Легкі гіпсові панелі зі зниженою щільністю та встановленим ступенем вогнестійкості

Реферат: Запропонована гіпсова панель зі зниженою масою та зниженою щільністю, яка містить вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення, з вогнестійкими властивостями, щонайменше порівнянними (якщо не кращими) з властивостями промислових гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості з набагато більшим вмістом гіпсу, більшою масою та щільністю. UA 108152 C2 (12) UA 108152 C2 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [001] Дана заявка на патент претендує на пріоритет на основі попередньої заявки на патент США № 61/446941, поданої 25 лютого 2011 року, під заголовком "Lightweight, Reduced Density Fire Rated Gypsum Panels", яка в повному об'ємі включена до даного опису за допомогою цього посилання. РІВЕНЬ ТЕХНІКИ [002] Даний винахід у цілому відноситься до гіпсових панелей зі зниженою масою та щільністю з покращеними теплоізоляційними властивостями, стійкістю до термоусадки і вогнестійкістю. [003] Гіпсові панелі, що застосовуються в будівлях та інших спорудах (такі як гіпсокартонні стінові або стельові панелі), як правило, містять гіпсовий середній шар, покритий облицювальними листами з паперу, скловолокна або інших підходящих матеріалів. Гіпсові панелі зазвичай отримують шляхом змішування обпаленого гіпсу, або "будівельного гіпсу", з водою та іншими інгредієнтами з одержанням суспензії, яку застосовують для отримання середнього шару панелей. Як загалом відомо в даній області техніки, будівельний гіпс містить переважно одну або більше форм обпаленого гіпсу, тобто гіпсу, підданого зневоднюванню (зазвичай шляхом нагрівання) з отриманням безводного гіпсу або напівводного гіпсу (CaSO 4 · ½ H2O). Обпалений гіпс може містити бета-напівгідрат сульфату кальцію, альфа-напівгідрат сульфату кальцію, водорозчинний ангідрит сульфату кальцію або суміші будь-яких або всіх із зазначених сполук, отриманих із природних або синтетичних джерел. При введенні до суспензії в обпаленому гіпсі починає протікати процес гідратації, який завершується в ході формування гіпсових панелей. Такий процес гідратації, при належному завершенні, дозволяє отримати повністю безперервну кристалічну матрицю з затверділого двоводного гіпсу в різних кристалічних формах (тобто формах CaSO4·2H2O). [004] У процесі отримання панелей облицювальні листи зазвичай використовують у вигляді безперервних полотен. Гіпсову суспензію наносять на перший із облицювальних листів у вигляді потоку або стрічки. Суспензію розподіляють по всьому першому облицювальному листу з заздалегідь встановленою приблизною товщиною і отримують середній шар панелі. Другий облицювальний лист поміщають поверх суспензії, при цьому гіпсовий середній шар утворює прошарок між облицювальними листами з отриманням безперервної панелі. [005] Як правило, безперервну панель транспортують по конвеєру, що дозволяє продовжити процес гідратації середнього шару. Після гідратації та затвердіння середнього шару в достатній мірі його розрізають на одну або більше частин потрібного розміру з отриманням окремих гіпсових панелей. Потім такі панелі переносять до печі обпалення, і вони проходять через неї при температурах, достатніх для висушування панелей до необхідного рівня вільної вологи (зазвичай порівняно низького вмісту вільної вологи). [006] Залежно від застосовуваного способу і передбачуваного застосування панелей та інших міркувань такого роду, на перший і/або другий облицювальні листи можна нанести додаткові шари, смуги або стрічки суспензії, що містять гіпс або інші добавки, для надання готовим панелям специфічних властивостей, таких як зміцнені краї або зміцнена лицьова сторона панелі. Подібним чином, у ході процесу до будівельного розчину для отримання гіпсового середнього шару і/або інших смуг чи стрічок, отриманих із суспензії, в одному чи більше місцях можна додати піну для забезпечення розподілу повітряних пустот у середньому гіпсовому шарі або окремих ділянках середнього шару готових панелей. [007] Готові панелі можна далі розрізати й обробляти для різноманітного практичного застосування в залежності від необхідного розміру панелі, складу захисного шару, складу середнього шару і т.д. Товщина гіпсових панелей зазвичай змінюється від приблизно ¼ дюйма до приблизно одного дюйма залежно від передбачуваного використання і практичного застосування. Панелі можна наносити на різні будівельні деталі, які використовуються для отримання стін, стель та інших подібних систем за допомогою одного або декількох кріпильних елементів, таких як шурупи, цвяхи і/або адгезиви. [008] У випадку, якщо готові гіпсові панелі будуть зазнавати впливу порівняно високих температур, таких як температури, що створюються високотемпературним полум'ям або газами, частини гіпсового середнього шару можуть поглинути достатню кількість тепла, щоб почати виділяти воду з кристалів двоводного гіпсу, які містяться в середньому шарі. Поглинання тепла й виділення води з двоводного гіпсу може бути достатнім для вповільнення на деякий час перенесення тепла через або всередину панелей. Гіпсова панель може діяти як бар'єр для попередження проходження високотемпературного полум'я безпосередньо через стінову систему. Тепла, що поглинається середнім гіпсовим шаром, може виявитися достатньо, щоб по суті повторно обпалити деякі ділянки середнього шару, в залежності від температур джерела тепла і тривалості впливу. При певних рівнях температури тепло, що впливає на панель, також 1 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 може викликати фазові зміни в ангідриті, який міститься в середньому гіпсовому шарі, й перегрупування кристалічних структур. У деяких випадках присутність солей і домішок може знизити температуру плавлення кристалічних структур гіпсового середнього шару. [009] Гіпсові панелі можуть зазнавати усадки розмірів панелей у одному або більше напрямках у результаті дії деяких або всіх із зазначених ефектів високотемпературного нагрівання, при цьому така усадка може викликати руйнування конструктивної цілісності панелей. Якщо панелі прикріплені до стіни, стелі або інших несучих конструкцій, усадка панелі може призвести до відділення панелей від інших панелей, прикріплених до тих же конструкцій, та від їхніх опор і, в деяких випадках, викликати обвалення панелей чи опор (або і тих, і інших). У результаті високотемпературне полум'я або гази можуть пройти безпосередньо до стінової чи стельової структури або через неї. [010] Були виготовлені гіпсові панелі, які чинять опір впливу порівняно високих температур протягом певного періоду часу, що може по суті вповільнити проходження високих рівнів тепла через панелі або між ними, а також вповільнити проходження високих рівнів тепла в (або через) системи, в яких використовують зазначені панелі. Гіпсові панелі, які далі називаються вогнестійкими або "зі встановленим ступенем вогнестійкості", зазвичай отримують для підсилення здатності панелей вповільнювати проходження тепла через конструкції стін або стелі, і вони відіграють важливу роль у керуванні швидкістю поширення вогню в будівлях. У результаті, органи влади, що встановлюють будівельні норми і правила, та інші зацікавлені громадські та приватні організації зазвичай встановлюють строгі стандарти стосовно показників вогнестійкості гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості. [011] Здатність гіпсових панелей протистояти вогню й пов'язаному з ним екстремальному нагріванню можна оцінити шляхом проведення відповідних випробувань. Приклади таких випробувань регулярно застосовують у будівельній промисловості, наприклад, методики, опубліковані Лабораторією з техніки безпеки США ("UL"), такі як методики й протоколи випробувань UL U305, U419 і U423, а також методики, описані в технічних умовах E119, опублікованих Американським товариством з випробувань і матеріалів (ASTM). Зазначені випробування можуть включати спорудження дослідних конструкцій для випробувань із використанням гіпсових панелей, зазвичай одношарове накладання панелей на кожну лицьову сторону каркасної стіни, виготовленої з дерев'яних або сталевих стійок. Залежно від випробування, конструкцію можна піддавати або не піддавати навантажуючим силам. Лицьову сторону однієї зі сторін конструкції, такої як конструкція, побудована згідно зі стандартами UL U305, U419 і U423, наприклад, піддають впливу зростаючих температур протягом певного проміжку часу відповідно до кривої нагрівання, такої як криві, описані в методиках, наведених у стандарті ASTM E119. [012] Під час випробувань контролюють температуру поблизу сторони, яку нагрівають, і температуру на поверхні сторони конструкції, яку не нагрівають, для оцінки температур, яким піддаються відкриті гіпсові панелі, і тепла, яке передається через конструкцію панелям, що не зазнають впливу. Випробування припиняють після одного чи більше конструктивних руйнувань панелей і/або при перевищенні температури на стороні конструкції, що не зазнає впливу, від заздалегідь установленого порогу. Як правило, такі порогові температури основані на максимальній температурі, виміряній будь-яким із зазначених датчиків, і/або середньому значенні температурних датчиків на стороні конструкції, що не нагрівається. [013] Методики випробувань, такі як методики, наведені в стандартах UL U305, U419 і U423, і ASTM E119, стосуються стійкості конструкції стосовно перенесення тепла через зазначену конструкцію в цілому. Зазначені випробування також дозволяють визначити, в одному аспекті, міру стійкості гіпсових панелей, що застосовуються в конструкції, відносно усадки в напрямку за осями x-y (ширини та довжини) при впливі на конструкцію високотемпературного нагрівання. Такі випробування також дозволяють визначити міру стійкості панелей до втрат конструктивної цілісності, які призводять до відкривання зазорів або проміжків між панелями в стіновій конструкції, в результаті чого внутрішня порожнина конструкції досягає високих температур. У іншому аспекті зазначені випробування дозволяють визначити міру здатності гіпсових панелей чинити опір перенесенню тепла через панелі та конструкцію. Вважають, що такі випробування відображають здатність зазначеної системи надати жителям будівлі та системам керування пожежними/протипожежними системами вікно можливості для вживання заходів при пожежі або запобігання умовам виникнення пожежі. [014] У минулому застосовували різні стратегії для покращення вогнестійкості гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості. Наприклад, виготовляли більш товсті, більш щільні середні шари панелей, в яких використовували більші кількості гіпсу в порівнянні з менш щільними гіпсовими панелями і які, відповідно, містили підвищену кількість води, хімічно 2 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зв'язаної всередині гіпсу (дигідрату сульфату кальцію), що дозволяє діяти як тепловідведення, зменшити усадку панелей і збільшити структурну стабільність і міцність панелей. Альтернативно, до гіпсового середнього шару вводили різні інгредієнти, в тому числі скловолокно та інші волокна, для посилення вогнестійкості гіпсової панелі за рахунок збільшення міцності на розрив середнього шару і розподілу напружень усадки по всій матриці зазначеного шару. Подібним чином, у минулому для забезпечення підвищеної вогнестійкості (і стійкості до високотемпературної усадки) гіпсового середнього шару застосовували певні кількості деяких глин, таких як глини з розміром часток менше приблизно одного мікрона, і добавки колоїдного оксиду кремнію або оксиду алюмінію, такі як добавки з розміром часток менше приблизно одного мікрона. Однак було визнано, що зменшення маси і/або щільності гіпсових панелей шляхом зменшення кількості гіпсу в середньому шарі буде негативним чином впливати на конструктивну цілісність панелей і їхню стійкість при пожежі та в умовах високих температур. [015] Ще один підхід полягав у додаванні нерозширеного вермикуліту (який також називають вермикулітовою рудою) та мінерального волокна чи скловолокна до середнього шару гіпсових панелей. У таких підходах, як припускають, вермикуліт буде розширюватися в умовах нагрівання, що дозволить скомпенсувати усадку гіпсових компонентів середнього шару. Як припускали, мінеральне волокно/скловолокно буде утримувати частини гіпсової матриці разом. [016] Такий підхід описаний у патентах США №№ 2526066 і 2744022, в яких описане застосування роздробленого неспученого вермикуліту і мінерального волокна та скловолокна в пропорціях, достатніх для перешкоджання усадці гіпсових панелей в умовах високих температур. Однак у обох посиланнях опираються на високу щільність середнього шару, яка забезпечується достатньою кількістю гіпсу, який діє як тепловідведення. У зазначених патентах описане одержання гіпсових панелей з товщиною ½ дюйма і масою від 2 до 2,3 фунтів на квадратний фут (від 2000 до 2300 фунтів на тисячу квадратних футів ("фунтів/тис.кв.футів")) при 3 щільності плит приблизно 50 фунтів на кубічний фут ("фунтів/фут ") або більше. [017] У патенті "066 повідомлялося, що товщина деталей, нарізаних із таких панелей (що містять 2 відсотки мінерального волокна і 7,5 % вермикуліту розміром мінус 28 меш), збільшувалася аж до 19,1 % при нагріванні при 1400 °F (760 °C) протягом 30 хвилин, але не надавалося якої-небудь інформації про усадку зазначених зразків у напрямку за осями X-Y. У патенті "066 також містилося попередження, що залежно від складу панелі та вмісту вермикуліту розширення вермикуліту може викликати руйнування панелей внаслідок спучення панелей і/або утворення в них тріщин і отворів. [018] Патент "022 спрямований на збільшення вмісту гіпсу (і, отже, щільності та маси) панелей, описаних у патенті `066, шляхом зниження вмісту мінерального волокна/скловолокна в зазначених панелях для надання гіпсу більшої теплопоглинаючої здатності. У посиланнях, таких як патент "022, було також визнано, що в умовах високих температур здатність вермикуліту розширюватися, якщо її не обмежити, призведе до викришування (тобто роздроблення, відшаровування або лущення) середнього шару та руйнування стінової конструкції за порівняно короткий час. [019] У іншому прикладі в Патенті США № 3454456 описане введення неспученого вермикуліту до середнього шару гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості для надання панелям стійкості до усадки. Патент "456 також оснований на відносно високому вмісті гіпсу і високій щільності, які забезпечують необхідну теплопоглинаючу здатність. У патенті "456 описані маси плит готових ½-дюймових гіпсових панелей з мінімальною масою приблизно 1925 3 фунтів/тис.кв.футів і щільністю приблизно 46 фунтів/фут . Така щільність порівнянна зі щільністю більш товстих і більш важких гіпсових панелей товщиною 5/8 дюйма (приблизно 2400 фунтів/тис.кв.футів), які в даний час пропонуються промисловістю для практичних застосувань із установленим ступенем вогнестійкості. [020] У патенті `456 також вказано, що застосування вермикуліту в середньому гіпсовому шарі панелі для збільшення межі вогнестійкості панелі має значні обмеження. Наприклад, у патенті `456 відмічається, що розширення вермикуліту всередині середнього шару може викликати руйнування зазначеного шару внаслідок викришування та інших руйнівних ефектів. У патенті "456 також відмічається, що частки неспученого вермикуліту можуть настільки послабити структуру середнього шару, що зазначений шар стане слабким, м'яким і крихким. Патент `456 спрямований на вирішення таких значних характерних недоліків, пов'язаних із застосуванням у гіпсових панелях вермикуліту, шляхом застосування "унікального" неспученого вермикуліту з відносно вузьким розподілом за розмірами часток (більше 90 % неспучених часток менші за розмір отворів у ситі № 50 (з отворами приблизно 0,117 дюйма (0,297 мм)), при цьому менше 10 % часток мають розмір дещо більший, ніж розмір сита № 50). Такий підхід, як 3 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 припускається, дозволив перешкодити несприятливому впливу розширення вермикуліту на панель, як описано в колонці 2, рядки 52-72 патенту `456. [021] Крім того, в патенті "456 показано, що неспучений вермикуліт, який характеризується описаним вище розподілом часток за розміром, відповідає продукту, відомому на ринку як неспучений вермикуліт "марки № 5". Неспучений вермикуліт марки № 5 використовували щонайменше з початку 1970-х у комерційних вогнестійких панелях/панелях із установленим ступенем вогнестійкості, середні гіпсові шари яких мали звичайні щільності (наприклад, від 3 3 приблизно 45 фунтів/фут до більше, ніж приблизно 55 фунтів/фут ). Із причин, що обговорювалися вище, застосування неспученого вермикуліту, який містить значну кількість часток із розмірами, більшими, ніж типові розміри неспученого вермикуліту марки № 5, вважалося потенційно деструктивним у випадку вогнестійких панелей внаслідок згаданого вище відшаровування та інших ефектів, що виникають при розширенні вермикуліту в середньому гіпсовому шарі в умовах високих температур. [022] У ще одному підході, патент США № 3616173 відноситься до вогнестійких гіпсових панелей із гіпсовим середнім шаром, який характеризується згідно з патентом `173 більш легкою масою або більш низькою щільністю. У патенті `173 наводили відмінність запропонованих у ньому панелей від ½-дюймових панелей, що застосовуються у відомому рівні техніки, маса яких складала приблизно 2000 фунтів/тис.кв.