TW201131164A - A method for determining structural parameters of wallboard - Google Patents

Description

201131164 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於複合建築板。特定言之，係關於—種測定石膏牆 板之結構參數之方法。 【先前技術】 複合建築板（如石膏牆板）係常見的内牆及天花板構築物。較 其他材料而言，牆板之部分主要優點在於其較為便宜、為耐火物 且在建築應用上容易使用。在建築中’牆板通常係使用如釘子或 螺絲之固定件來固定在骨架牆板（framed walls)及天花板之木材 支撐物或金屬支撐物上。由於牆板係相當重的，必須具有足夠強 度以防止固定件自牆板中拔穿而過且造成牆板鬆動或自支撐物上 脫落。 拔釘（Nail pull)係一種工業上用來量測將牆板自緊附之支撐物 上拔離並穿破特定固定件端頭時所需之應力值的方法。較佳之牆 板拔釘值係約磅力至85磅力。拔釘係一種綜合測量牆板芯強 度、飾面紙強度及飾面紙與芯材間之結合的方法。拔釘測試係根 據美國試驗材料學會（American Society for Testing Materials， ASTM)之標準C473-00所進行，並利用一種機器來拔引一插在牆 板中之固定件之一端頭，以測定將該固定件拔穿該牆板時所需之 最大應力。由於拔釘值係一種重要之牆板強度測量’因此已確立 牆板之最小必要拔釘值，製造商可據此製造出符合或高於最小必 要拔釘值之牆板。 為確保牆板符合必要拔釘值，傳統牆板製造商會調整牆板之結 201131164 構參數。具體言之，製造商一般會調整具有已知芯強度值之牆板 的飾面紙重量來符合必要拔釘值。在製造過程中，對牆板進行測 試以測定其是否符合必要拔釘值，若所測得之牆板拔釘值小於必 要拔釘值時，製造商會增加牆板上之飾面紙重量。此程序將被重 複到符合必要拔針值為止。 這樣的程序係不精準的，且通常會因添加過量飾面紙重量於牆 板上而使測試所得之拔釘值高過其必要拔釘值。而且，過量之飾 面紙會添加牆板之重量，從而增加牆板之製造及運輸成本。再者， 當在牆板生產線上實施至所欲之拔釘值時是有可能浪費時間及材 料的。 因此，需要一調整牆板製造系統的改良技術’來製造符合指定 拔釘值之牆板》 【發明内容】 藉由本發明之測定複合建築板（如牆板）結構性質之方法，可 解決上述及其他本領域習知技藝者已發現之問題。 本發明之方法係設計來測定石膏牆板在製造前之結構參數以減 少製造成本、運輸成本及製造時間。 具體言之，本發明之方法係測定牆板之結構參數，且包括：提 供一牆板之芯強度值；測定必要拔釘強度；及基於所提供之芯強 度值及所測得之拔釘值，計算飾面紙剛度值。該計算所得之飾面 紙剛度值係顯示於一顯示裝置上以供製造商使用。 在另一實施態樣中’製造臉板之方法包括：測定必要拔釘值； 201131164 提供一牆板之芯強度值；及基於必要拔釘值與所提供之芯強度 值，測定飾面紙剛度值。該方法包括：基於測得之飾面紙剛度值， 測定飾面紙重量；基於所測得之飾面紙重量，選擇飾面紙類型； 及利用所選擇之飾面紙類型與所提供之芯強度值，製造該牆板。 在製造之前測定結構參數使製造商能藉由消除通常為符合必要 拔釘值而添加於牆板上之過量飾面紙重量，來節省大量的製造及 運輸成本。此外，由於只需較少之時間來測試所製造牆板以測定 符合必要拔釘值所需之飾面紙重量，因此可節省大量的製造時 間。