CN101346321A - 具有类木性质的粘结性组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造粘结性复合物的方法,其包括:(1)形成可挤出的粘结性组合物,通过首先形成包含纤维、水和流变改性剂的纤维性混合物,然后加入水凝水泥来实现;(2)将可挤出的粘结性组合物挤出为生坯挤出物,生坯挤出物的特征是形状稳定的,并且保持基本预定的截面形状;(3)通过蒸发除去一部分水,以减小密度和增加孔隙率;(4)使水凝水泥水合,形成粘结性复合物。这种方法产生适合用作木材替代品的粘结性复合物。该类木建筑产品可以如同普通的木材一样进行锯切、打钉和拧螺钉。

Description

具有类木性质的粘结性组合物及其制备方法 发明背景
I. 发明领域
本发明一般涉及含有增强纤维的粘结性(cementitious)建筑产品,更具体 地,本发明涉及可用于制备具有类木性质的粘结性建筑产品的可挤出粘结性组 合物。
II. 相关技术
一直以来,由树木得到的木材和其它建筑产品是建造建筑物的主要原料。 木材是许多不同建筑材料的来源,因为木材能被切割成各种形状和尺寸,具有 作为建筑材料的总体性能,可以形成许多不同建筑结构。不仅树木可以被切割 为两英寸厚四英寸宽的板材(two-by-fours)、 一英寸厚十英寸宽的板材 (one-by-tens)、胶合板、装饰板等,而且不同的木材容易通过胶水、钉子、螺 钉、螺栓和其它紧固装置连接在一起。木材容易成形和与其它产品组合,产生 所需的结构。
虽然树木是可再生资源,但是一颗树木生长到可用的尺寸需要花费许多年 的时间。因此,树木消失的速度将大于它们生长的速度,至少在世界的局部地 区是这样的。另外,缺乏树木的沙漠或其它地区要么进口木材,要么放弃需要 木材的建筑结构。考虑伐木引起的毁林和其它环境问题,人们尝试由其它材料 如塑料和混凝土生产"木材替代品"。虽然塑料具有一些有利的性质,如可模 塑性和髙拉伸强度,但是它们在压縮强度方面的性质较差,通常来自不可再生 的资源,并且通常被认为其环境友好性比天然产品差。
另一方面,混凝土基本上是非消耗性建筑材料,因为它的组成是普通的粘 土、沙子、岩石和水。混凝土通常包含水凝水泥、水和至少一种集料,其中水 与水泥反应形成水泥浆,该水泥桨将集料粘合在一起。当水凝水泥和水固化(即 水合),使其与集料和其它固体成分粘合在一起时,所得的混凝土具有极高的压縮强度和挠曲模量,但是较之于压縮强度,该材料是拉伸强度较低的易碎材 料,并且几乎没有韧性或挠度。不过,通过加入钢筋或建筑整块结构之类的加 强剂,混凝土可用于建造车道、建筑地基和一般的大的整块结构。
以前曾经尝试生产可替代木材的混凝土,但所得产品的性质不符合要求。 这部分地是因为制造混凝土的传统方法要求混合物在模具中固化,没有得到具 有适合替代木材的韧性或挠曲强度的产品。 一种试图由混凝土制造木材替代品
的尝试包括"哈切克法(Hatschekprocess)",该方法是用于造纸的方法的改进。
在哈切克法中,由高含水浆料(含有高达99%的水)、水凝水泥、集料和纤 维制备建筑产品。该含水浆料具有极高的水/水泥("w/c")比例,可以脱水产生能 固化形成固体建筑产品的组合物。将含水浆料以连续的层施加到多孔圆筒 (drum)上,在后续的层之间脱水。加入纤维以避免固体水泥颗粒随水排出,并 提供一定的强度。当仍然处于湿的未硬化的状态时,从圆筒上取下脱水的材料 (任选是成形的),使其固化。所得产品是层状的。虽然在保持干燥时强度足够 高,但是在暴露于过度的水分中一段时间时,它们往往容易分离或脱层。因为 产品是层状的,组分(尤其是纤维)不是均匀分散的。
使用可水凝的粘合剂制备的其它建筑产品包括石膏墙板和水泥板。石膏墙 板广泛用于建筑工业中,作为结构材料用于墙壁。因为它对湿度特别敏感,所 以通常不适合用于淋浴房和其它具有高湿度的区域。水泥板更能耐受水的影 响,可用作石膏墙板的替代品。墙板通常通过将含水浆料放置在纸片之间制得。 石膏墙板和水泥板都是高度易碎的,这使得它们可以通过刻划和截断来生产所 需尺寸的板。虽然可以将钉子和螺钉插入这类墙板中,但是它们具有较低的钉 子和螺钉保持性。这是因为它们缺乏韧性,这样在钉子和螺钉的点负载下容易 破裂。因此,虽然可以将墙板通过钉子或螺钉钉入底板或金属板中,墙板本身 不是良好的结构材料。事实上,当将工具或其它固定件附着在墙板上时,通常 必需使用莫利铰钉(mollyanchor)或紧墙螺栓,因为钉子或螺钉本身容易从墙板 中拉出。
虽然本发明人之前发明了使用水泥和纤维制造软质的类纸薄片的方法,但 是这类薄片像纸一样是柔软的,可以弯曲、折叠或巻成各种不同的非常像纸的 食品或饮料容器。这类薄片不适合用作建筑材料。首先,这类薄片通过以下方式制得:在数秒或数分钟的成形时间内,在加热的扬基(Yankee)辊轮上对可模 塑的组合物进行快速干燥,得到水凝水泥颗粒,它们仅仅作为填料,流变改性 剂提供大部分(如果不是全部)的粘合力。因为水泥颗粒仅仅作为填料,所以它 们实际上可以用更便宜的碳酸钙填料颗粒代替。
因此,提供一种粘结性组合物和制备类木建筑产品的方法是有利的,该产 品可用作木材产品的替代品,可以在不对高含水桨料进行脱水的情况下制得。 而且,提供可用作木材替代品的粘结性建筑产品是有益的,所述木材包括各种 木建筑产品,例如目前由木材制备的结构性和装饰性产品。
发明概述