футів або більше, а щільності 3 середніх шарів складали більше, ніж приблизно 48 фунтів/фут . Таким чином, у патенті "173 3 описані панелі товщиною ½ дюйма зі щільністю приблизно 35 фунтів/фут або вище і переважно 3 3 від приблизно 40 фунтів/фут до приблизно 50 фунтів/фут . У патенті "173 зазначених щільностей середніх шарів досягають шляхом введення до гіпсового середнього шару значних кількостей неорганічного матеріалу з малим розміром часток, який являє собою глину, колоїдний кремнезем або колоїдний глинозем, а також скловолокно в кількостях, необхідних для запобігання усадці гіпсових панелей у високотемпературних умовах. [023] У патенті "173 описана можливість додаткового додавання до композиції гіпсового середнього шару неспученого вермикуліту разом із необхідними кількостями неорганічних матеріалів із маленьким розміром часток. Однак навіть із зазначеними добавками наведені результати випробувань кожної з панелей, запропонованих у патенті "173", показали, що вони зазнали значної усадки. Така усадка відбувалася незважаючи на той факт, що щільності 3 середніх шарів кожної з тестованих і описаних панелей становили приблизно 43 фунтів/фут або більше. [024] У випадку гіпсових панелей товщиною 1/2 дюйма "стійкість до усадки" панелей, описаних у патенті "173, становила від приблизно 60 % до приблизно 85 %. "Стійкість до усадки" згідно з патентом "173 являє собою міру частки або відсотка від площі в напрямку за осями X-Y (ширина-довжина) ділянки середнього шару, який залишається після нагрівання середнього шару до певної температури протягом певного періоду часу, як описано в патенті "173. Див., наприклад, стовпчик 12, стор. 41-49. [025] Також були зроблені інші спроби підвищити міцність і конструктивну цілісність гіпсових панелей та зменшити масу панелі за допомогою різних способів. Приклади таких легких гіпсових плит включають патенти США №№ 7731794 і 7736720 та публікації заявок на патент США №№ 2007/0048490 A1, 2008/0090068 A1 і 2010/0139528 A1. [026] Як висновок, слід зазначити, що при відсутності водостійких добавок, при зануренні у воду, затверділий гіпс може поглинати воду в кількості до 50 % відносно його маси. І коли гіпсові панелі — в тому числі вогнестійкі гіпсові панелі — поглинають воду, вони можуть набухати, деформуватися і втрачати міцність, що може призвести до погіршення їхніх вогнестійких властивостей. Вогнестійкі панелі з низькою масою містять набагато більше повітряних пустот і/або пустот, заповнених водою, ніж загальноприйняті більш важкі вогнестійкі панелі. Можна було б припустити, що такі пустоти збільшують швидкість і ступінь водопоглинання, та очікувати, що зазначені вогнестійкі панелі з низькою масою будуть більше поглинати воду, ніж загальноприйняті більш важкі вогнестійкі панелі. [027] У минулому було зроблено багато спроб покращити водостійкість гіпсових панелей у цілому. До суспензії, яка застосовується для одержання гіпсових панелей, додавали різні вуглеводні, в тому числі віск, смоли й асфальт, для надання панелям водостійкості. Крім того, в гіпсових суспензіях використовували силоксани для надання зазначеним розчинам водостійкості за рахунок утворення кремнійорганічних смол in situ. Однак не слід очікувати, що силоксани надійно захищають панелі з низькою масою. Відповідно, в даній області техніки існує потреба в способі виробництва вогнестійких гіпсових панелей з низькою масою та щільністю і з покращеною водостійкістю при розумній вартості шляхом посилення водостійкості, яка зазвичай надається силоксанами. 4 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 КОРОТКИЙ ОПИС [028] Згідно з деякими варіантами реалізації в даному винаході запропонована гіпсова панель зі зниженою масою та зниженою щільністю - і способи одержання таких панелей - яка має вогнестійкі властивості, порівнянні з властивостями більш важких, більш щільних гіпсових панелей, які зазвичай застосовуються в будівельних виробах, яким необхідна межа вогнестійкості. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, містять затверділий гіпсовий середній шар із щільністю менше 3 приблизно 40 фунтів на кубічний фут ("фунтів/фут "), розташований між двома облицювальними листами. У варіантах реалізації таких панелей, товщина яких становить 5/8 дюйма, маса приблизно становить менше приблизно 2100 фунтів/тис.кв.футів. [029] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу до гіпсового середнього шару можна ввести тверді частки з високим коефіцієнтом розширення, такі як, наприклад, вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення, в кількостях, які ефективно забезпечують вогнестійкість з точки зору стійкості до усадки, порівнянну з вогнестійкістю промислових гіпсових панелей типу Х та інших набагато більш важких і більш щільних гіпсових панелей. При нагріванні частки з високим коефіцієнтом розширення можуть мати першу нерозширену фазу і другу розширену фазу. Такі панелі дозволяють додатково забезпечити вогнестійкість стосовно високотемпературної усадки в напрямку за осями X-Y (ширина-довжина) і теплоізоляційні властивості, а також високотемпературне збільшення товщини в напрямку по осі Z (товщина), порівнянні або значно кращі, ніж такі ж властивості промислових гіпсових панелей типу Х та інших набагато більш важких і більш щільних промислових панелей, у тому числі промислових гіпсових панелей, що містять вермикуліт марки № 5. Згідно з іншими варіантами реалізації, панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, дозволяють забезпечити пожежні робочі характеристики в конструкціях, таких як конструкції, які піддають стандартним галузевим випробуванням на вогнестійкість, порівнянні з характеристиками щонайменше промислових гіпсових панелей типу Х та інших більш важких і більш щільних промислових панелей. Зазначені стандартні галузеві випробування на вогнестійкість включають, без обмеження, випробування, викладені в методиках і технічних вимогах випробувань на вогнестійкість у натурних умовах, описаних у стандартах UL U305, U419 і U423, та інші випробування, еквівалентні перерахованим. [030] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю, отримані відповідно до принципів даного винаходу і способів їх одержання, дозволяють забезпечити високотемпературну усадку (при температурах приблизно 1560 °F (850 °C)), яка складає менше приблизно 10 % у напрямку за осями X-Y, і розширення в напрямку по осі Z, яке становить більше, ніж приблизно 20 %. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу відношення високотемпературного збільшення товщини в напрямку по осі Z до високотемпературної усадки більше, ніж приблизно 0,2, більше, ніж приблизно 2 згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу більше, ніж приблизно 3, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу більше, ніж приблизно 7, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу більше, ніж приблизно 17, і згідно з іншими варіантами реалізації винаходу від приблизно 2 до приблизно 17. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю, отримані відповідно до принципів даного винаходу і способів їх одержання, дозволяють забезпечити стійкість до усадки, більшу, ніж приблизно 85 % у напрямку за осями X-Y при температурах понад приблизно 1800 °F (980 °C). [031] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вогнестійка гіпсова панель, отримана відповідно до принципів даного винаходу і способів її одержання, може містити гіпсовий середній шар, розташований між двома облицювальними листами. Гіпсовий середній шар може містити кристалічну матрицю затверділого гіпсу та частки з високим коефіцієнтом розширення, які здатні розширюватися до приблизно 300 % або більше відносно їхнього початкового об'єму після нагрівання протягом приблизно однієї години при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C). Щільність (D) гіпсового середнього шару може становити приблизно 40 фунтів на кубічний фут або менше, а твердість середнього шару може становити щонайменше приблизно 11 фунтів (5 кг). Гіпсовий середній шар дозволяє ефективно забезпечити показник теплоізоляції (TI), який становить приблизно 20 хвилин або більше. [032] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, при проведенні випробувань відповідно до методик випробувань на вогнестійкість, описаних у стандартах UL U305, U419 і U423, конструкції, виготовлені з застосуванням гіпсових панелей зі зниженою масою та щільністю і товщиною 5/8 дюйма, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, дозволяють забезпечити вогнестійкість, порівнянну (або кращу) з вогнестійкістю конструкцій, 5 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 при виготовленні яких застосовують набагато більш важкі та більш щільні гіпсові панелі. Вогнестійкість панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, можна оцінити за допомогою максимальної виміряної датчиком одиничної температури або середньої виміряної датчиками температури на поверхні, що не зазнає впливу, таких конструкцій, виготовлених відповідно до методик випробувань на вогнестійкість, наведених у стандартах UL U305, U419 і U423 (та еквівалентних методик випробувань на вогнестійкість). Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу конструкції, виготовлені з застосуванням панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу й випробуваних згідно зі стандартом UL U419, забезпечують максимальну одиничну виміряну датчиком температуру, яка складає менше приблизно 500 °F (260 °C), і/або середню виміряну датчиками температуру, яка складає менше приблизно 380 °F (195 °C), при спливанні приблизно 60 хвилин. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу конструкції, виготовлені з застосуванням панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу й випробуваних згідно зі стандартом UL U419, забезпечують максимальну одиничну виміряну датчиком температуру, яка складає менше приблизно 260 °F, і/або середню виміряну датчиками температуру, яка складає менше приблизно 250 °F при спливанні приблизно 50 хвилин. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу конструкції, в яких використовували панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, у випробуваннях, описаних у стандарті UL U419, дозволяють забезпечити через приблизно 55 хвилин максимальну одиничну виміряну датчиком температуру, яка складає менше приблизно 410 °F, і/або середню виміряну датчиками температуру, яка складає менше приблизно 320 °F. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу конструкції, в яких використовували панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, при спливанні приблизно 55 хвилин дозволяють у зазначених випробуваннях забезпечити максимальну одиничну виміряну датчиком температуру, яка складає менше приблизно 300 °F, і/або середню виміряну датчиками температуру, яка складає менше приблизно 280 °F. [033] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу конструкція з гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, при випробуванні згідно з методиками, описаними в стандарті UL U419, при спливанні приблизно 60 хвилин може проявляти вогнестійкість, яку можна оцінити за допомогою максимальної одиничної виміряної датчиком температури, що становить менше приблизно 500 °F, і/або середньої виміряної датчиками температури, що становить менше приблизно 380 °F. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу конструкції, в яких використовували панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, в таких випробуваннях при спливанні приблизно 60 хвилин можуть проявляти максимальну одиничну виміряну датчиком температуру, яка складає менше приблизно 415 °F, і/або середню виміряну датчиками температуру, яка складає менше приблизно 320 °F. Згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу щільність середнього шару гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, може становити менше приблизно 40 3 фунтів/фут , що відповідає вимогам стосовно гіпсової панелі зі встановленою 60-хвилинною межею вогнестійкості згідно з однією або більше з методик випробувань на вогнестійкість, описаних у стандартах UL U305, U419 і U423, та згідно з іншими методиками, еквівалентними будь-якій із перерахованих вище методик випробувань на вогнестійкість. [034] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу склад панелей зі зниженою масою та щільністю, отриманих відповідно до принципів даного винаходу і способів їх одержання, дозволяє одержати гіпсові панелі з описаними вище властивостями вогнестійкості щільністю 3 менше приблизно 40 фунтів/фут і опором протягуванню цвяха, який може відповідати стандартам ASTM C 1396/C 1396/M-09. Більш конкретно, опір протягуванню цвяха у таких панелей із номінальною товщиною 5/8 дюйма може становити щонайменше 87 фунтів. Крім того, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, зазначені панелі забезпечують характеристики звукопередачі по суті такі ж, що й характеристики набагато більш важких і більш щільних панелей. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, коефіцієнти звукопередачі панелей з товщиною 5/8 дюйма, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, можуть становити щонайменше приблизно 35 при установці на конструкцію зі сталевих стійок відповідно до випробувань і методик, викладених у стандарті ASTM E90-99. [035] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу композицію середнього шару з затверділого гіпсу для одержання панелі з номінальною товщиною 5/8 дюйма і з установленим ступенем вогнестійкості одержують із застосуванням гіпсовмісної суспензії, яка складається щонайменше з води, будівельного гіпсу й вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення. Згідно з одним із таких варіантів реалізації винаходу щільність середнього шару з затверділого 3 3 гіпсу становить від приблизно 30 фунтів/фут до приблизно 40 фунтів/фут , при цьому середній шар містить будівельний гіпс у кількості від приблизно 1162 фунти/тис.кв.футів до приблизно 6 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1565 фунтів/тис.кв.футів, вермикуліт із високим коефіцієнтом розширення в кількості від приблизно 5 % до приблизно 10 % за масою будівельного гіпсу і мінеральне волокно або скловолокно в кількості від приблизно 0,3 % до приблизно 0,9 % за масою будівельного гіпсу. (Якщо не зазначено інше, процентні вмісти компонента гіпсового середнього шару встановлюють за масою в перерахуванні на масу будівельного гіпсу, який застосовується для одержання суспензії для одержання середнього шару). Згідно з іншим варіантом реалізації винаходу щільність середнього шару з затверділого гіпсу становить від приблизно 30 3 3 фунтів/фут до приблизно 40 фунтів/фут , при цьому середній шар містить будівельний гіпс у кількості від приблизно 1162 фунтів/тис.кв.футів до приблизно 1565 фунтів/тис.кв.футів, вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення в кількості від приблизно 5 % до приблизно 10 % за масою будівельного гіпсу, крохмаль в кількості від приблизно 0,3 % до приблизно 3 % за масою будівельного гіпсу, мінеральне волокно або скловолокно в кількості від приблизно 0,3 % до приблизно 0,9 % за масою будівельного гіпсу і фосфат у кількості від приблизно 0,03 % до приблизно 0,4 % за масою будівельного гіпсу. [036] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу щільність гіпсового середнього шару панелей з товщиною 5/8 дюйма, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, може становити від приблизно 32 до приблизно 38 фунтів на кубічний фут і маса гіпсового середнього шару може становити від приблизно 1500 до приблизно 1700 фунтів/тис.кв.футів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу гіпсовий середній шар може містити від приблизно 5,5 % до приблизно 8 % вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, від приблизно 0,4 % до приблизно 0,7 % мінерального волокна або скловолокна і від приблизно 0,07 % до приблизно 0,25 % фосфату. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу гіпсовий середній шар може містити від приблизно 5,5 % до приблизно 8 % вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, від приблизно 0,5 % до приблизно 2,5 % крохмалю, від приблизно 0,4 % до приблизно 0,7 % мінерального волокна або скловолокна і від приблизно 0,07 % до приблизно 0,25 % фосфату. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вміст кожного з компонентів гіпсового середнього шару, наприклад, вміст крохмалю, волокна і фосфату, можна додатково регулювати для забезпечення необхідних властивостей панелі та з урахуванням складу і маси облицювальних листів, інших добавок до середнього шару панелі і якості гіпсової штукатурки. [037] Як буде зрозуміло фахівцеві в даній області техніки, у випадку панелей з іншою товщиною вміст кожної зі складових частин гіпсового середнього шару, описаних у даній заявці, також може варіюватися відповідним чином. Наприклад, у випадку ½-дюймових панелей маса гіпсу в фунтах/тис.кв.футів може становити приблизно 80 % від заявлених значень, а у випадку ¾-дюймових панелей маса гіпсу в фунтах/тис.кв.футів може становити приблизно 120 % від заявлених значень. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу зазначені пропорції можуть змінюватися в залежності від технічних вимог до фізичних властивостей панелей різної товщини. Інші аспекти і різні панелі та склади середнього шару відповідно до принципів даного винаходу обговорені в даній заявці нижче. [038] У будівельних розчинах і композиціях гіпсового середнього шару, описаних у даній заявці, можна також використовувати інші загальноприйняті добавки у звичних кількостях для надання середньому шару необхідних властивостей і полегшення виробничих процесів. Прикладами таких добавок є: прискорювачі тужавлення, сповільнювачі тужавлення, інгібітори зневоднювання, сполучники, адгезиви, диспергатори, вирівнюючі або невирівнюючі агенти, загусники, бактерициди, фунгіциди, регулятори pH, барвники, засоби для надання водовідштовхувальних властивостей, наповнювачі, водні піни та їх суміші. [039] У випадку панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, і способів їх одержання, до суспензії середнього шару можна додати водну піну в кількості, ефективній для забезпечення необхідних щільностей гіпсового середнього шару, з застосуванням способів, додатково розглянутих нижче. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу додавання пінного компонента до суспензії середнього шару може призвести в присутності в зазначеному шарі вермикуліту до певного розподілу пустот і розмірів пустот, який сприяє покращенню одного або більше властивостей міцності панелі і/або середнього шару. Подібним чином, для надання готовим панелям специфічних властивостей, таких як більш тверді краї, на перший або другий облицювальні листи можна нанести додаткові шари, смужки або стрічки з суспензії, яка містить гіпс та інші добавки (які можуть мати підвищену щільність у порівнянні з іншими частинами середнього шару). [040] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вогнестійка гіпсова панель, отримана відповідно до принципів даного винаходу і способів її одержання, може містити гіпсовий середній шар, розташований між двома облицювальними листами. Щільність (D) середнього шару з затверділого гіпсу може становити приблизно 40 фунтів на кубічний фут (приблизно 640 7 UA 108152 C2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кг/м ) або менше, при цьому зазначений гіпсовий шар може містити кристалічну матрицю затверділого гіпсу і частки з високим коефіцієнтом розширення. Частки з високим коефіцієнтом розширення здатні розширюватися до приблизно 300 % або більше відносно їхнього початкового об'єму після нагрівання протягом приблизно однієї години при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C). [041] Згідно з іншими варіантами реалізації в даному винаході описаний спосіб одержання вогнестійкої гіпсової панелі. Отримана гіпсова суспензія, яка містить частки з високим коефіцієнтом розширення, дисперговані в ній. Гіпсову суспензію розміщають між першим облицювальним листом і другим облицювальним листом з одержанням конструкції. З конструкції вирізають панель заздалегідь установлених розмірів. Панель висушують. Щільність (D) середнього шару з затверділого гіпсу становить приблизно 40 фунтів на кубічний фут 3 (приблизно 640 кг/м ) або менше, при цьому зазначений шар містить кристалічну матрицю затверділого гіпсу й частки з високим коефіцієнтом розширення. Частки з високим коефіцієнтом розширення здатні розширюватися до приблизно 300 % або більше відносно їхнього початкового об'єму після нагрівання протягом приблизно однієї години при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C). [042] Згідно з іншими варіантами реалізації в даному винаході описаний спосіб одержання гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості, при якому компонент затверділого гіпсового середнього шару одержують із водної суспензії, яка містить обпалений гіпс. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу суспензія може включати вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення, крохмаль, диспергатори, фосфати, мінеральне волокно/скловолокно, піну, інші добавки в кількостях, описаних вище, будівельний гіпс і воду при масовому відношенні вода/будівельний гіпс від приблизно 0,6 до приблизно 1,2, переважно від приблизно 0,8 до приблизно 1,0 і більш переважно приблизно 0,9. Суспензію середнього шару можна нанести на безперервне полотно першого облицювального листа у вигляді безперервної стрічки й розподілити по поверхні зазначеного полотна. Безперервне полотно другого облицювального листа можна помістити поверх суспензії, нанесеної на полотно першого облицювального листа, з одержанням у цілому безперервної гіпсової панелі приблизно необхідної товщини. Крім того, безперервну гіпсову панель можна нарізати у вигляді окремих панелей необхідної довжини після затвердіння суспензії, яка містить обпалений гіпс (за рахунок гідратації обпаленого гіпсу з формуванням безперервної матриці затверділого гіпсу), у ступені, достатньому для розрізання, після чого готові гіпсові панелі можна висушити. [043] Як буде зрозуміло, принципи, що мають відношення до гіпсових панелей, описаних у даній заявці, можна втілити в інших і різних варіантах реалізації винаходу й можна модифікувати в різних відношеннях. Додаткові й альтернативні аспекти і особливості запропонованих принципів можна оцінити з наступного докладного опису та доданих креслень. Відповідно, слід розуміти, що як попередній загальний короткий опис, так і наступний докладний опис наведені тільки як приклад та пояснення і не обмежують об'єм доданої формули винаходу. КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ [044] Якщо спеціально не зазначено інше, креслення, перераховані й додатково розглянуті нижче, наведені як приклад і не обмежують винахід, описаний у даній заявці. [045] Фіг. 1 являє собою двовимірне зображення, отримане в результаті мікро-CTрентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра ілюстративної панелі з номінальною товщиною 5/8 дюйма, масою приблизно 1880 фунтів/тис.кв.футів, отриманої відповідно до принципів даного винаходу. [046] Фіг. 2 являє собою тривимірне зображення, отримане в результаті мікро-CTрентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра, показаного на фіг. 1. [047] Фіг. 3 являє собою тривимірне об'ємне тоноване зображення, отримане в результаті мікро-CT-рентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра, показаного на фіг. 1. [048] Фіг. 4 являє собою двовимірне зображення, отримане в результаті мікро-CTрентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра ілюстративної панелі з номінальною товщиною 5/8 дюйма, масою приблизно 1860 фунтів/тис.кв.футів, отриманої відповідно до принципів даного винаходу. [049] Фіг. 5 являє собою тривимірне зображення, отримане в результаті мікро-CTрентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра, показаного на фіг. 4. 8 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [050] Фіг. 6 являє собою тривимірне об'ємне тоноване зображення, отримане в результаті мікро-CT-рентгенівського сканування, як додатково описано нижче, ділянки середнього шару пробного екземпляра, показаного на фіг. 4. [051] Фіг. 7 являє собою вид у перспективі варіанта реалізації репрезентативної конструкції, яка побудована відповідно до стандартів UL U305, UL U419, UL U423 і/або еквівалентних випробувань на вогнестійкість і містить гіпсові панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, при цьому зазначені гіпсові панелі показані у фрагментарній формі, з якої для ілюстративних цілей виключені стрічка для перекриття стиків і склад для ущільнення стиків. [052] Фіг. 8 являє собою вид у вертикальному розрізі конструкції, показаної на фіг. 7, зі сторони поверхні, що не піддається впливу, яка містить множину температурних датчиків відповідно до стандартів UL U305, UL U419, UL U423, і/або еквівалентного випробування на вогнестійкість. [053] Фіг. 9 являє собою графік максимальної одиничної виміряної датчиком температури на поверхні, що не зазнає впливу, кожної з конструкцій, виготовлених із застосуванням панелей із експериментальних серій 1 – 17 і 21, описаних у даній заявці та підданих випробуванню на вогнестійкість в умовах, наведених у стандарті UL U419 (розглянутому нижче), від 0 хвилин до закінчення випробувань, і графік температурної кривої, наведений у стандарті ASTM E119 і застосовуваний у зазначених випробуваннях для температур. [054] На фіг. 10 показаний графік середніх виміряних датчиками температур на поверхні, що не зазнає впливу, кожної з конструкцій, які піддавали випробуванням на вогнестійкість згідно зі стандартом UL U419, аналогічним до випробувань, результати яких відображені на фіг. 9, від 0 хвилин до закінчення випробувань, і температурна крива, наведена в стандарті ASTM E119 і застосовувана в зазначених випробуваннях для температур у печі. [055] Фіг. 11 являє собою розширений графік максимальних одиничних виміряних датчиком температур, отриманий у результаті випробувань на вогнестійкість згідно зі стандартом U419, аналогічних випробуванням, результати яких відображені на фіг. 9, для конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 1 – 17 і 21, при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [056] Фіг. 12 являє собою розширений графік середніх значень виміряних датчиками температур, отриманий у результаті випробувань на вогнестійкість згідно зі стандартом UL U419, аналогічних до випробувань, результати яких відображені на фіг. 10, для конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 1 – 17 і 21, при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [057] Фіг. 13 являє собою графік, на який нанесені дані з фіг. 11 для конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 5, 14 і 21. [058] Фіг. 14 являє собою графік, на який нанесені дані з фіг. 12 для конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 5, 14 і 21. [059] Фіг. 15 являє собою розширений графік максимальних одиничних виміряних датчиком температур на поверхні, що не зазнає впливу, кожної з конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 18 та 22 і які піддавали випробуванням на вогнестійкість в умовах, описаних у стандарті UL U423 (розглянутих нижче), при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [060] Фіг. 16 являє собою розширений графік середніх виміряних датчиком температур на поверхні, що не зазнає впливу, кожної з конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 18 і 22, отриманий у результаті випробувань на вогнестійкість згідно зі стандартом UL U423, аналогічних до випробувань, результати яких відображені на фіг. 15, при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [061] Фіг. 17 являє собою розширений графік максимальних одиничних виміряних датчиком температур на поверхні, що не зазнає впливу, конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 19 і 20, які піддавали випробуванням на вогнестійкість в умовах, описаних у стандарті UL U305 (розглянутому нижче), при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [062] Фіг. 18 являє розширений графік середніх виміряних датчиком температур на поверхні, що не зазнає впливу, кожної з конструкцій, у яких використовували панелі з експериментальних серій 19 і 20, отриманий у результаті випробувань на вогнестійкість згідно зі стандартом UL U305, аналогічних до випробувань, результати яких відображені на фіг. 17, при спливанні від 40 хвилин до 65 хвилин. [063] Фіг. 19 являє собою таблицю (таблиця I), у якій наведені типові склади гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу. [064] Фіг. 20 являє собою таблицю (таблиця II), у якій наведені втрата в масі та зміни щільності з температурою вермикуліту марки № 5. 9 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [065] Фіг. 21 являє собою таблицю (таблиця III), у якій наведені втрата в масі та зміни щільності з температурою вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення. [066] Фіг. 22 являє собою таблицю (таблиця IV), у якій наведена статистична інформація про розподіли повітряних пустот у пробних екземплярах 1-4. [067] Фіг. 23 являє собою таблицю (таблиця V), у якій наведена статистична інформація про розподіли за товщиною стінок у пробних екземплярах 1-4. [068] Фіг. 24 являє собою таблицю (таблиця VI), у якій наведені результати випробування на стійкість до усадки. [069] Фіг. 25a-b являють собою таблицю (таблиця VII), у якій наведені основні компоненти складів (середні значення для кожної експериментальної серії, якщо не зазначено інше) для зразків панелей, описаних у прикладі 4. [070] Фіг. 26a-b являють собою таблицю (таблиця VIII), у якій наведені результати випробувань на високотемпературну усадку й високотемпературне збільшення товщини пробних екземплярів з експериментальних серій, наведених у таблиці VII і прикладі 4B. [071] Фіг. 27 являє собою таблицю (таблиця IX), у якій наведені розрахункові мінімальні значення показника теплоізоляції для необхідної вогнестійкості через 50, 55 і 60 хвилин у конструкціях, у яких використовували панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу. [072] Фіг. 28a-b являють собою таблицю (таблиця X), у якій наведені результати випробувань на високотемпературну теплоізоляцію пробних екземплярів з експериментальних серій, наведених у таблиці VII і прикладі 4D. [073] Фіг. 29a-c являють собою таблицю (таблиця XI), у якій наведені дані, отримані в результаті випробувань на вогнестійкість пробних екземплярів з експериментальних серій, наведених у таблиці VII і прикладі 4E. [074] Фіг. 30 являє собою таблицю (таблиця XII), у якій наведені дані, отримані в результаті випробувань на опір протягуванню цвяха пробних екземплярів з експериментальних серій, наведених у таблиці VII і прикладі 5. [075] Фіг. 31 являє собою таблицю (таблиця XIII), у якій наведені дані, отримані в результаті випробувань на міцність на згин пробних екземплярів з експериментальних серій 17, 18 і 19. [076] Фіг. 32a-c являють собою таблицю (таблиця XIV), у якій наведені дані, отримані в результаті випробувань на твердість середнього шару, торців і країв пробних екземплярів з експериментальних серій 17, 18 і 19. [077] Фіг. 33 являє собою таблицю (таблиця XV), у якій наведені дані, отримані в результаті випробувань на втрати при звукопередачі зразків гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, і промислових гіпсових панелей типу Х із установленим ступенем вогнестійкості. [078] Фіг. 34a-b являють собою таблицю (таблиця XVI), у якій наведені результати лабораторної оцінки панелей, оброблених силоксаном/крохмалем. [079] Фіг. 35 являє собою таблицю (таблиця XVII), у якій наведені результати випробувань на високотемпературну усадку й високотемпературне збільшення товщини пробних екземплярів, отриманих із лабораторних зразків, описаних у прикладі 10. [080] Фіг. 36 являє собою таблицю (таблиця XVII), у якій наведені результати випробувань на показник високотемпературної теплоізоляції пробних екземплярів, отриманих із лабораторних зразків, описаних у прикладі 10. [081] Фіг. 37 являє собою таблицю (таблиця XIX), у якій наведені склади лабораторних зразків із варіюючими кількостями вермикуліту. [082] Фіг. 38a-c являють собою таблиці (таблиця XXa-c), у яких наведені результати випробувань на показник високотемпературної теплоізоляції, високотемпературну усадку і високотемпературне термічне розширення зразків 1-9 із варіюючими кількостями тригідрату алюмінію (ТГА), описані в прикладі 11A. [083] Фіг. 39 являє собою графік кількості ТГА у вигляді процентного вмісту за масою будівельного гіпсу відносно показника високотемпературної теплоізоляції, отриманий із даних випробувань, наведених у таблиці XXb на фіг. 38a для прикладу 11A, зразки 3-9. [084] Фіг. 40a-c являють собою таблиці (таблиця XXIa-c), у яких наведені результати випробувань на показник високотемпературної теплоізоляції, високотемпературну усадку і високотемпературне термічне розширення зразків 10-17 із варіюючими кількостями ТГА, описані в прикладі 11B. [085] Фіг. 41a-b являють собою таблиці (таблиці XXIIa і XXIIb), у яких наведені результати випробувань на показник високотемпературної теплоізоляції, високотемпературну усадку зразків 18-20, що містять ТГА, описані в прикладі 11C. 10 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ДОКЛАДНИЙ ОПИС [086] Мають на увазі, що варіанти реалізації винаходу, описані нижче, не є вичерпними або не обмежують додану формулу винаходу конкретними композиціями, конструкціями, способами й технологічними операціями, описаними в даній заявці. Скоріше, розглянуті аспекти та варіанти реалізації винаходу були обрані для пояснення принципів даного винаходу і його практичного застосування, роботи й використання, щоб надати найкращу можливість іншим фахівцям у даній області техніки дотримуватися запропонованих у винаході ідей. [087] У даному описі розглянуті варіанти реалізації винаходу, в яких використовують комбінації будівельного гіпсу, твердих часток з високим коефіцієнтом розширення в нерозширеному стані, таких як вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення, та інших згаданих інгредієнтів, приклади яких наведені в таблиці I на фіг. 19. Такі склади дозволяють одержати вогнестійкі гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю, які забезпечують необхідні властивості вогнестійкості, які, як вважалося раніше, недосяжні для гіпсових панелей з такими зниженими масами та щільностями. Опір протягуванню цвяха і характеристики звукопередачі панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, також можуть підходити для різних будівельних цілей, і, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, зазначені властивості є порівнянними з властивостями значно більш важких, більш щільних промислових панелей із установленим ступенем вогнестійкості. Унікальні склади і способи одержання панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, уможливлюють виробництво таких високоякісних вогнестійких гіпсових панелей зі зниженою масою та щільністю, високотемпературна усадка яких становить менше приблизно 10 % у напрямку за осями X-Y (ширина-довжина) і високотемпературне збільшення товщини яких у напрямку по осі Z (товщина) більше, ніж приблизно 20 % при нагріванні до приблизно 1560 °F (850 °C). Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, при застосуванні в стінових або інших конструкціях, характеристики випробувань на вогнестійкість таких конструкцій є порівнянними з характеристиками конструкцій, виготовлених із застосуванням більш важких, більш щільних промислових панелей із установленим ступенем вогнестійкості. [088] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вогнестійка гіпсова панель, отримана відповідно до принципів даного винаходу і способів її одержання, може містити гіпсовий середній шар, розташований між двома облицювальними листами. Гіпсовий середній шар може містити кристалічну матрицю затверділого гіпсу й частки з високим коефіцієнтом розширення, здатні розширюватися до приблизно 300 % або більше відносно їхнього початкового об'єму після нагрівання протягом приблизно однієї години при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C). Щільність (D) гіпсового середнього шару може становити приблизно 40 фунтів на кубічний фут або менше, і твердість середнього шару може становити щонайменше приблизно 11 фунтів (5 кг). Гіпсовий середній шар може ефективно забезпечити показник теплоізоляції (TI), який становить приблизно 20 хвилин або більше. Гіпсовий середній шар може ефективно забезпечити виготовлення панелі з відношенням TI/D, яке становить приблизно 0,6 3 хвилин/фунтів на кубічний фут (0,038 хвилин/(кг/м )) або більше. [089] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу вогнестійка гіпсова панель, отримана відповідно до принципів даного винаходу і способів її одержання, дозволяє одержати панель, середня стійкість до усадки якої становить приблизно 85 % або більше при нагріванні при температурі приблизно 1800 °F (980 °C) протягом однієї години. