СЕРДЦЕВИНА ГИПСОКАРТОНА

Область техники
Полезная модель относится к материалам для строительства, а именно к гипсокартону.
Уровень техники
Гипсокартон - это популярный облицовочный материал для строительства и ремонта помещений, представляющий собой плиты толщиной от 6 до 25 и более миллиметров, состоящий из гипсовой сердцевины (сердцевина), и покрытого обкладочной бумагой со всех сторон, кроме торцов. Некоторые виды гипсокартона армируются стеклянными, целлюлозными и иными волокнами.
Известны гипсокартон производства компаний «Гипсотон», «Knauf», «Lafarge», «Rigips» и других. Недостатками гипсокартона, который производится на момент регистрации настоящей заявки, являются недостаточный уровень тепло- и звукоизоляции, а также большой вес гипсокартона, составляющий от 7,5 кг и более на 1 квадратный метр при толщине от 9,5 мм и более.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является патент РФ на изобретение №2005116240 «Способ изготовления легкого гипсокартона», предусматривающий использование в гипсовой сердцевине гипсокартона вспененного жидкого гипсового теста, имеющего поры заданного размера. Недостатками описанного в патенте №2005116240 способа являются сложность технологического процесса вспенивания гипсового теста и недостаточный уровень прочности легкого гипсокартона.
Сущность полезной модели
Задачей полезной модели является существенное повышение конструкционных и эксплуатационных характеристик гипсокартона по настоящей патентной заявке, которые достигаются путем введения в состав сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке компонентов, обеспечивающих: уменьшение его веса, увеличение прочности, в особенности, прочности на растяжение, уменьшение теплопроводности, увеличение степени звукоизоляции, повышение пожаростойкости.
Раскрытие полезной модели
Указанный технический результат достигается тем, что в сердцевину гипсокартона вводят гипс, наполнитель, состоящий из объемных полых элементов, то есть частиц глобулярной формы, фиброволокно и органическое связующее. К указанным обязательным компонентам состава смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по
настоящей патентной заявке могут быть добавлены необязательные компоненты в виде известных функциональных добавок различного назначения.
В качестве основного связующего применяют строительный гипс. Количество строительного гипса в составе смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке составляет 5-95 мас.%.
В качестве наполнителя применяют выпускаемые промышленностью объемные полые элементы диаметром от 5 микрометров до 2,5 миллиметров, например, алюмосиликатную микросферу, вспученный перлит, вспученный вермикулит, стеклянные и полимерные шарики различного фракционного состава, асбест, а также иные полимерные и минеральные материалы глобулярной формы, например, пенополистирол и другие. Количество наполнителя в составе смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке составляет 5-95 мас.%.
В качестве фиброволокна используют волокна в отрезках длиной не менее 3 мм, например, стеклянное волокно, базальтовое волокно, полимерное волокно, углеродное волокно, кварцевое волокно, базальтовая чешуя, волокна целлюлозы, стальное волокно. Количество фиброволокна в составе смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке составляет 0,05 - 5 мас.%.
В качестве органического связующего применяют водорастворимые полимеры, коалесценция и отверждение которых происходит в присутствии воды, например, акриловые (метакриловые) и стиролакриловые сополимеры, бутадиеновые, метил- и бутилакриловые, изоцианатные, эпоксидные, а также другие полимерные одно- и двухкомпонентные связующие, например, на основе водорастворимых эпоксидных и полиуретановых смол и другие известные органические связующие, в том числе крахмалосодержащие связующие. Количество органического связующего в составе смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке составляет 0,05-10 мас.%.
Необязательные компоненты, полезные в данном изобретении, включают известные функциональные добавки различного назначения, например, гидрофобные, антипиреновые, пластифицирующие, поверхностно-активные вещества, отвердители, цветные пигменты, эмульгаторы, вспомогательные функциональные мономеры, буферные вещества и нейтрализующие агенты, консерванты и их смеси, а также другие известные функциональные добавки в различных сочетаниях с целью придания предлагаемому составу смеси сердцевины для изготовления гипсокартона по настоящей патентной заявке дополнительных полезных свойств. Количество необязательных
компонентов в виде функциональных добавок в составе смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке составляет не более 2 мас.%.