本发明涉及可用作木材替代品的粘结性建筑材料。因此,本发明涉及可挤 出粘结性组合物的应用,该组合物可以被挤出或以其它方式成形为类木的建筑 产品,该建筑产品可以用作许多已知的木材产品的替代品。含纤维的粘结性建 筑产品具有与木质建筑产品类似的性质。在一些实施方式中,含纤维的粘结性
建筑产品可以如同木质建筑产品一样被锯切、切割、钻孔、捶打和固定在一起, 下文中将更详细地描述。
普通混凝土通常比木头更致密和更硬,因此更难以让锯子、钉子或螺钉进 入。通常,粘结性建筑材料被普通木锯锯切的能力、被铁锤钉入钉子的能力或 被常规起子旋紧螺钉的能力与硬度有关,而硬度与密度大致成正比(即密度越 低,则硬度通常越低)。在预期要用建筑工业中使用木质产品时常用的工具对 粘结性建筑产品进行锯切、打钉和/或拧螺钉的情况中,粘结性建筑产品通常具 有接近木头的硬度(即比常规的混凝土更软)。引入纤维和流变改性剂有助于产 生比常规混凝土更软的产品。另外,引入大量分散良好的孔隙有助于减小密度, 从而有助于降低硬度。
尽管不是严格意义上硬度的量度,但是已经发现材料的挠曲模量与硬度相 关,因为它与对粘结性建筑产品进行锯切、打钉和/或拧螺钉的能力相关。测得 的普通混凝土的挠曲模量在数百吉帕斯卡(10Upa)的数量级上,经换算约为 1(Tpsi(磅/平方英寸)。相反,木头的挠曲模量约为500,000 psi直到约5,000,000 (约3.5-35吉帕斯卡)。混凝土通常大约比木头硬5-100倍。比硬木更容易进行
锯切、打钉和拧螺钉的软木,如松木,比混凝土最多软100倍,挠曲模量也大 致如此。
在一个实施方式中,本发明包括一种用作木材替代品的粘结性复合产品。 这种产品可包括由水凝水泥、流变改性剂和纤维组成的一种固化的粘结性复合 物。该固化的粘结性复合物的特征如下:能够用木锯手工锯切;挠曲模量约为 200,000 psi至5,000,000 psi;挠曲强度最高达约4,000 psi;优选的密度小于约 1.2克/厘米3,更优选小于约1.15克/厘米3,更优选小于约l.l克/厘米3,最 优选小于约1.05克/厘米3,所述纤维基本上均匀地分布在整个固化的粘结性 组合物中,纤维的浓度优选大于约10干重%。依据本发明制备的建筑产品比 含水泥的类纸产品更为刚硬。因为纤维基本上均匀地分散(即不象哈切克法中 那样层叠),所以建筑产品在暴露于水分时不会分离或脱层。
固化的粘结性组合物依据以下方法制得:将包含约25湿重%至75湿重% 的水、约25湿重%至75湿重%的水凝水泥、约0.25干重%至5干重%的流变 改性剂和约5湿重%的纤维的可挤出粘结性组合物混合。该挤出的组合物的特 征是具有类似粘土的稠度和高屈服应力、宾汉姆(Binghamian)塑料性质和瞬时 定形性(immediate form stability)。在混合后,可以将可挤出的粘结性组合物挤 出形成具有预定的截面积的生坯挤出物。生坯挤出物在挤出时可以有利地定 形,这样能够保持其截面积和形状,不会在挤出后坍塌,从而可以在没有破损 的情况下操作。在挤出后,生坯挤出物内的水凝水泥可以固化,从而形成固化 的粘结性复合物。
依据一个实施方式,在水泥粘合剂水合之前、水合过程中或水合之后,通 过蒸发减少最初用于形成可挤出组合物的水的量。该操作可以通过在烘箱中干 燥来完成,干燥温度通常低于水的沸点,以得到受控制的干燥过程而不会干扰 水泥的水合作用。这种干燥处理至少产生两个益处:(l)可以降低水与水泥的比 例,从而提高水泥浆的强度;(2)除去的水留下孔隙,可以明显降低所得产品的 密度和硬度而不会伴随着强度的下降。
可挤出组合物标称或显示的水/水泥比例最初可以约为0.8-1.2。但是实际 可用于水泥水合的以水为基准计的有效水/水泥比通常低得多。例如,在通过蒸 发除去一部分水后,所得水/水泥比通常约为0.1-0.5,例如优选约为0.2-0.4,
更优选约为0.25-0.35,最优选约为0.3。已经发现,不是所有加入的水可以通 过在145。F(63。C)的烘箱中加热而蒸发除去的,这表明即使在加热时, 一些水 也能够与水泥反应和水合,使得它们成为化学结合水而不是能够蒸发除去的游 离水。该过程不同于使用蒸气固化的过程,在蒸气固化过程中没有水被除去, 也不同于在水的沸点以上加热材料的过程,在该过程中水太快地被除去,以至 于水泥颗粒无法发生明显的水合。
依据本发明的粘结性组合物中使用的纤维可以是大麻纤维、棉纤维、植物 叶或茎纤维、硬木纤维、软木纤维、玻璃纤维、石墨纤维、二氧化硅纤维、陶 瓷纤维、金属纤维、聚合物纤维、聚丙烯纤维和碳纤维中的一种或多种。基本 上均匀地分布在整个固化的粘结性组合物中的纤维的量优选大于约15干重%, 更优选大于约20干重%。 一些纤维,例如木纤维或植物纤维,对水具有较高 的亲和力,能够吸收大量的水。这意味着有一些加入到粘结性组合物中使其变 得可挤出的水可能与纤维结合在一起,从而减小了有效的水/水泥比,这是因为 与纤维结合的水在水泥粘合剂发生水合时不容易得到利用。
依据本发明的粘结性组合物中使用的水凝水泥粘合剂可以是以下所列中 的一种或多种:波特兰水泥、MDF水泥、DSP水泥、登斯特类(Densit-type)水 泥、派蒙特(Pyrament)类水泥、铝酸钙水泥、灰泥、硅酸盐水泥、石膏水泥、 磷酸盐水泥、高铝水泥、微细(micro fine)水泥、矿渣水泥、氧氯化镁水泥和它 们的组合。水泥粘合剂对建筑产品的总粘合强度(即与由流变改性剂提供的粘 合强度的总和)的贡献至少约50%。较佳地,水凝水泥对总粘合强度的贡献至 少约70%,更优选至少约80%,最优选至少约90%。因为该水凝水泥粘合剂 对粘合材料的总强度贡献很大,所以与主要使用水凝水泥作为填料(即加热到 150C以上,通过蒸发快速除去全部或大部分水)的类似于纸的产品相比,强度 明显更高,且挠曲刚性明显更高。