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середня стійкість до усадки такої панелі становить приблизно 75 % або більше при нагріванні при температурі приблизно 1800 °F (980 °C) протягом однієї години. [090] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, в даному винаході запропоновані гіпсові панелі товщиною 5/8 дюйма зі щільністю гіпсового середнього шару менше приблизно 40 3 фунтів/фут . Згідно з іншими переважними варіантами реалізації винаходу щільності гіпсового 3 3 середнього шару панелі становлять від приблизно 30 фунтів/фут до приблизно 40 фунтів/фут ; 3 3 від приблизно 32 фунтів/фут до приблизно 38 фунтів/фут ; або від приблизно 35 до приблизно 3 37 фунтів/фут . Такі панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, дозволяють забезпечити властивості вогнестійкості, порівнянні з властивостями набагато більш важких і більш щільних гіпсових панелей, таких як звичайні промислові гіпсові панелі 5/8" типу Х (межа вогнестійкості) зі встановленим ступенем вогнестійкості, щільність середнього шару яких, як 3 правило, становить щонайменше приблизно 42 фунти/фут (і маса панелі товщиною 5/8 дюйма становить щонайменше приблизно 2200 фунтів/тис.кв.футів), наприклад, панелі типу Х SHEETROCK® Brand FIRE CODE®. [091] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу запропоновані способи одержання вогнестійких гіпсових панелей шляхом одержання водної суспензії, яка містить обпалений гіпс і компоненти, описані в даній заявці, причому обпалений гіпс (також називаний будівельним 11 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 гіпсом) і воду використовують для одержання водної суспензії при переважному масовому відношенні вода/будівельний гіпс від приблизно 0,6 до приблизно 1,2 згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, від приблизно 0,8 до приблизно 1,0 згідно з іншими варіантами реалізації винаходу і приблизно 0,9 згідно з іншими варіантами реалізації винаходу. Суспензію наносять у вигляді безперервної стрічки на безперервне полотно облицювального листа, виконаного з паперу, нетканого скловолокна або інших волокнистих матеріалів, або комбінації волокнистих матеріалів. Потім таке безперервне полотно другого облицювального листа поміщають поверх нанесеної стрічки суспензії та одержують безперервну гіпсову панель необхідної товщини і ширини. Безперервну гіпсову панель розрізають до необхідної довжини після затвердіння суспензії, що містить обпалений гіпс (шляхом гідратації обпаленого гіпсу з формуванням безперервної матриці затверділого гіпсу), у ступені, достатньому для розрізання, і отримані гіпсові панелі висушують. Крім того, висушені панелі можна піддавати додатковим стадіям розрізання, формування форми і подрівнювання. [092] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу можна сформувати гіпсовий шар із більш високою щільністю на першому облицювальному листі або вздовж нього і/або вздовж зовнішніх країв облицювального листа. Такий шар із більш високою щільністю зазвичай надає поверхням плити корисних властивостей, таких як підвищена твердість, покращена міцність при протягуванні цвяха і т.д. Більш висока щільність уздовж зовнішніх країв облицювального листа зазвичай надає краям підвищеної твердості та інших корисних властивостей. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу зазначений шар із більш високою щільністю наносять на один або обидва облицювальні листи, або на еквівалентні ділянки конструкції з середнього шару/облицювального листа. [093] Як правило, шари з більш високою щільністю наносять за допомогою традиційних методів, таких як нанесення одного чи обох захисних шарів вище або в безпосередній близькості від місця нанесення середнього шару на першому облицювальному листі або нанесення другого облицювального листа поверх середнього шару, отриманого з суспензії. Подібним чином, зовнішній шар із більш високою щільністю часто наносять у вигляді смуги або вузької стрічки з гіпсової суспензії (зі щільністю, що відрізняється від щільності суспензії середнього шару) на зовнішні краї першого облицювального листа вище або в безпосередній близькості від місця нанесення суспензії середнього шару на першому листі. Згідно з деякими з таких варіантів реалізації даного винаходу шари з більш високою щільністю становлять від приблизно 3 % до приблизно 4 % від маси плити. [094] Відповідно, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, запропонована вогнестійка гіпсова панель зі зниженою масою та щільністю, підходяща для застосування як стінова плита, стельова плита або інші будівельні вироби (такі як зовнішня обшивка, покрівельний матеріал і т.д.). Згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу гіпсові панелі мають номінальну товщину, підходящу для застосування в будівельних виробах, таку як приблизно 5/8 дюйма, приблизно 1/2 дюйма і/або приблизно 1/4 дюйма, які є типовими товщинами, що використовуються для практичного застосування при зовнішньому і внутрішньому облицюванні будівель. Облицювальні листи також можна покрити водостійкими покриттями або покриттями, стійкими стосовно експлуатації з порушенням норм, або, при деяких практичних застосуваннях, гіпсом, цементуючими матеріалами, акриловими матеріалами чи іншими покриттями, підходящими для конкретних будівельних потреб. Можна також одержати панелі різних розмірів, підходящих для стандартних і нестандартних виробів або виробів, виготовлених із урахуванням вимог замовника. Прикладами таких панелей є панелі номінальною шириною чотири фути з номінальною довжиною вісім футів, десять і дванадцять футів, типовою для панелей, використовуваних для будівельних цілей. [095] Щільність середнього шару вогнестійких панелей зі зниженою масою вносить значний вклад у загальну масу панелей у порівнянні з загальноприйнятими панелями подібних розмірів. Таким чином, у деяких варіантах реалізації винаходу зі згаданими вище щільностями середніх шарів, щільності панелі зі звичайними паперовими облицювальними листами можуть становити 3 3 3 від приблизно 30 фунтів/фут до приблизно 39,5 фунтів/фут ; від приблизно 32,7 фунтів/фут до 3 3 3 приблизно 38,5 фунтів/фут ; і від приблизно 35,6 фунтів/фут до приблизно 37,5 фунтів/фут . У випадку панелей із товщиною 5/8 дюйма, чотири фути на вісім футів, щільності яких мають зазначені значення, маси панелей можуть становити від приблизно 1600 фунтів/тис.кв.футів до приблизно 2055 фунтів/тис.кв.футів, від приблизно 1700 фунтів/тис.кв.футів до приблизно 2000 фунтів/тис.кв.футів і від 1850 фунтів/тис.кв.футів до приблизно 1950 фунтів/тис.кв.футів відповідно. У випадку інших товщин і розмірів панелей, маса панелей може змінюватися пропорційно. Наприклад, у випадку панелей, що мають подібні щільності, але з номінальною товщиною 1/2 дюйма, маса панелі буде становити приблизно 80 % відносно згаданої вище маси 12 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 панелі з товщиною 5/8 дюйма. Подібним чином, для панелей із порівнянними щільностями й розмірами, але з номінальною товщиною 3/4 дюйма, маси панелей можуть становити приблизно 120 % відносно згаданих вище панелей із товщиною 5/8 дюйма. [096] Згідно з такими варіантами реалізації винаходу, в яких щільність середнього шару з 3 3 затверділого гіпсу становить від приблизно 30 фунтів/фут до приблизно 40 фунтів/фут , середній шар панелей товщиною 5/8 дюйма можна одержати зі складів суспензії, які містять будівельний гіпс у кількості від приблизно 1162 фунтів/тис.кв.футів до приблизно 1565 фунтів/тис.кв.футів; вермикуліт із високим коефіцієнтом розширення в кількості від приблизно 5 % до приблизно 10 % за масою відносно будівельного гіпсу, крохмаль у кількості від приблизно 0,3 % до приблизно 3 % за масою відносно будівельного гіпсу; мінеральне волокно або скловолокно в кількості від приблизно 0,3 % до приблизно 0,5 % за масою відносно будівельного гіпсу і фосфат у кількості від приблизно 0,03 % до приблизно 0,4 % за масою відносно будівельного гіпсу. Як відмічено нижче, при практичному застосуванні принципів даного винаходу можна використовувати й інші загальноприйняті добавки у звичайних кількостях для надання необхідних властивостей, полегшення промислового виробництва й досягнення необхідної щільності середнього шару. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу щільність панелей товщиною 5/8 дюйма з середнім гіпсовим шаром, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, може становити від приблизно 32 до приблизно 38 фунтів на кубічний фут, а маса гіпсового середнього шару може становити від приблизно 1500 до приблизно 1700 фунтів/тис.кв.футів. Згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу гіпсовий середній шар також містить від приблизно 5,5 % до приблизно 8 % вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення; від приблизно 0,5 % до приблизно 2,5 % крохмалю; від приблизно 0,4 %, до приблизно 0,7 % мінерального волокна або скловолокна; і від приблизно 0,07 % до приблизно 0,25 % фосфату. Як відмічено вище, вміст кожного компонента гіпсового середнього шару, такого як крохмаль, волокно й фосфат, можна додатково регулювати для надання панелі необхідних властивостей і з урахуванням складу і маси облицювальних листів, природи і кількості інших добавок до середнього шару панелі та якості гіпсової штукатурки. [097] Згідно з ілюстративними варіантами реалізації винаходу, наведеними в таблиці I на фіг. 19, комбінація будівельного гіпсу, твердих часток з високим коефіцієнтом розширення в формі вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення та інших зазначених інгредієнтів дозволяє одержати гіпсові панелі зі зниженою масою та необхідною вогнестійкістю і також дозволяє одержати панелі, що відповідають необхідному опору протягування цвяха і звукопровідним властивостям. Така комбінація інгредієнтів (та інших компонентів у рамках об'єму винаходу) уможливлює одержання зазначених високоякісних, вогнестійких гіпсових панелей зі зниженою масою, стійкістю до усадки по осі X-Y і здатністю розширюватися в напрямку по осі Z, порівнянними, якщо не кращими, з властивостями набагато більш важких, більш щільних гіпсових панелей. У варіантах реалізації винаходу, таких як варіанти, перераховані в таблиці I на фіг. 19, високотемпературна усадка панелей зазвичай становить менше приблизно 10 % у напрямку за осями X-Y (ширина-довжина), а високотемпературне збільшення товщини панелей у напрямку по осі Z (товщина) зазвичай більше, ніж приблизно 20 % при температурі приблизно 1560 °F (850 °C), як описано в прикладі 4B нижче. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу відношення високотемпературного збільшення товщини в напрямку по осі Z до високотемпературної усадки в напрямку за осями X-Y становить щонайменше від приблизно 2 до більше приблизно 17 при 1570 °F (855 °C), як також описано в прикладі 4B. [098] Ще один показник термостійкості обговорюється нижче в прикладі 3. У цьому випробуванні оцінювали стійкість до усадки при температурах більше приблизно 1800 °F (980 °C). При використанні панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, таких як панелі, наведені в таблиці I на фіг. 19, гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю демонстрували стійкість до усадки більшу, ніж приблизно 85 % у напрямку по осях X-Y. Значення, виражені в таблиці I як фунти/тис.кв.футів, наведені для панелей із номінальною товщиною 5/8 дюйма. [099] При практичному застосуванні принципів даного винаходу можна використовувати й інші традиційні добавки у звичайних кількостях для надання необхідних властивостей і полегшення промислового виробництва. Прикладами таких добавок є водні піни, прискорювачі тужавлення, сповільнювачі тужавлення, інгібітори зневоднювання, сполучники, адгезиви, диспергатори, вирівнюючі або невирівнюючі агенти, загусники, бактерициди, фунгіциди, регулятори pH, барвники, засоби для надання водовідштовхувальних властивостей, наповнювачі та їх суміші. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу гіпсовий середній шар гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, може містити 13 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 неорганічний матеріал, такий як глина, колоїдний кремнезем або колоїдний глинозем. У більшості з таких варіантів реалізації винаходу зазначені неорганічні матеріали не містяться в кількостях, які могли б значно вплинути на стійкість до усадки гіпсових панелей в умовах високих температур. [0100] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, в яких використовують один або більше складів, обраних зі складів, описаних у таблиці I на фіг. 19, запропоновані панелі, та способи їх одержання, виконані у вигляді гіпсових панелей товщиною 5/8 дюйма зі зниженою масою та щільністю, які будуть відповідати "одногодинній" межі вогнестійкості або перевершувати її відповідно до вимог запобігання поширенню пожежі та збереження конструктивної цілісності, встановлених у стандартах UL U305, U419, U423 і/або в еквівалентних методиках і стандартах випробувань на вогнестійкість. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, в яких використовують склади, наведені в таблиці I, у даному винаході запропоновані гіпсові панелі товщиною 1/2 дюйма зі зниженою масою та щільністю і способи їх одержання, здатні відповідати щонайменше ¾-годинній межі вогнестійкості згідно з методиками і стандартами U419 з запобігання поширенню пожежі та збереження конструктивної цілісності. Подібних результатів можна досягти і шляхом застосування інших складів, що відповідають принципам, описаним у даній заявці. [0101] Як вважають, поєднання зниженої маси, вогнестійкості і вищевказаної міцності, і структурних характеристик обумовлене несподіваними результатами, отриманими при різних комбінаціях описаних вище компонентів. Компоненти, що застосовуються в складах суспензії, яка містить обпалений гіпс, відповідно до принципів даного винаходу, більш докладно описані нижче. [0102] Будівельні гіпси — компонент, який являє собою будівельний гіпс (або обпалений гіпс), що застосовується для одержання кристалічної матриці в гіпсовому середньому шарі панелі, зазвичай містить бета-напівгідрат сульфату кальцію, водорозчинний ангідрит сульфату кальцію, альфа-напівгідрат сульфату кальцію або суміші будь-яких або всіх із перерахованих речовин, отриманих із природних або синтетичних джерел. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу будівельний гіпс може включати мінеральні матеріали, які не є гіпсом, такі як незначні кількості глин або інших компонентів, пов'язаних із джерелом гіпсу або доданих під час обпалення, обробки і/або доставки будівельного гіпсу до змішувача. [0103] Як приклад, кількості будівельного гіпсу, наведені в таблиці I на фіг. 19, допускають, що чистота джерела гіпсу становить щонайменше приблизно 95 %. Відповідно, компоненти і їх відносні кількості, такі як компоненти й кількості, наведені вище в таблиці I і застосовувані для одержання суспензії для одержання середнього шару, можуть варіюватися або бути модифікованими залежно від джерела будівельного гіпсу, його чистоти та вмісту. Наприклад, композицію суспензії гіпсового середнього шару і кількість застосовуваного вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення можна змінювати для одержання різних композицій будівельного гіпсу залежно від чистоти гіпсу, природного або синтетичного джерела гіпсу, вмісту води в будівельному гіпсі, вмісту глини в будівельному гіпсу і т.д. [0104] Тверді частки з високим коефіцієнтом розширення — Гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю, отримані відповідно до принципів даного винаходу, дозволяють досягти унікальних і несподіваних результатів стосовно стійкості до вогню й пов'язаних екстремальних теплових умов, не використовуючи підвищені кількості напівгідратів гіпсу, типові для загальноприйнятих гіпсових панелей із установленим ступенем вогнестійкості, або переважно не використовуючи загальноприйнятий вермикуліт з порівняно низьким коефіцієнтом розширення, такий як вермикуліт, надалі іменований нерозширеним вермикулітом "марки № 5" (з типовим розміром часток менше приблизно 0,0157 дюйма (0,40 мм)). Як відмічено вище, в панелях, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, можна використовувати тверді частки з високим коефіцієнтом розширення в формі вермикуліту з великим об'ємом розширення відносно вермикуліту марки № 5 (система маркування США) та інших вермикулітів із низьким коефіцієнтом розширення, які застосовували в промислових гіпсових панелях із установленим ступенем вогнестійкості. [0105] Об'ємне розширення вермикулітів, називаних у даній заявці "вермикулітом із високим коефіцієнтом розширення", після нагрівання протягом однієї години при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C) становить приблизно 300 % або більше відносно їхнього початкового об'єму. Для порівняння, об'ємне розширення нерозширеного вермикуліту марки № 5 при температурі приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C) зазвичай становить приблизно 225 %. У варіантах реалізації панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, точно також можна використовувати й інші тверді частки з властивостями, порівнянними з властивостями вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення. Згідно з деякими варіантами 14 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 реалізації винаходу можна використовувати вермикуліти з високим коефіцієнтом розширення, об'ємне розширення яких становить від приблизно 300 % до приблизно 380 % відносно їхнього початкового об'єму після розміщення протягом двох годин на камері з температурою приблизно 1560 °F (приблизно 850 °C). [0106] Один із таких вермикулітів із високим коефіцієнтом розширення часто називають нерозширеним вермикулітом марки № 4 (система маркування США) (у патенті США № 3454456, розглянутому вище, такі вермикуліти з високим коефіцієнтом розширення були відхилені як корисні інгредієнти для використання в гіпсокартонному листі з установленим ступенем вогнестійкості). Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу щонайменше приблизно 50 % часток у вермикуліті з високим коефіцієнтом розширення, застосовуваному в панелях, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, будуть більшими, ніж приблизно 50 меш (тобто більші, ніж отвори з розміром приблизно 0,0117 дюйма (0,297 мм)). Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу щонайменше приблизно 70 % часток будуть більшими, ніж приблизно 70 меш (тобто більшими, ніж отвори з розміром приблизно 0,0083 дюйма (0,210 мм)). [0107] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу можна використовувати вермикуліти з високим коефіцієнтом розширення, класифіковані згідно з різними і/або іноземними системами маркування. Такі вермикуліти з високим коефіцієнтом розширення повинні мати по суті схожі характеристики розширення і/або термостійкості, типові для вермикулітів, розглянутих у даній заявці. Наприклад, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, можна використовувати вермикуліт, класифікований як європейський, південноамериканський або південноафриканський вермикуліт марки 0 (мікрон) або марки 1 (високодисперсний). [0108] Згідно з деякимиваріантами реалізації винаходу можна використовувати вермикуліт із високим коефіцієнтом розширення, який характеризується розподілом часток, у якому до приблизно 50 % часток вермикуліту мають розмір менше приблизно 500 мікрометрів, до приблизно 60 % часток вермикуліту мають розмір від приблизно 500 мікрометрів до приблизно 1000 мікрометрів, до приблизно 40 % часток вермикуліту мають розмір від приблизно 1000 мікрометрів до приблизно 1500 мікрометрів і до приблизно 20 % часток вермикуліту мають розмір від приблизно 1500 мікрометрів до приблизно 3000 мікрометрів. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу вермикуліт із високим коефіцієнтом розширення може включати частки вермикуліту, які характеризуються наступним розподілом: від приблизно 25 % до приблизно 45 % часток мають розмір менше приблизно 500 мікрометрів, від приблизно 40 % до 60 % часток мають розмір від приблизно 500 мікрометрів до приблизно 1000 мікрометрів, до приблизно 20 % часток мають розмір від приблизно 1000 мікрометрів до приблизно 1500 мікрометрів і до приблизно 10 % часток мають розмір від приблизно 1500 мікрометрів до приблизно 3000 мікрометрів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення може включати частки вермикуліту, які характеризуються наступним розподілом: від приблизно 5 % до приблизно 20 % часток мають розмір менше приблизно 500 мікрометрів, від приблизно 35 % до 60 % часток мають розмір від приблизно 500 мікрометрів до приблизно 1000 мікрометрів, від приблизно 20 % до приблизно 40 % часток мають розмір від приблизно 1000 мікрометрів до приблизно 1500 мікрометрів і до приблизно 20 % часток мають розмір від приблизно 1500 мікрометрів до приблизно 3000 мікрометрів. [0109] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу також можна використовувати вермикуліти, які були хімічно оброблені або іншим способом модифіковані, так що їхня поведінка при об'ємному розширенні при нагріванні подібна до поведінки вермикулітів із високим коефіцієнтом розширення, описаних у даній заявці. Вермикуліт із високим коефіцієнтом розширення, застосовний у панелях, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, також може включати й інші вермикуліти, суміші вермикулітів і/або композиції, що містять вермикуліти (і мати інші розміри часток і розподіл за розмірами), а також інші зернисті матеріали з порівнянною здатністю до розширення, які забезпечують усадку й характеристики розширення панелей, типові для панелей, описаних у даній заявці. При цьому інші підходящі вермикуліти з високим коефіцієнтом розширення та інші тверді частки можуть відрізнятися від часток, описаних у даній заявці, стосовно того, що вони не є матеріалом, який забезпечує одержання вогнестійких гіпсових панелей зі зниженою масою та щільністю, описаних у даній заявці. [0110] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення, застосовуваний у вогнестійких гіпсових панелях зі зниженою масою та щільністю, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, може включати промисловий вермикуліт марки 4 (маркування США), який можна придбати в різних джерелах. Кожний із промислових виробників може забезпечити технічні вимоги стосовно фізичних властивостей вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, такі як, наприклад, твердість за шкалою Мооса, загальна волога, вільна волога, об'ємна щільність, питоме відношення, співвідношення геометричних 15 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 розмірів, катіонообмінна ємність, розчинність, pH (у дистильованій воді), ступінь розширення, температура розширення і температура плавлення. Припускають, що в різних варіантах реалізації винаходу, в яких використовують різні джерела вермикулітів з високим коефіцієнтом розширення, зазначені фізичні властивості можуть змінюватися. [0111] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу частки вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, загалом, розподілені по всьому середньому шару гіпсових панелей. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу частки вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, загалом, рівномірно розподілені по всьому середньому шару гіпсових панелей. [0112] Загалом, вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення може бути хаотично розподілений по всіх ділянках зі зниженою щільністю середнього шару панелі. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу може бути бажаним мати інший розподіл вермикуліту в більш щільних частинах панелі, наприклад, у згаданому вище гіпсовому шарі з підвищеною щільністю, який межує з лицьовою стороною (сторонами) панелі, або в частинах середнього шару з більшою щільністю, розташованих уздовж країв панелі. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення можна по суті виключити з таких більш щільних частин панелей, таких як зміцнені краї й лицьові сторони панелей. Такі варіації у вмісті й розподілі часток вермикуліту в більш щільних частинах панелей можуть бути результатом вилучення суспензії зі змішувача для застосування в зазначених частинах панелі шляхом введення вермикуліту за допомогою інших підходящих засобів до суспензії, призначеної для одержання ділянок середнього шару панелі зі зниженою щільністю, шляхом використання бортових змішувачів або інших способів, відомих фахівцям у даній області техніки. [0113] Також може мати місце значна відмінність у кількості часток із високим коефіцієнтом розширення, розподілених по всьому середньому шару, і в конкретному розподілі часток у деяких варіантах реалізації панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, у порівнянні з розподілом часток у інших панелях, отриманих таким же чином. Так, відмінності в кількості й розподілі часток з високим коефіцієнтом розширення будуть залежати, поряд із іншими факторами, від кількості й виду вермикуліту або інших часток, введених до суспензії, розміру часток з високим коефіцієнтом розширення і розподілу за розмірами, складу суспензії середнього шару і методів змішування та розподілу зазначеної суспензії. Подібним чином, розподіл окремих часток, властивості часток і розміри часток усередині середнього шару можуть змінюватися й залежати від подібних факторів при змішуванні та розподілі суспензії в процесі формування панелі. [0114] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу розподіл часток з високим коефіцієнтом розширення дозволяє уникнути випадків виникнення великих концентрацій часток з високим коефіцієнтом розширення в тих частинах середнього шару панелі, які значно знижують конструкційну міцність і цілісність середнього шару при нормальному використанні панелей або в умовах високих температур і/або пожежі. Сказане вище не відноситься до незначних відмінностей, що виникають при звичайному промисловому виробництві. Розподіл часток з високим коефіцієнтом розширення також можна модифікувати відносно концентрації часток в одній або більше частинах середнього шару для конкретних необхідних застосувань панелей. [0115] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу згаданий вище розподіл часток з високим коефіцієнтом розширення в середньому шарі панелей зі зниженою щільністю відбувається в ході змішування суспензії середнього шару, проходження зазначеної суспензії до першого покриваючого шару і/або розподілу суспензії по всьому облицювальному листу. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, при змішуванні й одержанні суспензії середнього шару, до змішувача можна додати частки з високим коефіцієнтом розширення разом із іншими сухими або напівсухими матеріалами. Альтернативно, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, частки з високим коефіцієнтом розширення можна додати в інших процедурах, стадіях або етапах, які, загалом, дозволяють розподілити частки з високим коефіцієнтом розширення всередині необхідних частин гіпсового середнього шару панелі. [0116] Як показано на фіг. 1-6, додатково описаних нижче, частки вермикуліту часто розподіляються біля або поблизу пустот, що утворюються в частинах гіпсового середнього шару зі зниженою щільністю, а також у кристалічних частинах середнього шару, які, як може припустити звичайний фахівець, сприяють конструкційній міцності середнього шару. Такий розподіл у кристалічній структурі середнього шару зі зниженою щільністю (яка сама вважається порівняно крихкою), дасть звичайному фахівцеві підставу вважати, що значне розширення часток вермикуліту зруйнує середній шар і викличе його відшаровування, розтріскування й руйнування, тобто процеси, які відомі звичайним фахівцям і обговорюються в посиланнях, 16 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 наведених вище. Це було б особливо вірно у варіантах реалізації гіпсової панелі, отриманої відповідно до принципів даного винаходу, у якій середній шар має порівняно низьку щільність і, таким чином, порівняно великий об'єм пустот і значно знижений вміст кристалічного гіпсу. Як можна було б очікувати, зменшення вмісту кристалічного гіпсу в середньому шарі знизить конструкційну міцність і теплопоглинаючу здатність гіпсових панелей. Як додатково обговорюється нижче, цей висновок несподівано є невірним у випадку панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу. [0117] Крохмалі — Як буде зрозуміло фахівцеві в даній області техніки, варіанти реалізації складу суспензії середнього шару для застосування при виготовленні панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, можуть містити крохмаль. Згідно з деякими варіантами реалізації панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, і способів одержання таких панелей, склад суспензії середнього шару, такий як склад, наведений у таблиці I на фіг. 19, включає пептизований крохмаль або функціонально-еквівалентний крохмаль. Необроблений крохмаль можна пептизувати шляхом варіння крохмалю у воді при температурах щонайменше 185 °F або за допомогою інших добре відомих способів, які викликають гелеутворення в крохмалі, використовуваному в середньому шарі панелі. Крохмаль можна ввести до суспензії в сухій формі, попередньо диспергованій рідкій формі або у вигляді комбінацій обох форм. У сухій формі крохмаль можна внести до змішувача для одержання суспензії разом із іншими сухими інгредієнтами або з застосуванням процедури, стадії або етапу роздільного додавання. У попередньо диспергованій формі крохмаль можна додати разом із іншими рідкими інгредієнтами, такими як вода для замішування, наприклад, або з застосуванням процедури, стадії або етапу роздільного додавання. [0118] Деякі приклади легко доступних пептизованих крохмалів, які можна використовувати при практичному застосуванні даного винаходу, являють собою комерційно доступний прежелатинізований крохмаль із борошна жовтозерної кукурудзи, яка постачається компанією Cargill, Inc. або компанією Archer Daniels Midland Co. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу крохмальний компонент включає щонайменше пептизований кукурудзяний крохмаль, такий як пептизоване кукурудзяне борошно, яке постачається компанією Bunge Milling, СентЛуїс, Міссурі. Такі пептизовані крохмалі мають наступні типові характеристики: вологість приблизно 7,5 %, вміст білка приблизно 8,0 %, вміст олії приблизно 0,5 %, вміст необробленого волокна приблизно 0,5 %, вміст золи приблизно 0,3 %; міцність до обпалення приблизно 0,48 3 фунта на квадратний дюйм; і об'ємна щільність приблизно 35 фунтів/фут . Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу склад суспензії середнього шару може включати один або більше комерційно доступних гідроксиетильованих крохмалів, підходящих для цілей даного винаходу. [0119] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу можна використовувати інші підходящі крохмалі, в тому числі кислотно-модифіковані крохмалі, такі як кислотномодифіковане кукурудзяне борошно, доступне у вигляді HI-BOND від компанії Bunge Milling, Сент-Луїс, Міссурі. Такий крохмаль має наступні типові характеристики: вологість приблизно 10,0 %, вміст олії приблизно 1,4 %, вміст речовин, розчинних у холодній воді, приблизно 17,0 %, 3 лужна текучість приблизно 98,0 %, об'ємна щільність приблизно 30 фунтів/фут , при цьому приблизно 20 % суспензії створює pH приблизно 4,3. Інший підходящий крохмаль являє собою непептизований пшеничний крохмаль, такий як ECOSOL-45, який постачається компанією ADM/Ogilvie, Монреаль, Квебек, Канада. [0120] Волокна — Згідно з деякими варіантами реалізації панелей, до яких вводять волокна, такі як волокна, наведені в таблиці I на фіг. 19, і способами одержання таких панелей, волокна можуть включати мінеральні волокна, вуглецеві волокна і/або скловолокна і суміші таких волокон, а також інші порівнянні волокна, що забезпечують панелі порівнянні переваги. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу до гіпсової суспензії середнього шару та кристалічної структури середнього шару, що утворюється, вводять скловолокно. Середня довжина скловолокон згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу може становити від приблизно 0,5 до приблизно 0,75 дюйма, і діаметр може становити від приблизно 11 до приблизно 17 мікронів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середня довжина такого скловолокна може становити від приблизно 0,5 до приблизно 0,675 дюйма, і діаметр може становити від приблизно 13 до приблизно 16 мікронів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу використовують E-скловолокно з температурою розм'якшення вище приблизно 800 °C, і одним із таких видів волокна є скловолокно Advantex® (яке постачається компанією Owens Corning) з температурою розм'якшення вище щонайменше приблизно 900 °C. Замість або в комбінації зі скляними волокнами, такими як зазначені вище волокна, можна 17 UA 108152C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 застосовувати мінеральну вату або вуглецеві волокна, такі як волокна, відомі середньому фахівцеві в даній області техніки. [0121] Фосфати — Згідно з деякими варіантами реалізації панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, і способами одержання таких панелей, до будівельного розчину гіпсу, який використовується для одержання гіпсового середнього шару панелі, додають фосфатну сіль або інше джерело фосфатних йонів, таких як йони, наведені в таблиці I на фіг. 19. Застосування зазначених фосфатів може сприяти одержанню гіпсового середнього шару з підвищеною міцністю, стійкістю до залишкової деформації (наприклад, стійкістю до провисання) і стабільністю розмірів у порівнянні з затверділим гіпсом, отриманим із суміші, що не містить фосфату. Згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу джерело фосфату додають у кількостях, які забезпечують панелі й середньому шару стабільність розмірів або міцність у мокрому стані, незважаючи на те, що напівгідрат гіпсу в середньому шарі гідратується та утворює кристалічну структуру двоводного гіпсу (наприклад, у проміжку часу між формуванням плити й обпаленням у процесі одержання). Крім того, слід зазначити, що оскільки доданий фосфат діє як сповільнювач тужавлення, можна додати підходящий прискорювач тужавлення до рівня, необхідного для подолання будь-якого несприятливого сповільнюючого впливу фосфату. Фосфати зазвичай додають у сухій формі і/або рідкій формі, разом із сухими інгредієнтами, як правило, такими, що додаються до змішувача для одержання суспензії, і рідкими інгредієнтами, що додаються до змішувача, або з застосуванням інших стадій чи процедур. [0122] Фосфатовмісні компоненти, які можна використовувати в даному винаході, включають водорозчинні компоненти і можуть перебувати в формі йона, солі або кислоти, а саме – конденсованих фосфорних кислот, кожна з яких містить 2 або більше ланок фосфорної кислоти; солей або йонів конденсованих фосфатів, кожен із яких містить 2 або більше ланок фосфату; і одноосновних солей або одновалентних йонів ортофосфатів, таких як фосфати, розглянуті, наприклад, у Патентах США №№ 6342284, 6632550 і 6815049, описи яких включені до даної заявки за допомогою посилання. Підходящі приклади таких класів фосфатів будуть очевидні фахівцеві в даній області техніки. Наприклад, будь-яку підходящу одноосновну сполуку, що містить ортофосфат, можна застосовувати при практичному застосуванні принципів даного винаходу, в тому числі, але не обмежуючись ними, монофосфат амонію, монофосфат натрію, монофосфат калію і їх комбінації. Переважна одноосновна фосфатна сіль являє собою монофосфат калію. [0123] Подібним чином, згідно з даним винаходом можна використовувати будь-яку підходящу водорозчинну поліфосфатну сіль. Поліфосфат може бути циклічним або ациклічним. Типові циклічні поліфосфати включають, наприклад, триметафосфатні солі й тетраметафосфатні солі. Триметафосфатну сіль можна обрати, наприклад, із триметафосфату натрію (також називаного в даній заявці ТМФН), триметафосфату калію, триметафосфату літію, триметафосфату амонію і т.