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高强防火板生产装置
一、发明背景
商用石膏板产品是当今最流行的室内表面装饰材料，石膏能够以人们所需要的形式容易地设置，由于它能够保留自身中的化学结合水，因此拥有很好的抗火能力。石膏板是由多孔微晶的“芯”组成，里面是多孔的空气间隙，有的间隙体积甚至占据了总体积的50%。在这些以空气间隙加工为核心的制造过程中加入预先生产水成的可塑性的化学泡沫或流动性的浆料，如石膏浆，从而生产出质量轻方便使用的板材。
现有的建筑结构已采用多种护套材料。典型结构的护套材料包括胶合板，定向刨花板，这些是可以覆盖各种外墙壁板的材料。用于室内表面的石膏板或墙板施工一般是令人满意的；它经常也被用于外墙防火。然而，类似于石膏墙板的板材比较容易被水，火损坏，甚至在日常生活过程中，比如孩子玩耍碰到板材，一个门把手或一件家具不小心撞击到墙板，这样墙板也容易被损坏。
现有技术中的石膏建筑板制造方法通常涉及一个包括混合成浆硫酸钙或硫酸钙半水合物，水、一种粘合剂如淀粉的过程，以及在某些情况下，在浆料干燥后在上下两面添加纤维。该浆料和片材通常是通过一个传送带系统运输至平行的上下辊，并被轧制几分钟。在辊压之后，板才被放置在干燥炉或干燥窑中。一旦板材在这段时间之前或在放置过程中得到了充分的干燥，板材就会被切削成行业内的标准，如4英尺宽，8至12英尺长。
在业内有许多的试验可以用来测试生产出来的板材强度，有一种叫做“抗钉拔”测试。墙板是一种通过钉子，螺钉连接墙壁的建筑结构，这种紧固方式会把墙板挤压进去，会在墙板表面形成凹坑，所以墙板的强度必须足以承受钉子穿过它的压力，并且在长时间使用的情况下保持其结构的完整性，同时包括在墙板的使用过程中，负载在墙板上的用钉子，螺钉或其他方式固定的画作，货架等。
例如，根据ASTM（美国材料试验协会）在关于氧化镁的钉抗拔试验指南中，“根据ASTM D 1037测试时，利用0.375英寸的屋面钉（10毫米）的头部和柄部直径0.121英寸（3毫米）穿过底板，底板将要承受125磅最小钉头拉力（560 N）。至少要对5个样品进行测试”。到目前为止，在现有技术下生产的氧化镁板并不能够通过这种测试。总的来说，现有技术的建筑墙板的弱点是，他们在结构上依赖于纤维玻璃网。如果在任何地方插入一个紧固装置，但是这个地方在玻璃纤维网内的中心上，一个钉子就可以轻易的通过墙板本身。
因此，有一个长期探索但是却尚未解决的问题去证明，例如通过ASTM设计的抗钉拔试验及避免现有建筑墙板在承受负载时的所产生的缺点，从而生产出一种全新的能够承受安装和放置时所产生的负载的墙板。
二、发明概要
综上所诉，本发明的目的是生产出一种相比现有技术下的更快，更强，更容易生产的结构板（墙板），并且该石膏板能够通过行业标准的测试，例如ASTM测试，其中也包括了抗钉拔的测试。
本发明的进一步的创新是将微颗粒，譬如玻璃纤维，在墙板的生产过程中定期的注入在墙板的一边，从而增强了生产出来的墙板的强度。
另一方面，还发明了一种用来挤压浆料的制模板。并且生产出来的氧化镁板中有呈十字交叉状的玻璃纤维颗粒结构，这样一来增强了墙板的抗钉拔能力，就能满足ATSM测试的要求.