再者，即使減少過量添加飾面紙所施加之額外重量與應力， 亦能維持牆板之結構完整性及強度。 【實施方式】 拔釘值係用來判斷石膏牆板之強度及可用性之關鍵。若某一牆 板之拔釘值太低，則將該牆板固定在骨架或其他支撐物上之固定 件會拔穿該牆板且造成該牆板破裂、損壞或自骨架或支撐物上脫 落或者，若拔釘值太尚（即大幅地高過必要拔釘值），則在製造 過程中牆板製造原料的使用效能低且浪費資金。 對製造石膏牆板而言，如何精確地測定飾面紙重量（其對應至 =板之必要拔釘值）及有一種更有致利用製造成本運輸成本及 氣&時間之方法係-要題。如上所述，牆板製造商在牆板上進行 測試以測定其是㈣合必要拔釘值。料符合必要拔釘值，製造 商通常會增加牆板之飾面紙重量。切步驟將重複至符合牆板之 =要拔釘值為止。此程序係不精確的且常使牆板上之飾面紙過 $ ’其增加雜之總重量並因此.製造成本、運輸成本及製造 201131164 時間。 本發明之法係於製造牆板之前，測定飾面紙之重量或者測定飾 面紙剛度值，以使其符合必要拔釘值。該方法利用以下式，該式 係與必要拔釘值、牆板之飾面紙剛度值與芯強度值有關，該式如 下所示： 拔釘（碎力）=a+[bx (飾面紙剛度（千牛頓/公尺））]+[cx (芯 強度（磅/平方吋））] (1} 其中 ’ a—4.2126759 ; b=0.009490606731 ; c=0.092421774，其等皆 為自測試數據所測定而得之最符合第i圖所示數據之常數。 在製造前，要測定待製造牆板（即，1/4吋、1/2吋等）之牆板 芯強度值以及測定待製造之牆板的必要拔釘值。於式（丨）中輸入 該專值以測定牆板之飾面紙剛度值。舉例言之，對具4〇〇碎/中方 吋（psi)芯強度值與77磅力（lbf)拔釘值之牆板，其飾面纸剛度 值係如下所示： 77 磅力=(4.2126759)+[( 0.009490606731 ) X(飾面紙剛度（千 牛頓 / 公尺））]+[ ( 0.092421774) X ( 400 磅 / 平方吋）] 其中，飾面紙剛度值=3774千牛頓/公尺（kN/m)。 飾面紙剛度值係飾面紙重量及拉伸剛度指數面積（Tensile Stiffness Index Area，TSIA)值之乘積，如下式所示： 飾面紙剛度（千牛頓/公尺）=飾面紙重量（公克/平方公尺）X 拉伸剛度指數面積（千牛頓公尺/公克） （2) 利用上述實例，對具有對具400磅/平方吋芯強度值、77磅力拔 201131164 釘值與26千牛頓/公克之拉伸剛度指數面積之牆板，其飾面紙剛度 值如下所示： 飾面紙重量（公克/平方公尺）=飾面紙剛度（千牛頓/公尺拉 伸剛度指數面積（千牛頓公尺/公克） =(3774千牛頓/公尺）/ (26千牛頓公尺/公克） = 145.15 (公克/平方公尺） 在上式中’拉伸剛度指數面積值為牆板中各方向上之飾面紙剛 度經標準化後之測量結果。具體言之，係以一超音波拉伸剛度取 向（Tensile Stiffness Orientation，TSO®)測試儀測量牆板各方向 之拉伸剛度指數（Tensile Stiffness Index，TSI)以測定拉伸剛产 指數面積值。飾面紙越剛硬，拉伸剛度指數面積值就會越大。牆 板之拉伸剛度指數面積約為12千牛頓公尺/公克至20千牛頓公尺/ 公克。. 飾面紙之剛度值與拉伸剛度指數面積值係用來測定倚面紙重 量’該重量為獲得具有指定芯強度值之牆板的必要拔針值所需 的。測定飾面紙重量之計算係為二步驟程序：首先測定飾面紙剛 度；接著為待進行製造之牆板測定飾面紙重量。 