п. або комбінацій зазначених солей. [0124] Крім того, згідно з даним винаходом можна використовувати будь-яку підходящу водорозчинну ациклічну поліфосфатну сіль. Ациклічна поліфосфатна сіль містить щонайменше дві фосфатні ланки. Як приклад, підходящі ациклічні поліфосфатні солі згідно з даним винаходом включають, без обмеження, пірофосфати, триполіфосфати, гексаметафосфат натрію, який містить від приблизно 6 до приблизно 27 повторюваних фосфатних ланок, гексаметафосфат калію, який містить від приблизно 6 до приблизно 27 повторюваних фосфатних ланок, гексаметафосфат амонію, який містить від приблизно 6 до приблизно 27 повторюваних фосфатних ланок, і їх комбінації. Переважна ациклічна поліфосфатна сіль згідно з даним винаходом є доступною у вигляді CALGON.RTM, що постачається компанією ICL performance Products LP, Сент-Луїс, Міссурі, який являє собою гексаметафосфат натрію, що містить від приблизно 6 до приблизно 27 повторюваних фосфатних ланок. [0125] Фосфатовмісна сполука переважно обрана з групи, яка складається з триметафосфату натрію, що має молекулярну формулу (NaPO 3)3, гексаметафосфату натрію, що містить від приблизно 6 до приблизно 27 повторюваних фосфатних ланок і має молекулярну формулу Nan+2PnO3n+1, де n=6 – 27, тетракалійпірофосфату, який має молекулярну формулу K4P2O7, тринатрійдикалійтриполіфосфату, який має молекулярну формулу Na3K2P3O10, триполіфосфату натрію, який має молекулярну формулу Na5P3O10, тетранатрійпірофосфату, який має молекулярну формулу Na4P2O7, триметафосфату алюмінію, який має молекулярну формулу Al(PO3)3, кислого пірофосфату натрію, який має молекулярну формулу Na2H2P2O7, поліфосфату амонію, який містить 1000-3000 повторюваних фосфатних ланок і має молекулярну формулу (NH4)n+2PnO3n+1, при цьому n=1000-3000, або поліфосфорної кислоти, яка містить дві чи більше повторюваних ланок фосфорної кислоти і має молекулярну формулу 18 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hn+2PnO3n+1, при цьому n являє собою 2 або більше. Триметафосфат натрію є найбільш переважним і постачається компанією ICL Performance Products LP, Сент-Луїс, Міссурі. [0126] Диспергатори — Згідно з іншими варіантами реалізації вогнестійких панелей зі зниженою масою та щільністю, отриманих відповідно до принципів даного винаходу та способів одержання таких панелей, до суспензії гіпсового середнього шару можуть бути включені диспергатори, такі як агенти, наведені в таблиці I на фіг. 19. Диспергатори можна додати до змішувача для одержання суспензії в сухій формі разом із іншими сухими інгредієнтами і/або в рідкій формі разом із іншими рідкими інгредієнтами або за допомогою інших стадій чи процедур. [0127] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу зазначені диспергатори можуть включати нафталінсульфонати, такі як полінафталінсульфокислота і її солі (полінафталінсульфонати) та похідні, які являють собою продукти конденсації нафталінсульфокислот і формальдегіду. Такі переважні полінафталінсульфонати включають нафталінсульфонат натрію і кальцію. Середня молекулярна маса нафталінсульфонатів може становити від приблизно 3000 до 27000, хоча переважно, щоб молекулярна маса становила приблизно від 8000 до 10000. У водному розчині при заданому процентному вмісті твердої фази, диспергатор з більш високою молекулярною масою має більш високу в'язкість і потребує підвищеного вмісту води в складі, ніж диспергатор із більш низькою молекулярною масою. [0128] Підходящі нафталінсульфонати включають DILOFLO, який постачається компанією GEO Specialty Chemicals, Клівленд, Огайо; DAXAD, який постачається компанією Hampshire Chemical Corp., Лексінгтон, Массачусетс; і LOMAR D, який постачається компанією GEO Specialty Chemicals, Лафейєтт, Індіана. Нафталінсульфонати переважно використовують у вигляді водних розчинів при вмісті твердої фази в діапазоні, наприклад, від приблизно 35 % до приблизно 55 % за масою. Найбільш переважно використовувати нафталінсульфонати у формі водного розчину, наприклад, при вмісті твердої фази в діапазоні від приблизно 40 % до приблизно 45 % за масою. Альтернативно, за необхідності, нафталінсульфонати можна використовувати в сухій твердій формі або порошковій формі, такій як LOMAR D, наприклад. [0129] Альтернативно, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, можна використовувати диспергатори, відомі фахівцям у даній області техніки, які застосовуються для покращення текучості гіпсових суспензій, такі як полікарбоксилатні диспергатори. Ряд полікарбоксилатних диспергаторів, особливо полікарбоксильні прості ефіри, є переважними типами диспергаторів. Один із переважних класів диспергаторів, що застосовуються в будівельному розчині, включає дві повторювані ланки й додатково описаний у патенті США 7767019 під заголовком "Gypsum Products Utilizing a Two-Repeating Unit System and Process for Making Them", який включений до даної заявки за допомогою посилання. Прикладами зазначених диспергаторів є продукти компанії BASF Construction Polymers, GmbH (Тростберг, Німеччина) і продукти, що постачаються компанією BASF Construction Polymers, Inc. (Кеннессо, Джорджія) (далі "BASF"), називані надалі "диспергатори типу PCE211". Особливо підходящий диспергатор із серії диспергаторів типу PCE211 позначають як PCE211 (далі "211"). Інші полімери з зазначеного ряду, підходящі для даного винаходу, включають PCE111. Диспергатори типу PCE211 більш докладно описані в патенті США № 11/827722 (публікація № US 2007/0255032A1), поданому 13 липня 2007 року, під заголовком "Polyether-Containing Copolymer", який включений до даної заявки за допомогою посилання. [0130] Молекулярна маса одного з типів зазначених диспергаторів типу PCE211 може становити від приблизно 20000 до приблизно 60000 Дальтон. Було виявлено, що диспергатори з більш низькою молекулярною масою викликають меншу затримку часу тужавлення, ніж диспергатори, що мають молекулярну масу вище 60000 Дальтон. У цілому, більша довжина бічного ланцюга, яка призводить до збільшення загальної молекулярної маси, забезпечує диспергованість. Проте, випробування з гіпсом показали, що ефективність диспергатора знижується, якщо молекулярна маса перевищує 50000 Дальтон. [0131] Інший клас полікарбоксилатних сполук,які використовують як диспергатори згідно з даним винаходом, описаний у Патенті США № 6777517, включеному до даної заявки за допомогою посилання, і далі називається "диспергатор типу 2641". Приклади диспергаторів типу PCE211 і типу 2641 виробляються компанією BASF Construction Polymers, GmbH (Тростберг, Німеччина) і постачаються на ринок США компанією BASF Construction Polymers, Inc. (Кеннессо, Джорджія). Переважні диспергатори типу 2641 можна придбати в компанії BASF у вигляді диспергаторів MELFLUX 2641F, MELFLUX 2651F і MELFLUX 2500L. [0132] Інша переважна група диспергаторів продається компанією BASF і називається "диспергаторами типу 1641". Диспергатор типу 1641 більш докладно описаний у Патенті США № 5798425, який включений до даної заявки за допомогою посилання. Один із таких диспергаторів типу 1641 продається на ринку компанією BASF у вигляді диспергатора MELFLUX 19 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1641F. Інші диспергатори, які можна застосовувати в даному винаході, включають інші полікарбоксилатні ефіри, такі як COATEX Ethacryl M, який постачається компанією Coatex, Inc. of Chester, Південна Кароліна, і лігносульфонати або сульфонований лігнін. Лігносульфонати являють собою водорозчинні аніонні поліелектролітні полімери, побічні продукти при виробництві деревної маси з використанням сульфітного варіння. Один із прикладів лігніну, застосовного при практичній реалізації принципів даного винаходу, являє собою Marasperse C21, який постачається компанією Reed Lignin Inc., Гринвіч, Коннектикут. [0133] Високоефективні теплопоглинаючі добавки ("ВЕТП добавки") — Згідно з деякими варіантами реалізації панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу і способів одержання таких панелей, середній шар панелі може включати одну або більше добавок, називаних у даній заявці високоефективними теплопоглинаючими добавками ("ВЕТП добавками"). Теплопоглинаюча здатність таких добавок перевищує теплопоглинаючу здатність порівнянних кількостей двоводного гіпсу в діапазоні температур, який викликає дегідратацію і виділення водяної пари з двоводного гіпсу, який міститься в середньому шарі панелі. Такі добавки, як правило, вибирають із композицій, таких як тригідрат алюмінію або інші гідроксиди металів, які розкладаються виділяючи водяну пару в тих же або схожих діапазонах температур, що й дигідрат гіпсу. Хоча можна використовувати й інші ВЕТП добавки (або комбінації ВЕТП добавок) з підвищеною теплопоглинаючою здатністю в порівнянні з теплопоглинаючою здатністю порівнянних кількостей двоводного гіпсу, переважні ВЕТП добавки забезпечують достатньо підвищену теплопоглинаючу здатність у порівнянні з дигідратом гіпсу, щоб скомпенсувати будь-яке збільшення маси або інші небажані властивості ВЕТП добавок при застосуванні їх у гіпсовій панелі, призначеній для практичного застосування, яке потребує встановленої межі вогнестійкості, або інших видів застосувань при високих температурах. [0134] Наприклад, згідно з переважними варіантами реалізації винаходу, одна або більше ВЕТП добавок піддаються ендотермічній реакції з поглинанням тепла в умовах впливу значного підвищення температури. Згідно з деякими з таких варіантів реалізації винаходу теплота розкладання (яке може являти собою реакцію дегідратації) на одиницю маси ВЕТП добавки (добавок) споживає щонайменше приблизно 685 Дж/грам, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу щонайменше приблизно 1000 Дж/грам і згідно з іншими варіантами реалізації винаходу споживає від приблизно 1100 до приблизно 1400 Дж/грам. Згідно з такими варіантами реалізації винаходу в підходящому діапазоні температур теплота розкладання на одиницю маси ВЕТП добавки (добавок) може бути значно вищою, ніж теплота розкладання дигідрату гіпсу в гіпсовій панелі. Відповідно, така ВЕТП добавка споживає більше енергії (Дж/грам) під час нагрівання, ніж споживається при дегідратації двоводного гіпсу. [0135] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу найнижча температура розкладання ВЕТП добавки (добавок) становить приблизно 40 °C або більше. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу температура розкладання ВЕТП добавки (добавок) змінюється в діапазоні від приблизно 40 °C до приблизно 1000 °C; згідно з іншими варіантами реалізації винаходу – від приблизно 150 °C до приблизно 450 °C; і згідно з іншими варіантами реалізації винаходу – від приблизно 150 °C до приблизно 300 °C. Згідно зі ще одним варіантом реалізації винаходу ВЕТП добавка (добавки) починають процес ендотермічного термічного розкладання при температурі приблизно 150 °C і по суті або повністю розкладаються при температурі приблизно 980 °C, яка є звичайною одногодинною кінцевою температурою на згаданій вище температурній кривій, наведеній у стандарті ASTM-E119 і використовуваній у описаних вище випробуваннях на вогнестійкість. [0136] Як відмічено вище, одна з переважних ВЕТП добавок являє собою тригідрат алюмінію (ТГА), який містить кристалізовану або іншим чином зв'язану воду чи комплекс води. ТГА зазвичай дуже стійкий при кімнатній температурі. При температурах вище від приблизно 180 °C до 205 °C ТГА зазвичай зазнає ендотермічного розкладання з вивільненням водяної пари. Теплота розкладання таких ТГА добавок більша, ніж приблизно 1000 Дж/грам і, згідно з одним із переважних варіантів реалізації винаходу, становить приблизно 1170 Дж/грам. Не будучи зв'язаними теорією, вважають, що при нагріванні вище 205 °C ТГА добавка розкладається з виділенням приблизно 35 % кристалізаційної води у вигляді водяної пари наступним чином: AL(OH)3 → Al2O3-3H2O. Згідно з варіантами реалізації винаходу, в яких застосовують ТГА як ВЕТП добавку, можна використовувати будь-який підходящий ТГА. Згідно з такими варіантами реалізації винаходу можна використовувати ТГА, який постачається торгівельними постачальниками, такими як Akrochem Corp. of Akron, Огайо. Можна використовувати будь-яку підходящу марку ТГА. Одним із прикладів є ТГА марки № SB-36. Середній розмір часток ТГА марки № SB-36 може становити приблизно 25 мікронів, і площа 2 поверхні може становити приблизно 1 м /г. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу 20 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 можна використовувати іншу підходящу марку ТГА з будь-яким підходящим середнім розміром часток і площею поверхні. [0137] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу ВЕТП добавка (добавки) може містити гідроксид магнію. Згідно з такими варіантами реалізації винаходу теплота розкладання ВЕТП добавки, яка являє собою гідроксид магнію, переважно становить більше, ніж приблизно 1000 Дж/грам, наприклад, приблизно 1350 Дж/грам, при температурі від 180 °C до 205 °C або вище. Згідно з такими варіантами реалізації винаходу можна використовувати будь-який підходящий гідроксид магнію, такий як гідроксид магнію, який постачається торгівельними постачальниками, в тому числі компанією Akrochem Corp. of Akron, Огайо. [0138] Підвищену теплопоглинаючу здатність переважних ВЕТП добавок можна використовувати для покращення теплоізоляційних властивостей гіпсових панелей, описаних у даній заявці, в порівнянні з панелями, отриманими без ВЕТП добавки. Кількість і склад ВЕТП добавок, введених до гіпсових панелей, описаних у даній заявці, може змінюватися залежно від необхідної маси та щільності панелей, чистоти будівельного гіпсу, застосовуваного для одержання панелей, складу середнього шару панелі, присутності інших добавок та інших подібних міркувань. Приклади переважних складів середнього шару для гіпсових панелей, які містять переважні ВЕТП добавки, узагальнені в таблиці I на фіг. 19. ВЕТП добавки можна додавати в сухій формі і/або рідкій формі разом із іншими сухими інгредієнтами, які зазвичай додаються до змішувача для одержання суспензії середнього шару, і рідкими інгредієнтами, які додаються до змішувача, або з застосуванням інших стадій чи процедур. [0139] Згідно з одним із таких переважних варіантів реалізації винаходу середній шар панелі містить ВЕТП добавку, таку як тригідрат алюмінію, у кількості від приблизно 2 % до приблизно 5 % за масою відносно будівельного гіпсу згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, від приблизно 2 % до приблизно 7 % за масою відносно будівельного гіпсу згідно з іншими варіантами реалізації винаходу і в кількостях до приблизно 10 % за масою відносно будівельного гіпсу згідно з іншими переважними варіантам реалізації винаходу. Згідно з деякими з таких переважних варіантів реалізації винаходу введення ВЕТП добавки до складу середнього шару дозволяє знизити вміст будівельного гіпсу в складі та зменшити масу і щільність середнього шару панелі. У одному з прикладів застосування ВЕТП добавки відношення ВЕТП добавки до видаленого будівельного гіпсу в перерахуванні на масу становить від приблизно 1 до приблизно 2. Інакше кажучи, в одному з таких прикладів до складу середнього шару можна ввести приблизно 40-50 фунтів/тис.кв.футів ВЕТП добавки, а приблизно 80-100 фунтів/тис.кв.футів будівельного гіпсу можна видалити зі складу. Відповідно, в цьому прикладі можна добитися зниження маси на приблизно 40-50 фунтів/тис.кв.футів без значної зміни теплоізоляційних властивостей панелі. [0140] Відношення ВЕТП добавки до будівельного гіпсу, видаленого зі складу середнього шару, може змінюватися залежно від застосовуваної ВЕТП добавки, її теплопоглинаючих властивостей, теплопоглинаючих властивостей конкретного будівельного гіпсу, складу гіпсового середнього шару, необхідних теплоізоляційних властивостей панелі, необхідного зниження маси й фізичних властивостей панелі та подібних властивостей. Згідно з деякими переважними варіантами реалізації винаходу, при застосуванні тригідрату алюмінію, відношення ВЕТП добавки до видаленого будівельного гіпсу може становити приблизно 2:1 згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу – приблизно 3:1, і згідно з іншими варіантами реалізації винаходу – приблизно 4:1. Відношення ВЕТП добавки (добавок) до видаленого будівельного гіпсу може відрізнятися для різних композицій ВЕТП добавок і практичних застосувань. [0141] Сповільнювачі тужавлення/прискорювачі — Сповільнювачі тужавлення (до приблизно 2 2 фунтів/тис.кв.футів (приблизно 9,8 г/м ) у панелях товщиною 5/8 дюйма) або сухі прискорювачі 2 (до приблизно 35 фунтів/тис.кв.футів (приблизно 170 г/м ) у панелях товщиною 5/8 дюйма) можна додавати до деяких варіантів реалізації суспензії для зміни швидкості реакції гідратації в будівельному гіпсі. "CSA" являє собою приклад переважного прискорювача тужавлення, який містить приблизно 95 % дигідрату сульфату кальцію, подрібненого разом із приблизно 5 % цукру й нагрітого до 250 °F (121 °C) для карамелізування цукру. CSA постачається компанією USG Corporation, Southard, Oklahoma plant і може бути отриманий згідно з патентом США № 3573947, який включений до даної заявки за допомогою посилання. Сульфат калію являє собою ще один приклад переважного прискорювача. "HRA", який є іншим типовим переважним прискорювачем, являє собою дигідрат сульфату кальцію, свіжоподрібнений із цукром при співвідношенні від приблизно 5 до приблизно 25 фунтів цукру на 100 фунтів дигідрату сульфату кальцію. HRA додатково описаний у патенті США № 2078199, який включений до даної заявки за допомогою посилання. 