流变改性剂可以是以下所列中的一种或多种:多糖,蛋白质,纤维素,淀 粉如支链淀粉(amylpectin)、直链淀粉(amulose)、海胶(seagel)、乙酸淀粉、淀 粉羟基醚、离子性淀粉、长链烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸淀粉、二醛淀粉, 纤维素醚如甲基羟乙基纤维素、羟甲基乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维 素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素,以及粘土。流变改性剂在粘
结性组合物中的含量优选约为0.25重量%至5重量%,更优选约为0.5重量% 至4重量%,最优选约为1重量%至3重量%。如同纤维,流变改性剂可以与 水结合,从而与基于实际加入的水量而不是水合可利用的水量的标称比例相 比,有效的水/水泥比减小。在流变改性剂用作粘合剂时,它们对总粘合力的贡 献通常小于约50%。
任选地,可以包含约0.01干重%至15干重X的促凝剂(set accelerator), 其中促凝剂可以是以下所列中的一种或多种:Na2OH、 KC03、 KOH、 NaOH、 CaCl2、 C02、氯化镁、三乙醇胺、铝酸盐、HC1的无机盐、HN03的无机盐、 &804的无机盐、水合硅酸钙(C-S-H)和它们的组合。促凝剂尤其可用于在操作 中需要快速强度的情况中和/或一部分水在初始水合过程中蒸发除去的情况中。
还可以包含聚集材料,该物质是以下所列中的一种或多种:沙、白云石、 砂砾、岩石、玄武岩、花岗岩、石灰石、砂石、玻璃珠、气凝胶、珍珠岩、蛭 石、页状剥落岩石(exfoliatedrock)、干凝胶、云母、粘土、合成粘土、氧化铝、 二氧化硅、飞灰、硅粉(silica fume)、片状氧化铝(tabular alumina)、高岭土、玻 璃微球、陶瓷球、二水合石膏、碳酸钙、铝酸钙和它们的组合。
在一个实施方式中,可以用手锤将10d钉子锤入固化的粘结性复合物。固 化的粘结性复合物对于10d钉子的拉出阻力(pulloutresistance)至少约为25磅力 /英寸(lbf/in),优选对于10d钉子至少约为50磅力/英寸。另外,固化的粘结性 复合物对于螺钉的拉出阻力至少约为300磅力/英寸,优选对于螺钉至少约为 500磅力/英寸。拉出阻力通常与粘结性复合物中纤维的量有关(即在其它条件 相同的情况下,拉出阻力随着纤维含量增加而增加)。纤维产生较大的局部断 裂能和韧性,从而可以阻止在钉子或螺钉形成的洞中或周围形成裂缝。其结果 是反弹效应,其中基质通过摩擦力保持住钉子,或者基质通过摩擦力和机械力 保持住螺钉。
在一个实施方式中,制备粘结性复合物的方法包括在至少一种选自下组的 加强构件周围挤出可挤出的粘结性组合物:钢筋、金属丝、网和织物,这样至 少部分地将加强构件包封在生坯挤出物中。
在一个实施方式中,制备粘结性复合产品的方法可包括以下步骤:挤出形
状稳定的(form-stable)的具有至少一个连续孔洞的生坯挤出物;将钢筋和粘合剂
插入该连续孔洞中,同时粘结性复合物处于形状稳定的生坯状态或者至少部分 地固化;用粘合剂将钢筋粘合到连续孔洞的表面上。任选地,将粘合剂施加到 钢筋上,然后再插入钢筋。
在一个实施方式中,制备粘结性复合产品的方法可包括:将粘结性复合物 构建为建筑产品,从而成为木材建筑产品的替代品。这样,建筑产品可以被制 造成选自下组的形状:杆、棒、管子、圆柱体、板、工字梁、电杆(utilitypole)、 装饰板(trimboard)、两英寸厚四英寸宽的板材、 一英寸厚十英寸宽的板材、面 板(panel)、平板、屋瓦和空心板。所述建筑产品通常使用包括挤出在内的方法 制造,但是该方法还可以包括一个或多个中间或精加工步骤。中间步骤通常在 组合物处于生坯、未固化的状态时进行,而精加工步骤通常在材料已经固化或 硬化后进行。
除非破坏或削弱其木质结构,否则木材不会发生明显的软化。与木材不同, 混凝土在固化之前是塑性的,可以进行模塑。由此制造的建筑产品可以在生坯 状态时再成形(即成曲形或弯曲),从而产生通常用实木很难或无法得到的形状。 对建筑产品的表面或粘结性基质可以进行处理,可以通过使用防水剂处理达到 防水的效果,这是比木材优越的另一点,所述防水剂例如硅垸、硅氧烷、乳胶 和混凝土工业中已知的其它防水剂。可以将这类材料混入和/或施涂到粘结性建 筑产品的表面。
建筑产品可以是实心的,也可以是空心的。通过围绕实心心轴挤出提供连 续的孔洞,从而产生不连续结构,可以生产轻质建筑产品。 一个或多个这种孔 洞可用钢筋增强物填充(例如用环氧树脂或其它粘合剂粘合),它们可以提供电 线的通道,或者能够用来通过螺钉旋进建筑产品,就象预钻的孔那样。建筑产 品可包括复杂的挤出结构。它们实际上可以具有任何尺寸或截面形状。它们可 以成形为大的片(例如通过辊轮挤出)或块(例如通过大模口),然后磨成木头那 样的较小尺寸。