式（1)及（2)較佳係儲存於一電腦、各人數據助理 data assistant)或及他合適裝置之記憶體中，必要拔釘值、芯強产 值及常數係以資料庫或其他可搜索之數據形式儲存於記憶體中。 5己憶體可為唯讀記憶體（rea(j_oniy memory，ROM )、隨機存取飞 憶體（random access memory，RAM)、光碟唯讀記憶體（c〇mpact disk read-only memory ’ CD ROM)或其他合適之記憶體或記情體 201131164 裝置。使用者或製造商使用鍵盤或其他合適人 之必要拔釘值及指定芯強度值至„+ 、輸牆板 a 4t - ^ ^ ^ 4者’踏板必要拔釘值 幻曰“強度值可被下餘储麵—域體之料或資料失中。 以-處理器（如微處理器或中央處理單元)，利用式⑴盘⑺、 所輸入之拔釘值及所輸人之芯強度值計算膦板之飾面紙重量。計 算所付之飾面紙重量，或飾面紙剛度值係顯^一顯示裝置（如 電腦螢幕、監視器或其他合適之輸出裝置，或者由印表機印出） 上以供使用者使用。使用者使賴計算而得之㈣紙重量來選擇 要在牆板製造過財貼在芯材上之飾面紙_面賴型。相較於 傳統牆板製造技術，使用本發明方法所選擇之飾面紙通常會使獲 得必要拔釘⑽f之飾面_度與重量有所下降。此外，本發明 之方法減少了所製得之牆㈣總重量，減少製造及運輸成本。本 發明之方法亦使製造牆板相關之製造時間大幅下降，因為已不需 要該用來測定牆板是否符合必要拔釘值之中段測試。 第1圖係-顯示不同牆板（樣品！至u)測得之拔釘數據與利 用式⑴預測之拔钉數據之間之比較結果表。如該表所示使用 式⑴預測之平均拔釘值係良好對應於測得或量得之牆板的平均 拔釘值舉例。之，樣品4測得或量得之平均拔針值為83，相較 於利用式（1)所得之預測拔釘值為82。同樣地，樣品5、6及u 測得或量得之平均拔釘值相較於對應之利用式（1)所得的平均預 測拔釘值時亦有所不同（即，82/81、80/79、81/80)。再者，樣品 8及10牆板之預測拔釘值係與所對應之測得或量得之拔釘值完全 相同（即80/80、77/77 )〇因此，本發明之方法能高度準確地預測 牆板之拔釘。 - 8 201131164 以 式⑴*⑵亦可用來預測牆板之不同的結構參數或值， 改良製程。 舉例言之，在式（1)中，在不同之芯強度值（1〇〇碎/平方对至 700碌/平方英f)下’拔釘數據可表不為飾面紙剛度之線性函數， 如第2圖所牆板之芯強度值隨著待進行製造之牆板類型而有 所改變。帛1圖中所考慮之牆板之芯強度值之典型範圍為崔碎/ 平方吋至500磅/平方对。 在飾面紙剛度值為嶋千牛頓/公尺至6〇⑼千牛頓/公尺下，拔 釘數據亦可繪製成芯強度之線性函數，如第3圖所示。較佳地， 牆板之飾面紙剛度值為2500千牛頓/公尺至4〇〇〇千牛頓/公尺。在 第2圖及第3圖中，顯,然增加牆板之度值或芯強度值都 會増加牆板之拔釘值。 第4圖所示係在不同拔釘值下，飾面紙剛度值對芯強度值函數 圖。特定T之，線「A」所示為在最小標的拔釘值為77碎力時， 飾面紙剛度值與㈣度值之間的關係。式⑴中經驗常數之比值 提供飾面紙剛度隨著芯強度值變化的變化。為維持必要拔釘值（77 镑力減少（或增加）刚時力之芯強度值係相當於增加（或減 少）974千牛頓/公尺之飾面紙剛度值。再來，利用式⑴，可藉 由增加飾面紙重量或拉伸剛度指數面積來獲得更高之飾面紙剛产曰 值。 又 第5圖所示為在符合77_力必要拔釘值下，飾面紙重量與拉伸 剛度指數面積之間的關係。