倍数最高，起泡性比较好；但是泡沫稳定性差，消泡时间很短。采用此类发泡剂其制备的发泡石膏的力学性能较低，分析主要是由于其泡沫过于细小，泡孔壁薄，导致试样发脆，力学性能降低。并且，在与石膏浆料搅拌过程中，气泡易聚并、破裂，所制得的石膏板密度的降低也会受到影响。
[0025] 植物类发泡剂选用茶皂素发泡剂或皂角苷发泡剂。相对来讲，植物类发泡剂的气泡大小适中，但是同样存在起泡稳定性不佳的问题；相对于阴离子表面活性剂类发泡剂，植物类发泡剂的泡沫稳定性稍好。动物类发泡剂发泡倍数相对比较低，起泡性差，但是产生泡沫大，泡沫稳定性好；但是泡孔过大会造成制得的石膏板耐水性、力学性能变差；由于是蛋白类物质，容易受到
温度和pH值影响而变性、有气味，成本高等缺点。
[0026] 复合发泡剂的发泡步骤为：将植物类发泡剂加入到水中，机械搅拌：转速1200-1400r/min，搅拌30-50s；加入动物类发泡剂，机械搅拌：1600-1800r/min，搅拌10-30s；加入表面活性剂，机械搅拌：800-1000r/min，搅拌10-20s。想要得到质轻且力学性能优的石膏板，选用何种发泡剂，发泡效果至关重要。在
选定了合适的配比的发泡剂之后，需要进一步地对发泡机的搅拌参数，搅拌时间，加料顺序进行实验探究，以求达到最好的发泡效果，以及最适合的泡沫浓度。
[0027] 采用以上的发泡步骤配合特定配比的发泡剂，所产生的无论从泡沫气孔大小、泡膜厚度、泡沫稳定性以及发泡制得的石膏板的性能指标均明显优于各发泡剂单独使用时的效果。进一步优选的，将植物类发泡剂加入到水中，机械搅拌：转速1200/min，搅拌30s；加入动物类发泡剂，机械搅拌：1800r/min，搅拌15s；加入表面活性剂，机械搅拌：800r/min，搅拌10s。然后进入搅拌机，后期加入的表面活性剂产生的小气泡在被注入石膏浆料中可以聚并成大泡，并且泡破的几率降低。
[0028] 该技术效果的达成推测是三者协同作用可以使得发泡液界面上的运动和排列方式发生改变，气泡膜界面上
吸附的活性剂分子比较多，然后使得气泡膜的膜比较致密，并且弹性强，泡沫内的气体不容易通过膜向外扩散，从而保证了泡沫的稳定性。并且排列致密的气泡可以在一定程度上控制气泡的大小，使得整体形成的气泡大小比较均匀。由于泡膜厚度相较于单独发泡剂来说有所增厚，气泡不容易发生连通、合并，减少了塌泡现象，石膏板的强度在同等计量发泡剂掺加的情况下得到很大程度的提升。
[0029] 复配发泡剂中加入了少量的动物发泡剂，在一定程度上起到了减缓石膏
凝结的作用，从而在初凝时间前，泡沫可以充分搅拌并均匀分散到石膏浆料中，在石膏浆料搅拌时，气泡不易破，保证石膏板中的水分
蒸发后形成的泡孔均匀。
[0030] 石膏板芯的各组分的含量为：熟石膏粉100重量份；改性淀粉0.02-1重量份；增强剂0-1重量份；复合发泡剂0.01-1重量份；水70-80重量份。
[0031] 优选的为，熟石膏粉100重量份；改性淀粉0.6重量份；增强剂0.15重量份；复合发泡剂0.1重量份；水72重量份。
[0032] 改性淀粉糊化后迁移至护面纸与石膏芯
接触层，使护面纸与石膏芯牢牢地粘结在一起，改善了石膏板的强度和耐水性能。增强剂选用STMP粉，与硫酸
钙反应，生成更难溶于水的
磷酸钙，用于提高石膏板芯的强度与耐水性。
具体实施方式
[0033] 为使本发明
实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本
申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0034] 实施例
[0035] 实施例1
[0036] 将100重量份的熟石膏粉、0.02重量份改性淀粉、0.1重量份增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入搅拌机；
[0037] 将0.1重量份的重量配比为2:1:0.3的十二烷基苯磺酸钠：茶皂素发泡剂：动物蹄角发泡剂的复合发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经
挤压成型制得石膏板湿板；凝固、切断、干燥、锯边后制得低密度纸面石膏板。
[0038] 实施例2
[0039] 将100重量份的熟石膏粉、0.1重量份改性淀粉、0.35重量份增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入搅拌机；
[0040] 将0.2重量份的重量配比为2.5:1.5:0.5十二烷基苯磺酸钠：茶皂素发泡剂：动物蹄角发泡剂的复合发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；凝固、切断、干燥、锯边后制得低密度纸面石膏板。