21 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0142] Ще один прискорювач, відомий як вологий гіпсовий прискорювач або "WGA", також є переважним прискорювачем. Опис застосування і способу одержання вологого гіпсового прискорювача наведений у Патенті США № 6409825, який включений до даної заявки за допомогою посилання. Зазначений прискорювач включає щонайменше одну добавку, обрану з групи, яка складається з органічної фосфонової сполуки, фосфатовмісної сполуки або їх сумішей. Такий специфічний прискорювач проявляє значну довговічність і зберігає свою ефективність протягом тривалого проміжку часу, так що вологий гіпсовий прискорювач можна одержувати, зберігати і навіть транспортувати перед застосуванням на довгі відстані. Вологий гіпсовий прискорювач можна використовувати у кількостях, які змінюються від приблизно 5 до 2 приблизно 80 фунтів на тисячу квадратних футів (приблизно від 24,3 до 390 г/м ) у випадку стінової плити товщиною 5/8 дюйма. [0143] Піни – Піну можна ввести до суспензії для одержання середнього шару в кількостях, які забезпечують згадані вище знижені щільність середнього шару та масу панелі. Введення піни до суспензії середнього шару в потрібних кількостях, склади і процеси дозволяють одержати необхідну мережу й розподіл повітряних пустот і стінок між повітряними пустотами всередині середнього шару готових висушених панелей. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу розміри повітряних пустот, їх розподіл і/або товщина стінок між повітряними пустотами, які забезпечуються піноутворюючою композицією та системою введення піни, узгоджуються з характеристиками, розглянутими нижче, а також характеристиками, які надають панелям порівнянні щільність, міцність і пов'язані властивості. Така структура повітряних пустот дозволяє зменшити вміст гіпсу та інших компонентів середнього шару, а також щільність і масу середнього шару при по суті збереженні (або в деяких випадках покращенні) властивостей міцності панелі, таких як, крім іншого, міцність на стискання середнього шару і твердість панелі, міцність на згин, опір протягуванню цвяха. [0144] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, при номінальній товщині панелі приблизно 5/8 дюйма, гіпсова панель, отримана відповідно до принципів даного винаходу і способів їх одержання, дозволяє одержати панель, опір протягуванню цвяха якої, визначений згідно зі стандартом ASTM C473-09, становить щонайменше приблизно 70 фунтів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу опір протягуванню цвяха зазначеної панелі, визначений згідно зі стандартом ASTM C473-09, може становити щонайменше приблизно 85 фунтів. [0145] Згідно з деякими такими варіантами реалізації винаходу середній еквівалентний сферичний діаметр повітряних пустот може становити щонайменше приблизно 75 мкм, і згідно з іншими варіантами реалізації винаходу – щонайменше приблизно 100 мкм. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середній еквівалентний сферичний діаметр повітряних пустот може становити від приблизно 75 мкм до приблизно 400 мкм. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середній еквівалентний сферичний діаметр повітряних пустот може становити від приблизно 100 мкм до приблизно 350 мкм при стандартному відхиленні від приблизно 100 до приблизно 225. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середній еквівалентний сферичний діаметр повітряних пустот може становити від приблизно 125 мкм до приблизно 325 мкм при стандартному відхиленні від приблизно 100 до приблизно 200. [0146] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу від приблизно 15 % до приблизно 70 % повітряних пустот мають еквівалентний сферичний діаметр приблизно 150 мкм або менше. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу від приблизно 45 % до приблизно 95 % повітряних пустот мають еквівалентний сферичний діаметр приблизно 300 мкм або менше, і від приблизно 5 % до приблизно 55 % повітряних пустот мають еквівалентний сферичний діаметр приблизно 300 мкм або більше. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу від приблизно 45 % до приблизно 95 % повітряних пустот мають еквівалентний сферичний діаметр приблизно 300 мкм або менше, і від приблизно 5 % до приблизно 55 % повітряних пустот мають еквівалентний сферичний діаметр від приблизно 300 мкм до приблизно 600 мкм. У даній заявці під час обговорення середніх розмірів повітряних пустот, пустоти в середньому гіпсовому шарі, що становлять приблизно 5 мкм або менше, не враховуються при розрахунках кількості повітряних пустот або середнього розміру повітряних пустот. [0147] Згідно з зазначеними та іншими варіантами реалізації винаходу, товщина, розподіл і розташування стінок між пустотами в таких варіантах реалізації, самі по собі і/або в комбінації з необхідним розподілом повітряних пустот за розмірами та їх розташуванням, також дозволяють знизити щільність і масу середнього шару панелі при по суті збереженні (або в деяких випадках покращенні) властивостей міцності панелі. Згідно з деякими такими варіантами реалізації винаходу середня товщина стінок, що розділяють повітряні пустоти, може становити щонайменше приблизно 25 мкм. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу середня товщина стінок, що обмежують і розділяють повітряні пустоти в гіпсовому середньому шарі, 22 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 може становити від приблизно 25 мкм до приблизно 200 мкм, від приблизно 25 мкм до приблизно 75 мкм згідно з іншими варіантами реалізації винаходу і від приблизно 25 мкм до приблизно 50 мкм згідно з іншими варіантами реалізації винаходу. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середня товщина стінок, що обмежують і розділяють повітряні пустоти в гіпсовому середньому шарі, може становити від приблизно 25 мкм до приблизно 75 мкм при стандартному відхиленні від приблизно 5 до приблизно 40. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу середня товщина стінок, що обмежують і розділяють повітряні пустоти в гіпсовому середньому шарі, може становити від приблизно 25 мкм до приблизно 50 мкм при стандартному відхиленні від приблизно 10 до приблизно 25. [0148] Не будучи зв'язаними теорією, вважають, що варіанти реалізації винаходу з наведеними вище розподілами повітряних пустот за розмірами і їх розташуваннями та товщинами і розподілами стінок, сприяють покращенню високотемпературних властивостей панелі при застосуванні разом із вермикулітом з високим коефіцієнтом розширення, описаним у даній заявці. Вважають, що пустота в піні й товщина стінок сприяють зниженню або по суті протидіють виникненню значної кількості дефектів у структурі гіпсового середнього шару при розширенні вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення в умовах високих температур. [0149] Приклади застосування піноутворюючих агентів для одержання необхідних структур з пустот і стінок включають структури, розглянуті в патенті США № 5643510, опис якого включений до даної заявки за допомогою посилання. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, в суміші для одержання суспензії можна використовувати комбінацію першого більш стабільного піноутворюючого агента і другого менш стабільного піноутворюючого агента. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу застосовують тільки один вид піноутворюючого агента, за умови виконання вимог стосовно необхідної щільності й міцності панелі. Зазначені підходи стосовно додавання пін до суспензії середнього шару відомі в даній області техніки, і приклади такого підходу обговорюються в патентах США №№ 5643510 і 5683635, описи яких включені до даної заявки за допомогою посилання. [0150] Облицювальні листи – Згідно з деякими варіантами реалізації панелі, отриманої відповідно до принципів даного винаходу, перший облицювальний лист являє собою низькопористий манільський папір, на який наносять гіпсову суспензію (який при застосуванні в будівельних виробах зазвичай являє собою відкриту поверхню плити). Газетний папір можна використовувати як другий облицювальний лист, який поміщають на суспензію гіпсового середнього шару в ході процесу формування (і який при застосуванні в будівельних виробах зазвичай являє собою приховану задню поверхню панелей). При інших практичних застосуваннях як один або обидва облицювальні листи можна використовувати неткані скловолоконні мати, листові матеріали з інших волокнистих чи неволокнистих матеріалів або комбінації паперу та інших волокнистих матеріалів. Як буде зрозуміло фахівцеві в даній області техніки, згідно з іншими варіантами реалізації винаходу можна використовувати й інші облицювальні листи, які підходять для передбачуваної області застосування панелі. [0151] Згідно з варіантами реалізації винаходу, в яких використовують папір або подібні облицювальні листи, перший облицювальний лист може мати більш високу щільність і більш високу основну масу, ніж другий покриваючий шар. Наприклад, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу основна маса першого облицювального листа може становити від приблизно 55 до приблизно 65 фунтів/тис.кв.футів і основна маса другого покриваючого шару може становити від приблизно 35 до приблизно 45 фунтів/тис.кв.футів. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу можна використовувати різного роду паперові облицювальні листи, наприклад, такі, що мають інші маси або являють собою інші матеріали. Подібним чином, згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, облицювальні листи можуть містити покриття, причому, можливо, на поверхні зазначених листів, що не зазнають впливу, можна нанести покриття з матеріалів, які утворюють поверхні, підходящі для конкретних будівельних виробів, таких як зовнішня обшивка, покрівельний матеріал, оздоблення черепицею і т.д. [0152] Силоксани - Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу водостійкі гіпсові панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, можна покращити шляхом додавання до суспензії, яка застосовується для одержання панелей, полімеризованого силоксану. Силоксан переважно додають у формі емульсії. Потім суспензії надають форму й висушують в умовах, які стимулюють полімеризацію силоксану з одержанням високозшитої кремнійорганічної смоли. До суспензії гіпсу можна додати каталізатор, який сприяє полімеризації силоксану з одержанням високозшитої кремнійорганічної смоли. [0153] Загалом, силоксан переважно являє собою текучий лінійний модифікований воднем силоксан, але також може являти собою циклічний силоксан, модифікований воднем. Зазначені силоксани можуть утворювати високозшиті силіконові смоли. Такі рідини добре відомі 23 UA 108152 C2 середньому фахівцеві в даній області техніки, є комерційно доступними й описані в патентній літературі. Як правило, лінійні модифіковані воднем силоксани, застосовні в практичній реалізації принципів даного винаходу, являють собою силоксани, які містять повторювані ланки загальної формули: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 де R являє собою насичений або ненасичений одновалентний вуглеводневий радикал. Згідно з переважними варіантами реалізації винаходу R являє собою алкільну групу і найбільш переважно R являє собою метильну групу. У ході полімеризації кінцеві групи можуть бути видалені за рахунок конденсації, і силоксанові групи з'єднуються разом із утворенням кремнійорганічної смоли. Також може відбуватися зшивання таких ланцюгів. Утворена силіконова смола надає водостійкості гіпсовій матриці, коли вона утворюється. [0154] Як силоксан будуть переважно застосовувати рідкий метилводневий силоксан, що не містить розчинника, який можна придбати під торгівельною маркою SILRES BS 94 у компанії Wacker-Chemie GmbH (Мюнхен, Німеччина). Виробник вказує, що цей продукт являє собою силоксанову рідину, яка не містить води чи розчинника. Припускають, що можна застосовувати від приблизно 0,3 % до приблизно 1,0 % силоксану BS 94, в перерахунку на масу сухих інгредієнтів. Переважно застосовувати від приблизно 0,4 % до приблизно 0,8 % силоксану в перерахунку на масу сухого будівельного гіпсу. [0155] Силоксан можна одержати у вигляді емульсії або стабільної суспензії з водою. Декілька силоксанових емульсій розглядаються з точки зору застосування в зазначеному будівельному розчині. Також можна придбати емульсії силоксану у воді, але вони можуть містити емульгуючі агенти, які схильні до модифікування властивостей гіпсових виробів, таких як хімічний зв'язок паперу в гіпсових панелях. Тому переважними є емульсії або стабільні суспензії, отримані без застосування емульгаторів. Переважно, якщо суспензія буде одержана in situ шляхом змішування силоксанової рідини з водою. Силоксанову суспензію підтримують у стабільному стані до застосування, і вона залишається добре диспергованою в умовах суспензії. Силоксанову суспензію або емульсію підтримують у добре диспергованому стані у присутності можливих добавок, таких як прискорювачі тужавлення, які можуть міститися в будівельному розчині. Силоксанову суспензію або емульсію підтримують таким чином, що вона залишається стабільною під час протікання стадій, на яких також одержують гіпсові панелі. Суспензія переважно залишається стабільною протягом більш ніж 40 хвилин. Більш переважно вона залишається стабільною протягом щонайменше однієї години. У обговоренні та формулі винаходу, які наведені нижче, мають на увазі, що термін "емульсія" включає стійкі емульсії та суспензії, стабільні щонайменше до моменту затвердіння будівельного гіпсу на 50 %. [0156] Реакція полімеризації силоксану протікає повільно сама по собі, що потребує зберігання панелей протягом часу, достатнього для набуття водостійкості перед перевезенням. Як відомо, каталізатори прискорюють реакцію полімеризації, скорочуючи або усуваючи час, необхідний для зберігання гіпсових панелей поки розвивається водостійкість. Застосування намертво обпаленого оксиду магнію для полімеризації силоксану описане в патенті США № 7892472 під заголовком "Method of Making Water-Resistant Gypsum-Based Article", який включений до даної заявки за допомогою посилання. Намертво обпалений оксид магнію нерозчинний у воді й менше взаємодіє з іншими компонентами суспензії. Він прискорює твердіння силоксану і, в деяких випадках, призводить до більш повного затвердіння силоксану. Він комерційно доступний при постійному складі. Зокрема, переважним джерелом обпаленого до спікання оксиду магнію є BAYMAG 96. Його питома поверхня за методом БЕТ складає 2 щонайменше 0,3 м /г. Втрати при прокалюванні складають менше 0,1 % за масою. Оксид магнію переважно застосовують у кількостях від приблизно 0,1 % до приблизно 0,5 % в перерахунку на масу сухого будівельного гіпсу. [0157] На ринку існує щонайменше три види оксиду магнію в залежності від температури обпалення. "Намертво обпалений" оксид магнію обпалюють при температурі в діапазоні від 1500 °C до 2000 °C, усуваючи більшу частину активності, якщо не всю активність. Прикладом "намертво обпаленого" оксиду магнію є MagChem P98-PV (Martin Marietta Magnesia Specialties, Бетесдa, Меріленд). BayMag 96 (Baymag, Inc. of Calgary, Aльбертa, Канадa) і MagChem 10 (Martin Marietta Magnesia Specialties, Бетесдa, Меріленд) являють собою приклади "сильно 24 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обпаленого" оксиду магнію. "Сильно обпалений" оксид магнію обпалюють при температурі в діапазоні від 1000 °C до 1500 °C. Він має вузький діапазон реакційної здатності, високу щільність і зазвичай використовується в тих випадках, коли є необхідним повільне руйнування або низька хімічна реакційна здатність, наприклад, у комбікормі або добриві. Третя марка являє собою "слабко обпалений" або "каустичний" оксид магнію, який одержують обпаленням при температурах від приблизно 700 °C до приблизно 1000 °C. Такий вид оксиду магнію використовують у широкому діапазоні застосувань, включаючи переробку пластику, гуми, паперу і целюлози, добавки в сталеві парові казани, адгезиви і нейтралізацію кислот. Приклади слабко обпаленого оксиду магнію включають BayMag 30, BayMag 40 і BayMag 30 (-325 Mesh) (BayMag, Inc. of Calgary, Альберта, Канада). [0158] Як відмічається в патенті США № 7803226, який включений до даної заявки за допомогою посилання, переважні каталізатори одержують із суміші оксиду магнію та золивинесення класу C. При комбінуванні зазначеним чином використовують будь-яку з марок оксиду магнію. Проте є переважними намертво обпалений і сильно обпалений оксиди магнію через знижену активність. Порівняно висока реакційна здатність оксидів магнію може призвести до реакцій розщеплення, в процесі яких може утворитися водень. При утворенні водню продукт розширюється, що викликає утворення тріщин у місцях, де будівельний гіпс затужавів. Розширення також викликає руйнування форм, до яких поміщають будівельний гіпс, що призводить до втрати деталей і деформації продукту в напрямку одного або більше розміру. BayMag 96, MagChem P98-PV і MagChem 10 є переважними джерелами оксиду магнію. Переважно оксид магнію та золу-винесення додають до будівельного гіпсу перед їх додаванням у воду для замішування. Часто до будівельного гіпсу додають сухі компоненти, такі як перераховані вище, поки зазначений гіпс рухається по конвеєру до змішувача. [0159] Переважною золою-винесенням є зола-винесення класу C. Гідравлічна золавинесення класу C або її еквівалент є найбільш переважним компонентом золи-винесення. Типовий склад золи-винесення класу C показаний у Таблиці І патенту США № 7803226. Золувинесення з високим вмістом вапна, більшим, ніж приблизно 20 % вапна за масою, одержують при обробці певних видів вугілля. У стандарті ASTM C-618, включеному до даної заявки за допомогою посилання, описані характеристики золи-винесення класу C. Постачальником переважної золи-винесення класу C є компанія Bayou Ash Inc., Big Cajun, II, Луїзіана. Золувинесення переважно застосовують у кількостях від приблизно 0,1 % до приблизно 5 % у перерахунку на масу сухого будівельного гіпсу. Більш переважно, золу-винесення застосовують у кількостях від приблизно 0,2 % до приблизно 1,5 % у перерахунку на масу сухого будівельного гіпсу. [0160] Каталіз силоксану викликає більш швидке та більш повне протікання полімеризації та зшивання силоксану з утворенням силіконової смоли. При гідратації будівельного гіпсу утворюється матриця, що переплітається, кристалів дигідрату сульфату кальцію. У процесі утворення гіпсової матриці молекули силоксану також утворюють матрицю силіконової смоли. Оскільки зазначені матриці утворюються одночасно, щонайменше частково, то дві такі матриці переплітаються одна з одною. Надлишок води та добавки до суспензії, включаючи золувинесення, оксид магнію й описані нижче добавки, які були дисперговані в об'ємі суспензії, виявляються диспергованими в матрицях у просторах між частками для досягнення водостійкості на всьому протязі середнього шару панелі. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу підходящі кількості пептизованого крохмалю або функціонально еквівалентного крохмалю можуть працювати разом із силоксаном і вповільнювати попадання води вздовж найбільш уразливих країв панелі. [0161] Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу, варіанти реалізації складу суспензії для застосування при виготовленні панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, можуть містити комбінацію пептизованого крохмалю (або функціонально еквівалентного крохмалю) у кількості більше, ніж приблизно 2 % за масою в перерахуванні на масу будівельного гіпсу і силоксану в кількості щонайменше приблизно 0,4 % і переважно щонайменше приблизно 0,7 % за масою в перерахуванні на масу будівельного гіпсу, що дозволяє одержати гіпсові панелі з менш ніж приблизно 5 % водопоглинанням. Такі водостійкі властивості можуть бути особливо корисними, оскільки панель зі зниженою щільністю має набагато більший об'єм повітряних пустот і/або пустот, заповнених водою, відносно її сумарного об'єму, ніж традиційна панель. Можна було б очікувати, що підвищений об'єм пустот надасть легким панелям набагато більшу водопоглинаючу здатність. Не бажаючи бути зв'язаними теорією, вважають, що водостійкість з'являється при твердінні силоксану всередині виготовлених панелей і що щонайменше приблизно 2,0 % за масою пептизованого крохмалю працює разом із силоксаном, сповільнюючи попадання води через мікропори на краях панелі, 25 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 спочатку шляхом блокування попадання води, а потім, уже після поглинання води крохмалем, за рахунок утворення високов'язкої комбінації крохмаль/вода. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу гідроксиетильований крохмаль або крохмаль, який функціонально еквівалентний пептизованому крохмалю, можна використовувати в комбінації з силоксаном. [0162] Звернемося до фіг. 7 і 8, на яких показаний ілюстративний варіант реалізації конструкції 100, яка містить гіпсові панелі 102, отримані відповідно до принципів даного винаходу. Гіпсові панелі 102 нанесені на обидві протилежні поверхні 104, 105 конструкції 100. Конструкція 100 являє собою типовий зразок конструкції, виконаної відповідно до технічних вимог U305, U419 і U423, розроблених Лабораторією з техніки безпеки UL, і згідно з будь-якою іншою методикою випробувань на вогнестійкість, еквівалентною будь-якому з зазначених технічних вимог до випробувань на вогнестійкість. Слід розуміти, що конкретна методика випробувань на вогнестійкість, яка згадується в даній заявці, розроблена Лабораторією з техніки безпеки, наприклад, така як UL U305, U419 і U423, також включає методику випробувань на вогнестійкість, наприклад, методику, опубліковану будь-якою іншою організацією, еквівалентну розглянутому конкретному стандарту UL. [0163] Конструкція 100 включає дерев'яні стійки 110, що мають номінальну товщину 2 дюйми та ширину 4 дюйми і розташовані на відстані 16 дюймів по осі одна від одної. Конструкція також включає пару порогових плит 112 і верхню плиту 114, виконані з деревини з номінальним розміром 2 дюйми на 4 дюйми. Згідно з деякими варіантами реалізації винаходу дерев'яні стійки 110 і плити 112, 114 можуть являти собою висушені в печі обпалення дерев'яні стійки сорту № 2. Конструкція 100 ефективно перешкоджає поширенню вогню за допомогою підходящого блокування 116, розташованого між стійками 110. Слід розуміти, що хоча наведена як приклад конструкція 100 містить дерев'яні стійки 110, зазначена конструкція може включати металеві стійки й мати параметри навантаження, які відповідають конкретним технічним вимогам, згідно з якими така конструкція виготовлена. [0164] Гіпсові панелі 102 в конструкції 100 мають товщину 5/8 дюйма й містять паперові облицювальні листи з конічними краями і квадратними кінцями. Гіпсові панелі 102 прикріплені до стійок 110 горизонтально за допомогою горизонтальних з'єднань 122, які проходять між сусідніми гіпсовими панелями 102, встановленими співвісно на протилежних поверхнях 104, 105 конструкції 100. [0165] Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу гіпсові панелі 102 можна прикріпити до стійок 110 вертикально. Немає необхідності підпирати горизонтальні з'єднання вертикально встановлених панелей за допомогою стійок 110. [0166] Горизонтальні з'єднання 122 між сусідніми гіпсовими панелями 102 покривають паперовою стрічкою 130 і складом для ущільнення стиків 132. При використанні плит із квадратними краями можна відмовитися від застосування складу для ущільнення стиків і паперової стрічки. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу на всю поверхню гіпсових панелей, класифікованих як фанерований плінтус, можна нанести готовий гіпсовий покривальний штукатурний розчин номінальною товщиною 3/32 дюйма за допомогою з'єднань, зміцнених паперовою стрічкою. [0167] Гіпсові панелі 102 можна прикріпити до стійок 110 за допомогою підходящих цвяхів або шурупів. Наприклад, гіпсові панелі можна прикріпити до дерев'яних стійок за допомогою покритих цементом цвяхів 6d (1 7/8 дюйма довжиною, з діаметром стовбура 0,0915 дюйма і головкою з діаметром 15/64 дюйма), які прибивають по центру на відстані 7 дюймів. Головки цвяхів покривають складом для ущільнення стиків 134 (див. фіг. 8). Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу головки цвяхів можна залишити непокритими. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу тип цвяхів може бути іншим і шурупи можна використовувати з застосуванням підходящого типу шурупів. [0168] У проілюстрованому варіанті реалізації винаходу простір між сусідніми стійками 110 залишається порожнім. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу до повністю або частково заповнених порожнин стійок можна помістити ізолюючі матеріали зі скловолокна або мінеральної вати. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу як альтернативу ізолюючим матеріалам можна використовувати целюлозний ізоляційний матеріал, що наноситься розпиленням. Ізоляційний матеріал, що розпилюється, можна наносити з водою для заповнення закритої порожнини стійки відповідно до конкретних методик нанесення для застосовуваного продукту. [0169] Гіпсові панелі 102, отримані згідно з даним винаходом, ефективно перешкоджають перенесенню тепла через панелі конструкції 100, виготовлені згідно з методиками UL U305, у яких першу поверхню 104 піддають впливу джерела тепла, при цьому протилежна поверхня 105 залишається ненагрітою. Конструкцію 100 піддають впливу сил навантаження відповідно до 26 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стандарту UL U305 при одночасному впливі нагріванням. Джерело тепла відповідає кривій частемпература відповідно до стандарту ASTM E119-09a. Звернемося до фіг. 8, поверхня 105, що не нагрівається, містить температурні датчики 138, прикріплені до неї. Датчики 138 розставлені згідно зі схемою відповідно до методик, наведених у стандарті UL U305. Гіпсові панелі 102 ефективно перешкоджають перенесенню тепла від поверхні 104, що нагрівається, до поверхні 105, що не нагрівається, при цьому максимальна одинична температура датчиків 138 на поверхні 105, що не нагрівається, складає менше приблизно 415 °F, а середня температура датчиків 138 на поверхні 105, що не нагрівається, складає менше приблизно 340 °F при спливанні приблизно 50 хвилин при вимірюванні згідно зі стандартом UL U305. Гіпсові панелі 102 ефективно перешкоджають перенесенню тепла від поверхні 104, що нагрівається, до поверхні 105, що не нагрівається, і відповідають вимогам стосовно одногодинної межі вогнестійкості для конструкції 100. [0170] Гіпсові панелі 102, отримані згідно з даним винаходом, ефективно витримують випробування на водонепроникність струменем води зі шланга, яке також проводять як частину методик, описаних у стандарті UL U305. Відповідно до UL U305 конструкцію, виконану тим же способом, що й конструкцію, зображену на фіг. 7, випробовують на межу вогнестійкості згідно зі стандартом U305 протягом 30 хвилин, після чого її виймають із середовища, що нагрівається, і переміщають у інше місце для випробування на водонепроникність струменем води зі шланга згідно з U305. На конструкцію впливають струменем води з пожежного шланга, обладнаного для випуску води при тиску води приблизно 30 фунтів на квадратний дюйм протягом шістдесяти секунд. [0171] У розширювальному змісті, гіпсові панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, можна використовувати в конструкціях, які настільки ефективно перешкоджають перенесенню тепла через панель, що відповідають одногодинній межі вогнестійкості і, згідно зі стандартом ASTM 1396/C 1396M-06, можуть бути класифіковані як плита типу Х. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу конструкції можна виготовити з застосуванням гіпсових панелей, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, які відповідають технічним вимогам інших конструкцій, розроблених у UL, таких як, наприклад, конструкції, описані в стандартах UL U419 і U423. Згідно з іншими варіантами реалізації винаходу, гіпсові панелі, отримані відповідно до принципів даного винаходу, можна використовувати в інших конструкціях, які по суті еквівалентні щонайменше одній із конструкцій, описаних у стандартах U305, U419 і U423. Такі конструкції дозволяють пройти випробування на одногодинну межу вогнестійкості й підходяще випробування на водонепроникність струменем води зі шланга, описані в стандартах U305, U419, U423 та інших еквівалентних методиках з випробувань на вогнестійкість. ПРИКЛАДИ [0172] Наведені нижче приклади додатково ілюструють аспекти винаходу, але, звичайно, не передбачають яким-небудь чином обмежити його об'єм. Приклад 1 [0173] Характеристики розширення вермикуліту з порівняно низьким коефіцієнтом розширення, який часто використовується в загальноприйнятих гіпсових панелях із установленим ступенем вогнестійкості, такого як вермикуліт марки № 5, оцінювали відносно вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення, який використовується в панелях і способах згідно з даним винаходом, по суті при однакових умовах нагрівання. У даному дослідженні 50грамові зразки типового нерозширеного вермикуліту марки 5 (з порівняно низьким коефіцієнтом розширення) і типового вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення (у даному прикладі – вермикуліту марки 4) поміщали в три тиглі й нагрівали в печі протягом однієї години при постійних заданих температурах, що становлять приблизно 212 °F (100 °C), приблизно 390 °F (200 °C), приблизно 750 °F (400 °C), приблизно 1110 °F (600 °C) і приблизно 1470 °F (800 °C). Після нагрівання протягом однієї години зразки зважували й вимірювали їхні відповідні щільності. Порівняння отриманих середніх втрат у масі та щільності кожного досліджуваного зразка наведені в таблицях II і III на фіг. 20 і 21 відповідно. [0174] Об'ємні щільності нерозширеного вермикуліту марки № 5 і нерозширених вермикулітів з високим коефіцієнтом розширення в даному дослідженні були майже однаковими 3 (66,1 відносно 66,9 фунтів/фут ). Об'єм вермикуліту не демонстрував помітних змін при температурі нижче приблизно 390 °F (200 °C), але починав збільшуватися при температурі вище приблизно 390 °F (200 °C), при цьому об'ємна щільність зменшувалася зі збільшенням температури. При однакових температурах вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення розширювався значно більше, ніж вермикуліт марки № 5 з порівняно низьким коефіцієнтом розширення, що призводило до відповідних відмінностей у об'ємнихщільностях. Також слід 27 UA 108152 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зазначити, що при нагріванні вермикуліту № 5 від кімнатної температури до приблизно 1470 °F (800 °C), що відповідає температурам, які мають місце при пожежі та в умовах випробування на вогнестійкість, відбувається об'ємне розширення на приблизно 290 % відносно початкового об'єму в ненагрітому стані. Нагрівання вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення від кімнатної температури до 1470 °F (800 °C) викликає значно більше розширення об'єму, яке становить приблизно 390 %, відносно початкового об'єму в ненагрітому стані. [0175] Дане дослідження підтвердило, поряд із результатами інших спостережень, що для даної маси та щільності вермикуліту величина додаткового об'єму розширення, яка досягається вермикулітом з високим коефіцієнтом розширення, набагато перевершувала об'єм вермикуліту, який використовується в традиційній плиті з установленим ступенем вогнестійкості. Отримані результати також підтвердили, що середній фахівець не знайшов би очевидним використовувати такий вермикуліт з високим коефіцієнтом розширення в якій-небудь значній кількості в гіпсових панелях зі зниженими масами та щільностями, отриманими відповідно до принципів даного винаходу. Можна було б очікувати, що здатність розширюватися зазначеного вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення серйозно ушкодить і зменшить конструктивну цілісність та стійкість таких гіпсових панелей при впливі на них високотемпературних умов, таких як умови, що виникають при пожежі та при випробуванні на вогнестійкість. Приклад 2 [0176] Як згадувалося раніше, вогнестійкі гіпсові панелі зі зниженою масою та щільністю, що містять паперові облицювальні листи, виготовляли відповідно до принципів даного винаходу й піддавали рентгенівській скануючій мікрокомп'ютерній томографії (КТ). Панелі являли собою пробні екземпляри з експериментальної серії 2 і з однієї з експериментальних серій 3, 4 або 5, описаних нижче в прикладі 4. Кожний із пробних екземплярів із експериментальних серій 2, 3, 4 і 5 виготовляли з застосуванням приблизно 1280 фунтів/тис.кв.футів будівельного гіпсу; приблизно 75-100 фунтів/тис.кв.футів вермикуліту марки № 4; приблизно 20 фунтів/тис.кв.футів пептизованого крохмалю; приблизно 32 фунти/тис.кв.футів HRA прискорювача тужавлення, приблизно 7,5 фунтів/тис.кв.футів скловолокна, приблизно 2 фунти/тис.кв.футів диспергатора; приблизно 1,5 фунта/тис.кв.футів фосфатів і піни в певній кількості та складі, достатніх для забезпечення необхідних мас і щільностей панелей. Перший облицювальний лист панелі являв собою важкий манільський папір з масою приблизно 61 фунт/тис.кв.футів, і другий облицювальний лист являв собою газетний папір з масою приблизно 41 фунт/тис.кв.футів. Товщина готової плити становила приблизно 5/8 дюйма. Зразки готових панелей виготовляли в різні дні з номінальною масою приблизно 1860 фунтів/тис.кв.футів (експериментальні серії 3, 4 і 5) і приблизно 1880 фунтів/тис.кв.футів (експериментальна серія 2). Щільності середніх шарів 3 3 становили приблизно 37 фунтів/фут і 36,5 фунта/фут відповідно. [0177] Пробні екземпляри середніх шарів з кожного з двох наборів зразків аналізували з застосуванням методу скануючої конусно-променевої рентгенівської мікро-КТ з мікронною роздільністю, який, загалом, описаний у публікації Lin, Videla, Yu і Miller, "Characterization and Analysis of Porous, Brittle Solid Structures by X-Ray Micro CT", JOM, Vol. 62, № 12, pp. 91-94 (Mineral, Metals and Materials Society, 12/2010) ("the Lin X-Ray Micro CT article"), включеній до даної заявки за допомогою посилання. Дані сканування аналізували й використовували для одержання зображень, показаних на фіг. 1-6. Фіг. 1 і 4 являють собою двовимірні шари пробних екземплярів середнього шару, отримані зі зразків з масами 1880 фунтів/тис.кв.футів і 1860 фунтів/тис.кв.футів відповідно. Фіг. 2 і 5 являють собою тривимірні зображення цих же пробних екземплярів відповідно, які складаються з вокселів 1020 × 1024 × 1626, де розмір кожного вокселя становить 5,07 × 5,07 × 5,07 мкм. Фіг. 3 і 6 являють собою тривимірні об'ємні тоновані зображення зразків з масами 1880 фунтів/тис.кв.футів і 1860 фунтів/тис.кв.футів відповідно, на яких показаний розподіл пустот і вермикуліту з високим коефіцієнтом розширення (та інших твердих часток). [0178] Зразки вогнестійких гіпсових панелей з товщиною 5/8 дюйма, отриманих відповідно до принципів даного винаходу, показані на фіг. 1-6, включають затверділий гіпсовий середній шар, який містить гіпсову кристалічну матрицю зі стінками, що обмежують повітряні пустоти, які містяться в середньому гіпсовому шарі. Тривимірний розподіл за розмірами повітряних пустотвизначали з застосуванням рентгенівської мікротомографії високої роздільності (HRXMT) на основі 3-d алгоритму водорозділення, описаного в публікації в Lin X-Ray Micro CT article (див. також, A. Videla, C.L. Lin і J.D. Miller, Part. Part. Syst. Charact., 23 (2006), pp. 237-245). Аналіз тривимірного HRXMT зображення з роздільністю 5,07 мкм вокселів із тривимірним алгоритмом водорозділення використовували для розрахунків еквівалентного сферичного діаметра для підрахованих повітряних пустот. У таблиці IV на фіг. 22 представлені результати вимірювання тривимірного розподілу за розмірами повітряних пустот за кількістю та за об'ємом для 28