Осуществление полезной модели
Объемные полые частицы наполнителя, которые могут иметь диаметры от 0,05 до 2,5 мм и при их сочетании в виде по крайней мере двух фракций различных диаметров, образуют плотные упаковки, которые занимают большую часть объема сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке, за счет наличия воздуха в частицах наполнителя плотность и теплопроводность гипсокартона по настоящей патентной заявке существенно уменьшаются, а звукоизоляционные характеристики повышаются. Использование в сердцевине для изготовления гипсокартона по настоящей патентной заявке наполнителя, имеющего меньшую плотность по сравнению с гипсом, обеспечивает снижение веса гипсокартона по настоящей патентной заявке относительно аналогичного по размерам и толщине гипсокартона по настоящей патентной заявке и гипсокартона, выпускаемого промышленностью на момент регистрации настоящей патентной заявки. В результате масса 1 кв. метра гипсокартона по настоящей патентной заявке толщиной 9,5 мм может быть снижена до 1 кг/кв.метр, если использовать 95% перлита, 5% гипса и доли процентов акриловых сополимеров и базальтового или полимерного фиброволокна (для сравнения: минимальная масса 1 кв. метра гипсокартона толщиной 9,5 мм, производимого промышленностью, составляет не менее 7 кг/кв. метр). При этом гипсокартон по настоящей патентной заявке массой 1 кг/кв. метр и толщиной 9,5 мм имеет меньшую тепло- и звукопроводность по сравнению с гипсокартоном аналогичной толщины, производимым промышленностью. Уменьшенное содержание гипса за счет включения в сердцевину предлагаемого наполнителя повышает влагостойкость материала. Повышенная пожаростойкость гипсокартона по настоящей патентной заявке обеспечивается за счет уменьшения в сердцевине доли гипса за счет включения в него огнезащитного наполнителя, например, перлита, имеющего температуру плавления +900°С, или вермикулита, имеющего температуру плавления +1350°С, или микросферы алюмосиликатной, имеющей температуру плавления +1400°С.
Фиброволокно составляет обязательный компонент состава смеси для изготовления сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке. Фиброволокна имеют высокую прочность на растяжение, часто превышающую прочность стали, плотность, близкую к плотности связующих веществ, что способствует равномерному распределению фиброволокна в объеме связующего вещества при перемешивании. При этом фиброволокно, более или менее равномерно распределенное в объеме сердцевины,
каждым своим отрезком соседствует с несколькими сотнями и тысячами частиц наполнителя и связующего, при этом отдельный отрезок фиброволокна, огибая частицы наполнителя, неизбежно деформируется и приобретает слегка волнистую форму, следуя кривизне поверхности частиц наполнителя и увеличивая площадь контакта каждого фиброволокна с частицами наполнителя. При этом по сравнению с силой сцепления прямого отрезка фиброволокна с частицей наполнителя значительно увеличивается эффект усиления когезии наполнителя и фиброволокна. Связующее вещество в этом случае играет роль клея, который связывает в монолитную армированную структуру частицы наполнителя и фиброволокно, и в силу близкой к плотной упаковке частиц наполнителя необходимый расход связующего получается незначительным. После отверждения связующего вещества фиброволокно становится той распределенной арматурой, которая берет на себя практически все растягивающие нагрузки сердцевины, перераспределяя последние между связанными с ними частицами наполнителя, чем достигается повышенная ударная вязкость гипсокартона по настоящей патентной заявке.
Для повышения прочности сцепления, или когезии, фиброволокна и частиц наполнителя, в смесь добавляют водорастворимые полимеры, коалесценция и отверждение которых происходит в присутствии воды, при этом их взаимодействие с содержащим кальций гипсом обеспечивает хорошую когезию наполнителя, фиброволокна и гипса при добавлении воды, чем достигается равномерность плотности и прочности сердцевины гипсокартона.
Дополнительным фактором, положительно влияющим на прочность предлагаемого гипсокартона на растяжение, является деформация отрезков фиброволокна плотной упаковкой частиц наполнителя, за счет чего длина контакта отрезка фиброволокна с наполнителем увеличивается, отрезок фиброволокна приобретает слегка волнистую форму, обеспечивающую повышенное предельное удлинение листа предлагаемого гипсокартона.
Необязательные компоненты, известные функциональные добавки в различных сочетаниях и различного назначения придают предлагаемому составу смеси сердцевины гипсокартона по настоящей патентной заявке дополнительные полезные свойства.
Промышленная применимость
Использование гипсокартона по настоящей патентной заявке в строительстве и ремонте позволяет улучшить тепло- и звукоизоляцию и повысить пожаростойкость внутри помещений, снизить издержки на транспортировку и хранение гипсокартона, а также уменьшить трудоемкость его применения за счет снижения его веса.