在生产这种墙板的过程中，氧化镁、氯化镁，还有一种结合剂混合在一起。和一种叫做颗粒的固体材料一起加入到漏斗之中，二者被一起从漏斗之中挤压出来，并被挤压到传输带上，在传输带上形成板材。
该方法还包括注射颗粒到料浆中，或者在挤压过程中将颗粒至少注入到墙板的一边。这种注射方式颗粒会同时在建筑板内形成交叉带状的形状。
这种建筑板材可以抽真空，这样可以加快板材的干燥时间。这种颗粒材料可以由玻璃纤维颗粒，或大麻、竹子、蓝莲草、玉米秸秆，玻璃珠混合而成。
用于制作建筑板的装置由一个可以制备混合氧化镁、氯化镁和结合剂的混合装置。一个至少有一个入口连接到混合装置的漏斗，和至少有一个入口连接到装有颗粒材料容器的挤压头组成。
在生产过程中，浆料从挤压头出来到达传送带上，在传送带上形成建筑板，在漏斗下侧有两个相对放置的用于添加颗粒材料的挤压头。
建筑板可以形成由颗粒固体材料组成的交叉带状。本发明的装置还可以包括一个用于干燥建筑板的真空装置。固体材料中的颗粒可以注入或在预先指定的间隔内注入给建筑板。
图纸简要说明
图1显示了用于制造建筑板装置的装配图。
图2显示了制造建筑板中使用图1所示的装置的透视图。
图3显示了一个图2所示的装置的侧视图并放大显示了漏斗和颗粒固体材料入口的细节部分。
图4显示了在本发明中一个生产完成建筑板的剖面视角。
图5显示了建筑板内部颗粒固体材料的结构和较少注入颗粒固体材料时建筑板内部的结构。
图6显示了建筑板内部颗粒固体材料的结构和较多注入颗粒固体材料时建筑板内部的结构。
图7显示了当不注入颗粒固体材料时建筑板内部的结构。
生产过程详解
生产过程包括建筑板（也称墙板）的制造方法，氧化镁，氯化镁，和粘合剂混合成浆，在漏斗的料浆内加入颗粒固体材料、挤压加入了颗粒固体材料的料浆。
在生产过程中还有一种用于制造建筑板的装置。该装置包括用于制备浆料的混合装置。该浆料是在现有技术用于生产氧化镁板的一种类型，是由氧化镁，氯化镁和一种结合剂混合而成。一个用于挤压料浆入模的漏斗连接到混合装置。在漏斗中，浆料通过，具有较大的输入输出，在形成建筑板的过程中它可以与一个单元中的混合装置集成，或者可以是单独的单元。漏斗本身具有至少一个入口，在本发明中，有两个入口（如一边一个）从一个容器接收颗粒固体材料。挤压头连接在漏斗的出口，是用于挤出包括颗粒固体材料的料浆。
颗粒固体材料会被注入在被挤压的料浆一侧或两侧形成交叉（即从另一个表面观察时重叠）。这种交叉会明显提高建筑板的强度，本发明的装置生产的成品能通过ASTM要求钉抗拔试验。
一个颗粒固体材料是一种由多个可移动的相对较小的尺寸的材料组成，如天然或合成纤维片（玻璃纤维、超细纤维、木纤维），在受力或热混合时保持其物理结构。
本发明的装置和方法将在以下描述的数字中变得更加清晰。
图1显示了用于生产建筑板装置的透视图。搅拌装置20（剖面显示）是用来混合成分发生化学反应，形成用于生产氧化镁建筑板料浆。在这个阶段需要氧化镁，氯化镁，和结合剂。该混合物包括水、珍珠岩、结构纤维、粉煤灰、硅酸镁、云母。在生产过程中，将颗粒固体材料加入到混合物中，以便使这种材料在所得到的建筑板中分布。在生产过程中，颗粒固体材料仅通过在图72中的出口增加，如图3所示。
在生产过程中，氧化镁根据所需产生的建筑板的厚度重量在85%-92%之间，下面会解释。第一次加入氯化镁时至少要用水稀释。
表1说明了各种材料的重量百分比：
表 1
|
原料 |
重量百分比 |
|
氧化镁 |
46-54% |
|
稀释氯化镁 |
23-31% |
|
珍珠岩 |
2%- 15% |
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结合剂 |
2%—l7% |
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结构纤维 |
3%—6% |
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灰 |
1%-3% |
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含水硅酸镁 |
l%—3% |
|
米卡 |
l%—3% |
在干燥（粉体）的混合设备中加入氯化镁，首先与水混合的混合装置中加入20。水可以去除杂质。混合装置20有不同的转速，第一次混合材料用高速，然后在挤压过程中用低转速，以保持混合物的一致性。材料也可以预混合的混合装置20放置在螺旋输送器30之前进一步混合。在本发明中，这种混合装置是一个漏斗。
参考图1，螺旋输送器30，其中包括一个旋转的螺旋搅拌装置32，它可以在运输浆料的同时起到搅拌的作用。一个漏斗和挤压端50的组合连接到输送器30（或者可以直接连接到混合装置20）。可拆卸的挤压头50和集成的漏斗部。前/后轧辊和侧辊54 52确保挤压浆保持在一个适当的位置。