在一个实施方式中,制备粘结性复合产品的方法包括通过至少一种选自下
组的方法处理形状稳定的生坯挤出物和/固化的粘结性复合物:弯曲、冲压
(stamping)、冲击成型(impact molding)、切割、锯切、砂磨、研磨、织构化、 刨削、抛光、磨光、预钻孔(pre-drillingholes)、上漆和着色。
在一个实施方式中,制备粘结性复合产品的方法可包括使从建筑产品主体 上切割下来(例如,通过模冲)的小片生坯挤出物的一部分再循环,其中再循环 包括将小片生坯挤出物与可挤出的粘结性组合物结合在一起。
在一个实施方式中,固化水凝水泥的方法可包括热固化或在高压釜中处理。
在一个实施方式中,挤出可以通过模口进行。或者,挤出可以通过辊轮-挤出操作进行。
本发明的这些和其它实施方式和特征通过以下说明和所附权利要求将变 得更清楚,或者可以通过如下所述实施本发明而领会。
附图简要说明
为了进一步说明本发明的上述和其它优点和特征,通过参考附图所示的具 体实施方式对本发明进行更具体的描述。应理解,这些附图仅仅显示了本发明 的典型实施方式,因此,不应认为限制了本发明的范围。利用附图可以更具体 和详细地描述和解释本发明,其中:
图1A是说明制造粘结性建筑产品的挤出方法的一个实施方式的示意图; 图1B是说明用于制造粘结性建筑产品的挤出模的一个实施方式的示意 图,其中所述挤出模具有贯穿该模的连续孔洞;
图1C是说明挤出的粘结性建筑产品的截面区域的实施方式的透视图; 图2是说明用于制备粘结性建筑产品的辊轮挤出方法的实施方式的示意
图;
图3A-D是说明用结构增强元件共挤出粘结性建筑产品的实施方式的透视
图;
图4是说明用于结构性增强粘结性建筑产品的方法的实施方式的示意图;
图5A是说明现有技术的混凝土和插入其中的钉子的透视图;
图5B是说明粘结性建筑产品和插入其中的钉子的实施方式的透视图;
图6A是图4的纵向剖视图;
图6B是图6A的中间(mid-level)截面图;
图7A是图5的纵向剖视图;图7B是图7A的中间截面图;
图8是木材、粘结性建筑产品的一个实施方式、钢筋增强的粘结性建筑产
品的一个实施方式的挠曲强度的图;
图9是粘结性建筑产品的一个实施方式的拉伸强度的图;和
图10是通过压縮力移动(displacement)木头和粘结性建筑产品的一个实施
方式的图。
优选实施方式的详述 一般地,本发明涉及粘结性组合物,制备该组合物和具有类似于木建筑产 品的性质的粘结性建筑产品的方法。文中所用的术语仅仅是为了描述具体实施 方式的目的,不用来起限制作用。 I.一般定义
术语"多组分"指纤维增强的粘结性组合物和由该组合物制备的挤出复合 物,它们通常包含三种或更多种化学或物理上独立的物质或相。例如,这些可 挤出的组合物和得到的建筑产品可包含流变改性剂、水凝水泥、其它可水凝的 物质、促凝剂、纤维、无机聚集材料、有机聚集材料、分散剂、水和其它液体 之类的组分。这么多类物质中的每一类都赋予由此制备的挤出混合物和最终的 制品一种或多种独特的性质。在这些种类中,还可以包含能赋予挤出制品不同 但互补的性质的不同的组分。
术语"可水凝的组合物"和"粘结性组合物"指含有可水凝粘合剂和水以 及其它组分的许多组合物和物质,而不考虑水合或固化已经进行的程度。因此, 粘结性材料包括生坯状态(green state)的水凝浆或可水凝的组合物(即未硬化 的、软的或可模塑的),以及硬化的或凝固的粘结性建筑产品。
术语"均一的"指组合物被均匀地混合,使得至少两种随机的组合物样品 具有大致相同或基本相同的组分量、浓度和分布。
术语"水凝水泥"、"可水凝的粘合剂"、"水凝粘合剂"或"水泥"指 粘结性或可水凝的组合物中的组分或组分的组合,即无机粘合剂,例如波特兰 水泥、飞灰和石膏,它们在暴露于水后硬化和固化。这些水凝水泥通过与水发 生化学反应提高了机械性质如硬度、压縮强度、拉伸强度、挠曲强度和组分表面粘结性(例如集料粘结成水泥)。
术语"水凝浆"或"水泥浆"指处于生坯状态的水凝水泥和水的混合物以 及由该水凝粘合剂水合得到的硬化的浆料。这样,在可水凝的组合物中,包括 水泥浆粘合剂以及单独的固体物质,例如纤维、水泥颗粒、集料等。
术语"纤维"包括天然纤维和人造纤维。将纵横比通常至少约为10:1的 纤维加入到可挤出的粘结性组合物中,以提高所得的挤出复合物或完成的建筑 产品的伸长率、挠度、韧性和断裂能,以及挠曲强度和拉伸强度。纤维降低了 由此生产的生坯挤出物、挤出的制品和硬化的或固化的制品在操作、加工和固 化过程由于向其施加的力而断裂或破裂的可能性。而且,纤维可以为粘结性建 筑产品提供类似木材的性质,例如钉子保持力、螺钉保持力、拉出阻力和能够 通过机械或手锯进行锯切的能力,和/或用木钻钻头钻孔的能力。纤维能够吸收 水,减小水/水泥的有效比。
术语"纤维增强的"指纤维增强的粘结性组合物,该组合物包含纤维以提 供一些结构增强作用,从而提高由此生产的生坯挤出物、挤出制品和硬化的或 固化的复合物以及建筑产品的机械性质。另外,关键词是"增强的",用来明 确地区别本发明的可挤出的粘结性组合物、生坯挤出物和固化的建筑产品与常 规的可固化组合物和粘结性制品。纤维主要用作增强组分,特别是增强建筑产 品的拉伸强度、挠性和韧性,以及增强在其上切割或形成的任何表面。因为它 们基本上是均匀分散的,该建筑产品不会象使用哈切克法制备的产品一样在暴 露于水分时发生分离或剥落。