[0041] 实施例3
[0042] 将100重量份的熟石膏粉、0.6重量份改性淀粉、0.15重量份增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入搅拌机；
[0043] 将0.15重量份的重量配比为2:1:0.3的十二烷基硫酸钠：茶皂素发泡剂：动物蹄角发泡剂的复合发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；凝固、切断、干燥、锯边后制得低密度纸面石膏板。
[0044] 实施例4
[0045] 将100重量份的熟石膏粉、0.8重量份改性淀粉、
[0046] 0.5重量份增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入搅拌机；
[0047] 将0.5重量份的重量配比为2.2:1.5:0.35的十二烷基苯磺酸钠：皂角苷发泡剂：动物蹄角发泡剂的复合发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；凝固、切断、干燥、锯边后制得低密度纸面石膏板。
[0048] 实施例5
[0049] 将100重量份的熟石膏粉、0.9重量份改性淀粉、0.85重量份增强剂经过计量，进入混合铰刀充分混合后进入搅拌机；
[0050] 将1重量份的重量配比为2.3:1.4:0.4的十二烷基硫酸钠：皂角苷发泡剂：动物蹄角发泡剂的复合发泡剂加入到水中，混合液通过发泡系统发泡后进入搅拌机；各原料经搅拌机充分搅拌制得均匀浆料，连续浇注在两层护面纸之间，经挤压成型制得石膏板湿板；凝固、切断、干燥、锯边后制得低密度纸面石膏板。
[0051] 测试例
[0052] 测试例1
[0053] 对不同配比的复合发泡剂的发泡性能以及石膏板性能数据进行了列表(部分数据)。发泡剂的含量按常规添加，添加量为100重量份熟石膏粉添加0.2重量份发泡剂。具体数据如表1所示。
[0054] 表1复合发泡剂不同配比下的发泡性能
[0055]各组分重量比 起泡倍数 泡沫半消时间/min 泡孔大小 吸水率/％
1:1:1 18.9 105 较大 94.6
2:1:0.3 20.2 162 适中 65.5
2:1:0.5 19.8 152 适中 68.5
2:1:1 19.0 110 适中 72.6
2.5:1.5:0.5 19.9 156 适中 67.2
2.5:1.5:0.1 18.4 146 较小 88.3
3:1:0.5 19.5 104 较小 78.6
[0056] 通过表2可以看到表面活性剂、植物类发泡剂以及动物类发泡剂三者的重量配比在(2-2.5):(1-1.5)：(0.3-0.5)时，起泡倍数、气泡稳定性、表观密度、耐水性、抗折抗压方面明显优于各发泡剂单独使用下的性能数据；尤其在重量配比为2:1:0.3时，综合性能数据最优。由此可见，复合发泡剂的使用达到了比较显著的效果。
[0057] 测试例3
[0058] 对各实施例纸面石膏板的力学性能进行了相关测试，测试数据如表3所示。
[0059] 表3各实施例纸面石膏板的力学性能
[0060] 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
纵向断裂荷载/N 446.8 457.1 460.2 446.9 447.2
横向断裂荷载/N 213.4 223.2 228.6 216.5 213.6
[0061] 按本发明制得的纸面石膏板具备以下性能：粘结性能满足国家标准要求；9.5mm厚石膏板单位面积
质量4.8-5.8kg/m2，明显低于我司常规轻质石膏板的单位面积质量7.5kg/m2，并且远远优于单位面积质量不大于9.5kg/m2的国家标准要求；横向断裂荷载平均值均高于213.4N，最小值190.6N，纵向断裂荷载平均值446.8N，最小值408.3N，强度远高于国家标准要求；其余各项指标均满足国家标准要求。其中以实施例3的性能数据最佳。
[0062] 综上所述，根据本发明提供的低密度纸面石膏板通过采用特定配比的复合发泡剂，获得了大小适中、具有良好均匀性、稳定性的气泡；将其应用到石膏板中发泡，进一步的降低了单位面积石膏板的密度，同时也减少了石膏板芯强度的降低，从而得到了超轻量并且具有优异力学性能的纸面石膏板。
[0063] 上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。
[0064] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