對不同拉伸剛度指數面積值而言，所 需之飾面紙熏量係彙整於第6圖所示之表格中。可注意到將拉伸 201131164 剛度指數面積值從Μ千牛頓公尺/公克增加至i9 5千牛頓八尺/八 克時’即趨向於減少28% (平均）之錦面紙重量，同時轉 力必要拔釘值。 本發明之方法可使牆板製造商在製造之前測定牆板之重要參數 與性質，域制纽釘值料的⑽紙重量。在製造 等參數有助於大幅減少製造時間、製造成本及運輸成本。本發明 之方法亦可使製造商在不對牆板添加飾面紙重量之情況下，維持 牆板之結構完整性及性能。 雖然已顯示及描述本發明若干特定警 竹疋貫施態樣，但本領域習知技 藝者當明瞭可在不背離本發明廣義之發 赞明概念下進行改變或修 改，如後附申請專利範圍所界定。 【圖式簡單說明】 類型牆板之測量拔釘數據 > 拔向'餅飾面紙剛度之函數 第1圖係一顯示使用不同飾面紙之同 與預測拔釘數據之間的比較結果的表格 第2圖係一顯示在不同芯強度值下， 示意圖； 拔釘對芯強度之函數 都面紙剛度與芯強度間 第3圖係一顯示在不同飾面紙剛度值下 示意圖； 第4圖係一顯示在不同必要拔釘值下， 之關係示意圖； 第5圖係一顯示在不同芯強度值下，達 1 77磅力之必要拔針值 所需之飾面紙重量值與拉伸剛度指數面穡 谓值之間的關係示意圖， 以及 201131164 第6圖係一基於第5圖，顯示在不同芯強度值下，達到77磅力 之必要拔釘值所需之特定飾面紙重量值與拉伸剛度指數面積值的 表格。 【主要元件符號說明】 (無） 11

Claims (1)

1. 201131164 七、申請專利範圍： 1. 一種測定牆板之結構參數之方法，包含： 提供牆板之芯強度值； 基於該牆板類型之厚度，測定必要拔釘值（nail pull value); 基於所提供之該芯強度值與所測得之該拔釘值，計算飾 面紙剛度值（face paper stiffness value );以及 於一顯示裝置上顯示計算所得之該飾面紙剛度值。 2. 如請求項1之方法，其中該芯強度值係在約400磅/平方吋至 約500镑/平方吋。 3. 如請求項1之方法，其中係基於下列方程式計算該飾面紙剛 度值： 拔釘（磅力）=a+[bx (飾面紙剛度（千牛頓/公尺））]+[〇< (芯 強度（磅/平方吋））]， 其中 a=4.2126759，b=0.009490606731 及 c=〇.092421774。 4. 如請求項1之方法，更包含藉由將該飾面紙剛度值除以拉伸 剛度指數面積（tensile stiffness index area，TSIA)值，以計 算飾面紙重量。 5·如請求項4之方法，更包含基於計算得之該飾面紙重量，選 擇飾面紙類型。 6. 如請求項4之方法，其中該拉伸剛度指數面積值係約12千牛 頓公尺/公克至約20千牛頓公尺/公克。 7. 如請求項1之方法，更包含將計算得之該飾面紙剛度值儲存 至一記憶體中。 12 201131164 8..如請求項1之方法.，更包括： 基於計算所得之該飾面紙剛度值，測定飾面紙重量； 基於所顯示之該飾面紙重量，選擇飾面紙類型；以及 利用所選擇之該飾面紙類型及所提供之該芯強度值，製 造該牆板。 9. 如請求項8之方法，其中基於下列方程式測定該飾面紙剛度 值： 拔釘（碎力）=a+[bx (飾面紙剛度（千牛頓/公尺））]+[cx (芯 強度（磅/平方吋））] 其中 a=4.2126759，b=0.009490606731 及 c= 0.092421774。 10. 如請求項9之方法，其中該芯強度值係約400磅/平方吋至約 500平方吋。 13