术语"机械性质"包括一种性质、变量或参数,可用于识别或表征物质、 组合物或制造的制品的机械强度。因此,机械性质可包括以下值:断裂或破裂 前的伸长率、挠度或压縮性,破裂前的应力和/或应变,拉伸强度、压縮强度、 杨氏模量、劲度、硬度、变形性、阻力、拉出阻力等。
术语"挤出物"、"挤出形状"或"挤出制品"旨在包括任何已知的或未 来可能的使用本发明的可挤出组合物和方法挤出的制品的形状。例如挤出复合 物可以制备成杆、棒、管子、圆柱体、板、工字梁、电杆(如电线杆、电话线 杆、天线杆、电缆杆等)、两英寸厚四英寸宽的板材、 一英寸厚十英寸宽的板 材、平板、其它传统的木产品、屋瓦、空心板和钢筋增强的制品。另外,挤出
建筑产品可首先作为"粗略的形状"挤出,然后成形、研磨或精制为加工制品, 它们包括在本发明的术语所涵盖的范围内。例如,厚板或大块板(例如16X16) 可以被切割或研磨成多个两英寸厚四英寸宽的板材。
术语"挤出"可包括材料通过一个开口或通过具有特定尺寸的区域进行加 工或压制以使材料的形状与该开口或区域一致的方法。因此,挤出机通过模口 压制材料是挤出的一种形式。或者,包括在一套辊轮之间挤压组合物的辊轮挤 出是挤出的另一种形式。关于辊轮挤出的更详细的描述见图2。在任何情况中, 挤出指一种在不需要切割、研磨或锯切等操作的情况下使可模塑的组合物成形 的方法,通常包括通过具有预定的截面区域的开口挤压材料或使材料通过该开 □。
术语"水合的"或"固化的"指水凝反应进行的程度,该程度足以产生已 经基本获得其可能或最大的强度的硬化的粘结性建筑产品。然而,粘结性组合 物或挤出的建筑产品在它们己经获得相当高的硬度和基本上最大的强度后很 久仍然可能继续水合或固化。
术语"生坯的"、"生坯材料"、"生坯挤出物"或"生坯状态"指粘结 性组合物的一种状态,该状态的粘结性组合物还没有基本获得其最终的强度; 但是"生坯状态"表示粘结性组合物具有足够的粘结性,可以在水合或固化之 前保持挤出的形状。因此,在硬化或固化在很大程度上进行之前,新鲜挤出的 由水凝水泥和水构成的挤出物应被认为是"生坯"。生坯状态不需要根据固化 或硬化已经进行的程度严格划分,但是应该理解为是组合物在基本固化之前的 状态。因此,粘结性组合物在挤出之后和基本固化之前是处于生坯状态。
术语"形状稳定的"指挤出后立即出现的生坯挤出物的状况,其特征是挤
出物具有稳定的结构,在其自身重量下不会变形。因此,形状稳定的生坯挤出
物可以在其操作和进一步加工过程中保持其形状。
术语"复合物"指可由独立的组分如纤维、流变改性剂、水泥、集料、促 凝剂等制成的形状稳定的组合物。这样,复合物随着生坯挤出物硬度或形状稳
定性的增加而形成,并且可以制备成建筑产品。
术语"干重"指不存在水或其它等同的溶剂或水合反应物的组合物。例如, 当以干重百分含量表示相对浓度时,相对浓度是在好像无水的情况下计算的。
因此,干重是排除水的。
术语"湿重"指存在由于水引起的湿含量的组合物。例如,组分的湿重的 相对浓度是根据包括水和所有其它组成组分的总重量测量的。
术语"钉子接受性"是指将钉子锤打到粘结性建筑产品中的难易程度。钉 子接受性描述为如下定义的数值范围:1表示钉子很容易锤打到建筑产品中而 没有弯曲;2表示建筑产品具有较高的硬度,因此钉子可以锤打进入并且无弯 曲,但是需要较高的技能和基本上向下的压力以防止弯曲;3表示建筑产品具 有很高的硬度,使用常规的锤打作用时,钉子通常弯曲或变形(但是如果使用
具有高冲击力的常规钉枪,则建筑产品可以接受直钉(straightnail))。
文中所用的术语"拉出阻力"指将紧固件(例如钉子或螺钉)从基材(例如木 材、混凝土和本发明的粘结性建筑产品)拔出所需的力或压力。而且,拉出阻 力可以通过将嵌入到固化的粘结性复合物中1英寸的10d(例如IO分钉)钉拔出 所需的力计算。在其它条件不变的情况下,拉出阻力与纤维含量成正比。
文中所用的术语"紧固件"指用于在插入基材时在基材内形成孔洞的钉子、 螺钉、螺栓等。这种插入动作可通过锤打、旋拧、冲击等操作来完成。另外, 紧固件可用于通过在紧固件插入各元件中时形成的孔洞将一个元件与另一个 元件紧固在一起。
本发明的建筑产品通常可使用普通木钻钻头钻孔,并且/或者使用普通木 锯进行锯切,而不象普通的混凝土产品需要砖石钻头(masonry bit)和锯条操作。 鉴于上述定义,以下讨论陈述了本发明的实施方式的特征。
II.用于制备挤出的建筑产品的组合物
依据本发明用于制备挤出的建筑产品的可挤出粘结性组合物包括水、水凝 水泥、纤维、流变改性剂和任选的促凝剂和/或集料。将粘结性建筑产品调配为 与普通混凝土相比具有更低的硬度和压縮强度,并且具有较高的挠性、软度、 伸长率、韧性和挠度,以更好地模仿真实木材的性质。通常,本发明的粘结性 组合物的拉伸强度与压縮强度的比值比常规混凝土高得多。
而且,可挤出的粘结性组合物和由此制备的挤出的建筑产品具有一些组 分,这些组分与别处讨论的其它多组分组合物中的组分基本相同。因此,这类多组分组合物和混合物的各组分以及用于由此制造挤出制品和压延制品的方
法的一些方面的补充信息可以参见美国专利第5,508,072、5,549,859、5,580,409、 5,631,097和5,626,954号以及美国专利申请第60/627,563号,这些文献的内容 通过参考结合于此。
