CN101171207B - 板状轻量无机聚集制件、其制造方法和所得的板 - Google Patents

Abstract

在制造板状聚集制件的方法中，制备包含下列组分的混合物：膨胀惰性粒状材料；由中空无机微球和增塑剂(粘土、石英或其它粉末矿物、纤维素)组成的填料；水性含硅粘合剂，例如具有ZnO硬化辅剂的水玻璃或硅溶胶。将该混合物层(如果必要覆有纤维玻璃网以增强其机械强度)沉积在临时载体上，并进行真空振动压缩。所得粗制成形的板在受控温度下加热，以使混合物中存在的水蒸发。得到适合表面抹灰或上漆，并且用于形成内部和外部用的板和隔开物的轻量、吸音、绝热、燃烧反应等级为0的板。

Description

板状轻量无机聚集制件、其制造方法和所得的板

本发明涉及一种新型板状制件及其制备方法。

更具体地，本发明涉及一种具有轻量、绝热且隔音特征的新型板状制件。

对于隔离墙的制造，大多数情况下使用由木材或一般称为“糊墙纸板”的材料制成的板是已知的。

木制板，除了材料的高固有成本以外，在墙壁必须具有合适的强度和坚固性，并且要提供好的隔音的情况下，还会带来它们相当重的问题；而且木材高度易燃，容易腐烂。除了这些问题以外，还存在的困难是制造大尺寸的板。

糊墙纸板墙就其而言机械强度低，绝热和隔音性质相当差。

多年来就已知称为Bretonstone系统的技术(其将方法和装置组合)，该技术用于制造由砾岩制得的制件，特别是板状或块状的制件，并且基本上由下面的操作组成(这里参照板状制件的制造)：

-制备由预定和选定颗粒大小的粒状材料和粘合剂(一般可以是水泥基或由硬化树脂组成)组成的起始混合物，该粒状材料选自磨碎石材和陶瓷材料，并且部分由无机材料组成，优选非常细的大理石或石英(约325-400目的颗粒大小)，工业上称作“填料”；

-将该混合物以预定厚度的层的形式沉积在临时载体上；

-在保持预定真空下，向该混合物层施加压制压力和预定频率的振动(该步骤在本文称为真空振动压缩)；

-硬化所得压制件(在水泥基粘合剂的情况下随后进行凝固步骤)。

近来，申请人已开发了使用二氧化硅基水性物质作为粘合剂的上述技术的变化方案。

在第一优选的实施方案中，所述粘合剂由胶状二氧化硅的水性分散体，也称为“硅溶胶”组成。

在第二优选的实施方案中，所述粘合剂由硅酸钠或硅酸钾混合氧化锌的水溶液组成。

更具体地，本申请人已开发出一种采用Bretonstone系统并因此采用上述步骤的制造制件的方法，所述方法的特征在于：

(1)用于制备起始混合物的粘合剂是硅溶胶，即纳米尺寸的胶状二氧化硅颗粒的水相分散体，或者可替换地是由硅酸钠或硅酸钾和氧化锌所形成的混合体的水溶液，其中二氧化硅和氧化钠或氧化钾的比例分别为2-4(按重量计)，氧化锌的比例为5-35重量％；

(2)在真空振动压缩步骤之后，利用预定的温度梯度以若干小时将所得粗制成形的板加热到80-120℃的温度，直至该板中所存在的水几乎完全蒸发，得到粗制成形的制件，该制件的强度足以允许对其进行处理，但具有对应于因蒸发脱除混合水而留下的空白空间的孔隙率；

(3)用硬化树脂浸渍前面步骤得到的粗制成形的板，以填充孔，随后进行将已渗进该板内的硬化树脂硬化的最后步骤。

就上述方法的第一特征而言，当胶状二氧化硅的水性分散体(也称为硅溶胶)用作粘合剂时，这是其它领域，例如型砂中已使用的粘合剂，它不要求使用溶剂，并且因其无污染而特别有价值。

但是，如公知的，在型砂情况下，型砂聚集以形成例如所谓核的制件必须仅具有暂时的持续期，即直到浇铸金属，随后该砂要以松散形式回收。因此，该制件的机械性质的重要性非常有限，特别是例如隔音、绝热和透气性(理解为表示防止液体通过，但不防止空气和蒸气通过的能力)的性质意义不大。