管40分为后管42和前管44。管道42和44的尾部有各自的喷油器70。管道40，42，和44运输颗粒固体材料，然后通过尖端注入到被尖端50挤出的浆料的前面或后面。管42用于后侧和管44的前部。在两个相对的面注入颗粒固体材料，如在本段所述，在任意一个面或者对立面，或更多的侧面挤压泥浆，都在本发明的讨论和研究范围内。
输送带60位于挤压或挤压浆的下方，这样压浆落在移动的传送带上并被送入垂直滚动条64、水平滚动条62下，这是为了进一步塑造建筑板，并有助于建筑板的形成。
图2显示了在本发明中使用图1所示的透视图。图2元的编号是如图，随着添加物料的增加，28，38，58，和68展示了在不同生产过程中浆料的变化。
混合物28是由氧化镁，氯化镁和结合剂组成，并且还可以包括在上述百分比范围的材料。混合28可预先混合后加入混合装置20，或在螺旋室38内混合，然后进入挤压尖端50。混合物28可以是液体或固体的混合液，也可以在液体和固体形态之间加热过渡。过渡到一个浆料，如浆料38。
硬化和干燥的泥浆成为固态或半固态的形式，但通常完成冷却凝固和硬化需要到达传送带60和形成固化结构板68后。
同样如图2，应注意到，在本发明中，颗粒固体材料被添加到混合室20中，除了要喷射阶段，其他发生在58后，通过喷嘴70添加。在本发明中颗粒固体材料（即玻璃纤维颗粒）并不是直接添加到混合装置20中。在进一步生产中，有一种类型的颗粒固体材料可以被添加到混合装置20，而另一种则是注入的喷射器70。如果需要使用不同类型的颗粒固体物质喷射到建设板的面上，那么可以将不同的颗粒固体物质添加到喷射器70中。
此外，相对于浆料58与成型的建筑板68，浆料58喷射器70喷射而出。当浆料58被挤压头挤压而出（例如增加挤压头50内的压力），由此产生的建筑板的近似尺寸是由挤压尖端50的宽度和厚度确定。因此，当注射颗粒固体材料通过喷射器70时，可能会在建筑板顶部和底部的表面上。这种在建筑板表面上的颗粒固体材料会形成交叉的结构，这种结构将会增强建筑板的强度（见图4展示的建筑板）。在抗钉拔试验中，交叉的颗粒带状可以防止钉子或其他的紧固装置穿透建筑板。这篇文章中的建筑板，是可以满足的，或者已经满足了氧化镁建筑板的ASTM钉抗拔力要求。在现有技术中，颗粒固体材料，如玻璃纤维颗粒，只是放在浆料之中，让它在建筑板中的分布变得相当不均匀混合。另外，在顶部或底部的纤维玻网并不能承受住紧固件的力量。
然而，在本发明的方法和装置中，通过将颗粒材料放在挤压料浆的任何一侧，该浆料已大致形成（即在人们观察时），至少在一个维度上形成了一个建筑板的形状。玻璃纤维或其他颗粒物质喷射在建筑板表面时。可以防止施工板损坏，可以增加强度，防止紧固件对建筑板表面凹陷的破坏力。因为颗粒材料它可以在表面附近大量的放置，可在表面大量的存在。这意味着，从一个已被注入颗粒的细长的表面上颗粒将彼此重叠。因此，当一块颗粒物被紧固件“推动”，它会对另一块颗粒物施加力从而分担这些较大的力量，以至于建筑板可以承受更大的力量而不会被破坏。
图3显示了图2中颗粒固体材料的漏斗和进气口细节的侧视图。通过前/后辊54引导，就可以控制挤压的58浆料的厚度，除了成型的挤压尖端50。还有侧面的赶辊52（压浆58只有一组侧辊），类似的，这样的引导有助于58压浆的形成。
颗粒固体材料的出口78连接一个或多个位于前、后和挤浆58第一和第二侧出口72。喷射器壳体70里面有叶轮74，可以用来帮助控制通过72的材料的质量、密度和速度。 例如，当想要颗粒固体材料更加密集的喷射到建筑板中时，从72出口的材料的排除率就会增加（或从50中出来的58的挤压速度会减少）。
根据不同的条件，如压浆58的厚度和最后成型板的厚度，它可能需要不同的密度的颗粒固体材料的厚度，为了最大化的提高建筑板的强度。例如，面板的厚度范围从6毫米（0.23英寸）到约38毫米（1.5英寸）宽。厚度越是大的建筑板，就要求颗粒固体材料的密度必须要达到所需的厚度的要求。
反之亦然。为了通过ASTM的抗钉拔测试，颗粒固体材料的密度和厚度也是影响因素。
因此，为了形就需要成适当的交叉带，同时保持板本身的强度，就要以一定的速度和密度从72中排出到52上面。
图4展示了一块生产完成的建筑板的透视图。如图2所示，所示的建筑板68，在传送带上被切割到所需的长度和宽度。在本发明的实施例中，用真空增加干燥速度，并最终制备了建筑板。顶部和底部（相对于传送带上的位置）通常用真空干燥，或可以用现有的加热干燥方法代替。
用于描述本发明时，顶部就是顶部，细长和矩形多数在图4中所示。底侧相对于顶部的，本发明中，顶部和底部是可以互换的（因此，只显示在图中的顶部）。 在挤压前50的宽度是建筑板的近似宽度，挤压后如果另一个尺寸是正确，则建筑板可以被切割。
图5显示了一个图4包括内部颗粒固体材料和稀疏的注射颗粒固
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