但是,应理解,与使用水凝水泥制造的类似于纸的片状产品相比,本发明 的建筑产品具有明显更高的强度和挠曲劲度,但是这些片状产品使用加热到远 高于水的沸点的温度(例如150-30(TC)的扬基(Yankee)辊轮,它们可以在数秒或 数分钟内完全干燥。水的快速蒸发会干扰水凝水泥的水合,从而使其转化为颗 粒状填料而不是粘合剂。将水的蒸发控制在低于水的沸点的温度下(例如 100-175。F或约40-80。C)进行数天(至少约2天),除去过量的水,同时又保持水 凝水泥粘合剂的水合。依据本发明的建筑产品与使用水泥制备的类似纸的片状 产品的区别就如同两英寸厚四英寸宽的板材和其它木建筑产品与普通树纸的 区别。
在一个实施方式中,结合于本说明书的参考文献中所描述的压延设备和方 法可用于本发明描述的组合物。但是,压延机之间的钳子的距离可以调节,以
生产尺寸适合用作粘结性建筑产品的板或其它产品(即至少约1/8英寸,优选至 少为1/4英寸,更优选至少为1/2英寸,最优选至少为1英寸)(至少约为2毫 米,优选至少约为5毫米,更优选至少约为1.25厘米,最优选至少约为2.5厘 米)。例如,美国专利第5,626,954号中描述的方法可以经过调整用于压延较大 的材料,从而产生类木板,例如两英寸厚四英寸宽的板材、 一英寸厚十英寸宽 的板材等。此外,压延方法的益处可用于制备任何长度的类木板,例如由实木 基本上不可能得到的长度。这使得本发明的类木板可以被制造成具有特定的截 面积和长度,例如长度为8英寸8英寸、40英尺、60英尺和80英尺。
A.水凝水泥
可挤出的粘结性组合物和粘结性建筑产品包含一种或多种类型的水凝水 泥。如下所述,虽然流变改性剂对可挤出的组合物和生坯挤出物的强度起主要 作用,但是水凝水泥对固化或水合开始后粘结性复合物或建筑产品的强度起主 要作用。在结合于本说明书的参考文献中可以找到整个制造过程中和最终的纤维增强建筑产品中的水凝水泥以及相关性质和反应的例子。例如,水凝水泥可 以是白水泥、灰水泥、铝酸盐水泥、I-V类水泥等。
可挤出的组合物可包含不同量的水凝水泥。通常,在可挤出的组合物中, 水凝水泥的含量以考虑存在水的湿百分含量的形式表示(例如湿重%或湿体积 %)。这样,以可挤出的组合物的重量为基准计,水凝水泥的含量约为25湿重
%至75湿重%,更优选约为35湿重%至65湿重%,最优选约为40湿重%至 60湿重%。
简而言之,在挤出产品中,水凝水泥通过与水反应形成水泥浆或水泥凝胶, 通过使用促凝剂可以大大提高该反应的速率,通过高浓度的纤维调节粘结性建 筑产品的强度和物理性质。通常,在固化的粘结性复合物中水凝水泥的含量以 干百分含量的形式表示(例如干重%或干体积%)。水凝水泥的含量可以约为40 干重%至95干重%,更优选约为50干重%至80干重%,最优选约为60干重 %至75干重%。应该认识到,根据需要并且取决于其它成分, 一些产品可以 使用更多或更少的水凝水泥。
水凝水泥,更具体地通过与水反应或水合形成的水泥浆或水凝浆,通常对 本发明的建筑产品的全部粘合强度起至少约50%的作用,优选至少约70%, 更优选至少约80%,最优选至少约90%。这是保持水与水泥较低的有效比的 直接结果(例如,通过以下一种或多种措施实现:通过早期受控加热以缓慢蒸 发除去一部分水,以及/或者通过纤维和/或流变改性剂吸收水)。
B氹
在一个实施方式中,在可挤出组合物中水的用量可以较高,以提高混合的 速率、可挤出性、固化速率和/或最终挤出产品的孔隙率。虽然加入更多的水会 减小压縮强度,但是为了产生可以如木材一样锯切、砂磨、打钉、拧螺钉和以 其它方式使用或作为木材的替代品的产品,这可能是有利的副作用。另外,可 挤出组合物或挤出物中高浓度的水可通过蒸发或加热减少。当水从生坯挤出物 中蒸发时,可以同时提高孔隙率。这与典型的混凝土组合物和方法不同,在后 者中提高孔隙率会降低生坯强度,反之亦然。
因此,本发明描述的各种混合物中水的量可以在很宽的范围内变化。例如,
在可挤出组合物和生坯挤出物中水的含量可以约为25湿重%至75湿重%,更 优选约为35湿重%至65湿重%,最优选约为40湿重%至60湿重%。另一方 面,固化的复合物或硬化的建筑产品中游离水的含量可以小于10湿重。%,更 优选小于约5湿重%,最优选小于约2湿重%;但是,其它水可与流变改性剂、 纤维或集料结合。
在快速反应阶段中,挤出物中水的量应该足以用于固化或水合,从而提供 本发明所述的最终性质。然而,水与水泥较低的比例(即w/c)可以提高最终的 粘结性建筑产品的强度。因此,实际上或名义上水与水泥的比值通常最初约为 0.75至1.2。在一些情况中,实际上或名义上水与水泥的比值应该大于1.5或 1.75,从而产生具有极高的孔隙率和/或减小的硬度和提高的锯切性、受钉性和 /或受螺钉性的建筑产品。
水与水泥的比例影响水凝水泥粘合剂最终的强度。通过蒸发控制性地除去 水(例如,在数天内,例如至少约2天)使水与水泥的比例减小,不仅可以提高 短期生坯强度,而且能够提高水泥粘合剂的长期强度。另外,水可用于为最终 产品提供孔隙,通过在形成过程中存在水然后快速除去一部分水来实现。水的 快速除去可以在最终的产品中产生空洞,从而提高孔隙率。而且,这样可以减 少水的量,提高粘合剂的强度,提供水与粘合剂的恰当浓度比。在受控的加热 蒸发后,水与水泥的比值优选小于约0.5(即约0.1-0.5,优选约0.2-0.4,更优选 约0.25-0.35,最优选约为0.3)。