现已发现，这也构成本发明的目的，即通过采用Bretonstone系统的方法，并就起始混合物的组成以及施加步骤进行适当改变，可以制造具有期望特性，例如轻量、绝热隔音、透气和机械强度合适的板状制件。

该目的通过正讨论的方法实现，其中起始混合物包含膨胀由此轻量的粒状无机惰性材料、由中空无机微球和粘土状材料(claynd)形成的填料和粘合剂，该粘合剂由已经提及的硅溶胶组成，或者可替换地是所述由硅酸钠或硅酸钾和氧化锌形成的混合体水溶液，其浓度是24波美度(degreesBaumé)，即1.18-1.25的相对密度或18-25％的干物质含量。

而且，该方法的改进在于省略了涉及用硬化树脂浸渍的步骤，因为它是制造防止水渗透的制件的主要目的。

所得板状制件具有突出特征，例如：

-比重小于1，通常在0.8kg/dm³的范围；

-机械弯曲/拉伸强度约30kg/cm²(3N/mm²)；

-孔隙率约10体积％；

-当起始混合物不包含有机由此可燃的组分，例如纤维素(即使是部分)替换粘土时，燃烧反应(可燃性)等级为0.

所得板然后可以用于隔离墙和用作内部板和用于外部使用，因为可以借助常规抹灰或上漆对它们进行涂饰，增强对大气中物质作用的抵抗性。

就起始混合物的组分，约60体积％由膨胀的轻量粒状惰性材料组成，优选玻璃或陶瓷材料。

所讨论的材料可商购(例如商品名Leca、Poraver或Liaver)，因此进一步的细节不再需要。其颗粒大小选择成确保该混合物的最佳填充，例如根据公知的Bolomey公式(水泥基混合物制备中常用公式)。

在根据本发明采用该公式中，该粒状材料的颗粒大小为0.1-12mm，优选0.5-6mm，分成合适数目的份数，一般为4。考虑Bolomey公式，精确选择每份中所包含的粒状材料的量。

如果我们现在考虑构成起始混合物约24体积％的填料，则它基本呈精细粉末形式，并且包含约12％中空有机微球，优选fillite，所述材料由从燃煤电站灰分得到的膨胀硅质材料微粒组成，颗粒大小为90-150微米。

余下12％填料相包含粘土状矿物，其具有赋予起始混合物可塑性的作用。精确地为了控制可塑度，通常将部分该粘土状材料替换为石英粉末或其它石质材料，例如长石或大理石。

在本发明实际实施方案中，将约50％粘土状材料替换为粉末形式的方石英。

如果要求增加本发明获得的板状制件的弯曲强度，可以在真空振动压缩之前用纤维玻璃网覆盖这两个相对表面，该网会保持结合到该制件表面。

本发明的重要特征在于它还可以制造相当厚的板状制件(约10-15cm)。

下面的实施例以非限制性方式说明本发明。

实施例1

在用于进行真空振动压缩的装置中，制备包含下面组分的混合物：

-膨胀粒状玻璃材料(0.5-6mm)   60体积％

-Fillite                     12体积％

-粘土和方石英(小于20微米)    12体积％

-硅溶胶                      16体积％

在沉积步骤中，将该混合物沉积在载体上，形成厚约9cm的层。

将在相关载体上的沉积层转移到真空振动压缩站，其中通过压板施加约1kg/cm²的压力，持续约60s，残余压力约20mbar。同时，施加频率约为60Hz的振动。

将所得粗制成形的板转移到干燥箱中，在此将其在约90℃的温度下加热持续10-12小时。

所得板状制件的比重约为0.82kg/dm³，因此非常轻，厚33mm，机械弯曲/拉伸强度约为3N/mm³。

实施例2

除了进行下面的改变，重复实施例1。

粘土的量增加1体积％，相应减少方石英的量，以使混合物的可塑性增强。

以此方式，可以制造厚度要薄(在该情况下是23mm)的板状制件，而所得制件的物理和机械性质保持不变。

值得注意的是，通过本发明的方法，可以制造具有相当大尺寸，约1.5×3.2m的板，以使隔离墙和隔开物的形成也变得容易得多。

如上提到的，粘土状材料可以部分或全部替换为同样赋予起始混合物可塑性的纤维素。

但是，在纤维素的情况下，该有机组分的存在损害总的不燃性，而总的不燃性用来表征其中起始混合物中仅使用无机组分，例如粘土和方石英的那些制件。

已经结合优选实施方案描述了本发明，但要理解到，概念上等同修改和变化都是可以的，并且可以在不脱离如所附权利要求所限定的保护范围下进行设想。

特别地，根据本发明的板状制件可以不仅用于隔离墙和隔开物，还用于其它目的。

Claims (21)