还可以选择水的量,以产生具有所需密度的建筑产品。因为本发明的粘结 性建筑产品的锯切、受钉或受螺钉的能力与密度有关(即密度越低,越容易使 用普通木材加工工具锯切复合物,将钉子和/或螺钉钉入复合物中),所以可以 对水的量加以选择,以产生具有所需的孔隙率水平的产品。通常,增加在固化 之前、固化之中或固化之后通过蒸发除去的水的量,可以减小最终固化的建筑 产品的密度。
在建筑产品需要具有类似于木材的性质的情况中,优选密度小于约1.2 克/厘米3,更优选小于约1.15克/厘米3,更优选小于约1.1克/厘米3,最优
选小于约1.05克/厘米3。
除了具有类似于木材的性质从而可以使用常规的木材加工工具进行锯切、
打钉和拧螺钉外,依据本发明的建筑材料可以使用刳刨机和刨床加工。 C.纤维
与常规混凝土组合物相比,可挤出的组合物和挤出的建筑产品包含较高浓 度的纤维。而且,纤维通常基本上均匀地分布在全部粘结性组合物中,以使纤 维产生的有益效果最大化。含有纤维是为了对可挤出的组合物、生坯挤出物和 粘结性建筑产品提供结构增强作用。纤维还可以通过提供反弹效应、提供微级
(micro level)韧性、防止在钉子或螺钉形成的孔洞周围形成微破裂或严重故障而 保持住钉子和螺钉。可吸收大部分水的纤维(例如木材、植物或其它纤维素基 纤维)可用于减小水/水泥有效比(即以实际可用于水泥水合的水为基准)。
为了得到特定的性质,可以使用各种类型的纤维。例如,粘结性组合物可 包括从大麻、棉花、植物叶子或茎、硬木、软木等提取的天然有机纤维;由有 机聚合物制备的纤维,其例子包括聚酯尼龙(即聚酰胺)、聚乙烯醇(PVA)、聚 乙烯和聚丙烯;和/或无机纤维,其例子包括玻璃、石墨、二氧化硅、硅酸盐、 使用硼砂使其具有耐碱性的微玻璃、陶瓷、碳纤维、碳化物、金属材料等。优 选的纤维例如包括玻璃纤维、硅灰石(woolastanite)、蕉麻、甘蔗渣、木纤维(例 如软松木、美国长叶松、冷杉和桉树)、棉花、氮化硅、碳化硅、氮化硅、碳 化鹆和凯夫拉尔(Kevlar);但是,可以使用其它类型的纤维。
用于制备粘结性组合物的纤维可具有较高的长宽比(或"纵横比"),这是 因为较长、较窄的纤维通常使最终的建筑产品每单位重量的强度更高。纤维的 平均纵横比至少约为10:1,优选至少约为50:1,更优选至少约为100: 1,最优 选大于约200:1。
在一个实施方式中,纤维可以各种长度使用,例如约0.1-2.5厘米,更优 选约为0.2-2厘米,最优选约为0.3-1.5厘米。在一个实施方式中,使用的纤维 长度可以小于约5毫米,更优选小于约1.5毫米,最优选小于约l毫米。
在一个实施方式中,可以将极长或连续的纤维混入粘结性组合物中。文中 所用的"长纤维"是指长度大于约2.5厘米的细长的合成纤维。这样,连续纤 维可以约2.5厘米至10厘米、更优选约3厘米至8厘米、最优选约4厘米至5 厘米的长度存在。在可挤出的粘结性组合物中,纤维的浓度可以在宽范围内变化,以对挤出 的组合物和最终的产品提供各种不同的性质。通常,可挤出的组合物中纤维的
含量约为2湿重%至50湿重%,更优选约为5湿重%至40湿重%,更优选约 为8湿重%至30湿重%,最优选约为10湿重%至25湿重%。
在固化的粘结性组合物中纤维的浓度可以约为3干重%至65干重%,更 优选约为5干重%至50干重%,更优选约为8干重%至40干重%,最优选约 为10干重%至30干重%。
在另一个实施方式中,纤维的含量大于约10干体积%,优选大于约15 干体积%,更优选大于约20干体积%,更优选大于约25干体积%,最优选大 于约30干体积%。
另外,组合物中各种类型的纤维可不同。因此,固化的粘结性组合物中 PVA含量最高达约5干重%,更优选约1干重。%至4干重%,最优选约为2 干重%至3.25干重°%。在固化的粘结性组合物中,软部(soft)和/或木材的含量 可以如上关于普通纤维所述的,或者最高达约10干重%,更优选最高达约5 干重%,最优选高达约3.5干重%。固化的粘结性组合物中,报纸纤维的含量 可以如上关于普通纤维所述的,或者最高达约35干重%,更优选约为IO干重 %至30干重%,最优选约为15干重%至25干重%。
在一个实施方式中,可以根据由粘结性建筑产品构成的最终产品所需的结 构性质选择纤维的类型,其中可优选包含致密的合成纤维而不是轻质天然纤 维,或者反之。通常,天然纤维或木纤维的比重约为0.4(对于樱桃木纤维)至 0.7(对于桦木或桃花心木)。另一方面,合成纤维的比重可以约为l(对于聚氨酯 纤维),约为1.5(对于凯夫拉尔纤维),约为2(对于石墨和石英玻璃),约为3.2(对 于碳化硅和氮化硅),约为7-9(对于大部分金属),约为8(对于不锈钢纤维),约 为5.7(对于氧化锆纤维),至约为15(对于碳化钨纤维)。这样,天然纤维的密度 往往小于l,合成纤维的密度往往约为1-15。
在一个实施方式中,各种不同密度的纤维可以一起用在粘结性组合物中。 例如,有益的是将樱桃木纤维与碳化二氧化硅纤维的性质结合在一起。因此, 混合的天然/合成纤维体系可以约10-0.1、更优选约6-0.2、更优选约5-0.25、最 优选约4-0.5的比例使用。在一个实施方式中,常规纤维或长纤维的混合物(例如松木、冷杉或其它
天然纤维)可与微纤维(例如硅灰石(woolastinite)或微玻璃纤维)混合,提供独特 的性质,包括提高的韧性、挠性和挠曲强度,较大和较小的纤维在粘结性基质 中的不同位置发挥作用。