1.板状聚集制件，可由包含选定颗粒大小的粒状材料、水基粘合剂和填料的起始混合物得到，所述混合物在沉积到载体上之后，经历同时施加振动的真空压制，随后经历干燥以脱除混合物中的水，所述制件的特征在于：

-所述粒状材料由膨胀玻璃或膨胀陶瓷材料组成，颗粒大小为0.1-12mm；

-所述填料由中空无机微球和增塑剂组成；以及

-所述粘合剂选自胶状二氧化硅水性悬浮体或由硅酸钠或硅酸钾和氧化锌形成的混合体的水溶液。

2.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于所述粒状材料的颗粒大小为0.5-6mm。

3.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于所述粘合剂由胶状二氧化硅的水性悬浮体组成。

4.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于所述粘合剂由硅酸钠或硅酸钾和氧化锌形成的混合体的水溶液组成。

5.根据权利要求4的板状聚集制件，其特征在于：

-所述水溶液的浓度为24波美度；

-在所述硅酸盐中，二氧化硅(SiO₂)和氧化钠(Na₂O)或氧化钾(K₂O)的比值为2-4；

-所述混合体中氧化锌(ZnO)的比例为5-35重量％。

6.根据权利要求5的板状聚集制件，其特征在于所述混合体中氧化锌(ZnO)的比例等于10重量％。

7.根据权利要求5的板状聚集制件，其特征在于所述中空无机微球由fillite组成。

8.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于所述增塑剂由粘土状矿物组成。

9.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于至少部分所述粘土状矿物替换为石英、长石或大理石粉末。

10.根据权利要求8的板状聚集制件，其特征在于至少部分所述粘土状矿物替换为纤维素。

11.根据权利要求8的板状聚集制件，其特征在于50％所述粘土状矿物替换为所述石英、长石或大理石粉末。

12.根据权利要求8的板状聚集制件，其特征在于50％所述粘土状矿物替换为方石英粉末。

13.根据权利要求3的板状聚集制件，其特征在于所述起始混合物包含至少50体积％的所述膨胀粒状体、至少10体积％的中空无机微球和至少15体积％的所述胶状二氧化硅水性悬浮体。

14.根据权利要求3的板状聚集制件，其特征在于所述起始混合物包含60体积％的所述膨胀粒状玻璃或陶瓷材料、12体积％的fillite、12体积％的由50％粘土与50％方石英粉末形成的混合物和16体积％的胶状二氧化硅水性悬浮体。

15.根据权利要求3的板状聚集制件，其特征在于所述制件的比重小于1，孔隙率约10％，机械弯曲/拉伸强度约为3N/mm²，并且就燃烧反应而言等级为0。

16.根据权利要求1的板状聚集制件，其特征在于所述制件的至少一个表面被结合到所述表面的纤维玻璃网所覆盖。

17.特别用于形成墙和隔开物的板，其特征在于它包括根据任一前述权利要求的至少一个制件，并且具有适合家用的抹灰涂饰。

18.特别用于形成墙和隔开物和用于外部覆层的板，其特征在于它包括根据权利要求1-16中任一个的至少一个制件，并且具有表面上漆的涂饰。

19.利用真空振动压缩技术制造根据权利要求1-16中任一项的制件的方法，其特征在于将由膨胀玻璃或膨胀陶瓷材料组成的粒状材料，由中空无机微球和增塑剂组成的填料，以及由胶状二氧化硅水性悬浮体或者可替换地由硅酸钠或硅酸钾和氧化锌形成的混合体水溶液组成的粘合剂用作起始混合物的组分，并且所述方法的特征还在于省略了涉及用硬化树脂浸渍的步骤。

20.根据权利要求19的方法，其特征在于所述增塑剂为粘土状矿物。

21.根据权利要求19的方法，其特征在于真空振动压缩步骤之后的干燥步骤在90-120℃的温度下进行，持续约12小时。