根据以上所述,纤维以较高的量加入,以产生具有提高的拉伸强度、伸长 率、挠度、变形性和挠性的粘结性建筑产品。例如,高含量的纤维产生一种粘 结性建筑产品,该产品可以有紧固件插入在其中,具有抵抗拔出的拉出阻力。 纤维对粘结性建筑产品象木头一样被锯切、拧入螺钉、砂磨和抛光的能力有利, 或者纤维的绒毛可以通过抛光暴露,从而产生绒毛状或织物状表面。
另外,可挤出的粘结性组合物和固化的粘结性组合物可包括锯屑。虽然锯 屑可以认为是纤维性的,但是锯屑通常是由许多纤维与木质素或其它天然聚集 材料保持在一起而构成的。该纤维为可挤出的粘结性组合物或固化的粘结性组 合物提供的性质与真实纤维提供的性质略有不同。在一些情况中,锯屑可以用 作填料。锯屑可以作为副产物从锯木厂和对木材或木产品进行切割或研磨的其
它设施得到。可挤出的粘结性组合物可包含的锯屑的量最高达10湿重%,优 选最高达15湿重%,更优选最高达20湿重%,最优选约为10湿重%至20湿 重%。因此,固化的粘结性组合物中可包含的锯屑的量最高达12干重%,优 选最高达18干重%,更优选最高达25干重%,最优选最高约12干重%至20 干重%。
D.流变改性剂
在本发明的优选的实施方式中,可挤出的粘结性组合物和粘结性建筑产品 包含流变改性剂。可以将流变改性剂与水和纤维混合,有助于纤维基本均匀地 (或均一地)分布在粘结性组合物中。另外,流变改性剂可赋予挤出物形状稳定 性。这部分地是因为流变改性剂在组合物处于生坯状态时作为粘合剂提高了早 期生坯的强度,使得它可以在不必使用模具或其它保持形状的装置的情况下操 作或加工。流变改性剂有助于控制孔隙率(即当水通过蒸发除去时,产生均匀 分布的孔洞)。此外,流变改性剂可以使固化的复合物的韧性和挠性提高,结 果增强了挠度性质。因此,流变改性剂与其它组成组分一起作用,以实现变形
性、挠性、弯曲性、压縮性、韧性和/或弹性更佳的粘结性建筑产品。
例如,流变改性剂的类型、分子量、支化程度、量和分布的不同会影响可 挤出的组合物、生坯挤出物和粘结性建筑产品的性质。这样,流变改性剂的类 型可以是任何多糖、蛋白质物质和/或具有或能提供文中所述的流变性质的合成 有机材料。 一些合适的多糖特别是纤维素醚的例子包括甲基羟基乙基纤维素、 羟甲基乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素 和羟乙基丙基纤维素,淀粉如支链淀粉、直链淀粉、淀粉乙酸酯、淀粉羟乙基 醚、离子淀粉、长链烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸酯淀粉和二醛淀粉,多糖 胶如海胶、海藻酸、藻蓝素、琼脂、阿拉伯胶、瓜尔胶、豆角胶、卡拉牙胶、 西黄蓍胶等。 一些蛋白质物质的例子包括胶原、酪蛋白、生物高分子、生物聚 酯等。可赋予流变改性性质的合成有机材料的例子包括石油基聚合物(例如聚 乙烯、聚丙烯)、乳胶(例如苯乙烯-丁二烯)和可生物降解的聚合物(例如脂族聚 酯、多羟基垸酸盐、聚乳酸、聚己酸内酯)、聚氯乙烯、聚乙烯醇和聚乙酸乙 烯酯。粘土也可以用作流变改性剂以促进纤维分散和/或为生坯挤出组合物提供 形状稳定性。
在可挤出的组合物和粘结性建筑产品中,流变改性剂的量可以根据流变改 性剂的类型、分子量和/或与其它组成组分的相互作用从低浓度变化到高浓度。 例如,在可挤出的粘结性组合物中,流变改性剂的含量可以约为0.1湿重%至
10湿重%,优选约为0.25湿重%至5湿重%,更优选约为0.5湿重%至5湿重 %,最优选约为1湿重%至3湿重%。在固化的粘结性组合物中,流变改性剂 的含量约为0.1干重%至20干重%,更优选约为0.3干重%至10干重%,更 优选约为0.75干重%至8干重%,最优选约为1.5干重%至5干重%。
另外,合成有机材料(通常是与流变改性剂一起使用的增塑剂)的例子包括 聚乙烯吡咯垸酮、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯甲基醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸 盐、聚乙烯丙烯酸、聚乙烯丙烯酸盐、聚丙烯酰胺、环氧乙烷聚合物、聚乳酸、 合成粘土、苯乙烯-丁二烯共聚物、乳胶、它们的共聚物、它们的混合物等等。 例如,增塑剂在组合物中的量为无增塑剂至约40%干重的增塑剂,更优选约l 干重%至35干重%的增塑剂,更优选约2干重%至30干重%的增塑剂,最优 选约5干重%至25干重%的增塑剂。
流变改性剂对于本发明建筑产品的总粘合强度的贡献通常小于50%。但 是,通过减小水/水泥的有效比,流变改性剂可间接地提高水泥浆的强度。通过 流变改性剂结合的水通常不容易用于水凝水泥粘合物的水合,从而减少了可用 于水泥水合的总水量。
E.填料
在一个实施方式中,可挤出的组合物、生坯挤出物和固化的粘结性复合物 可包含填料。或者,也有填料被特别排除的情况。如果使用填料,则填料的含 量较低,主要用于降低挤出产品的成本。因为需要获得具有木材性质的类似木 材的建筑材料形式的挤出产品,所以应该对填料加以选择,使得产品不会太硬, 难以加工。填料的例子包括膨胀粘土、珍珠岩、蛭石、高岭土、硅灰石、硅藻
土、石灰石、塑料球、玻璃球、粒状橡胶、粒状塑料、鳞片状(exfoliated)蛭石、 滑石(talk)、云母,更优选的是粗砂,因为它们能减小粘结性建筑产品的重量和 密度。 一些填料如蛭石和塑料球具有弹性,可提供弹性反弹,提供对紧固件更 佳的抓握强度。其它填料如珍珠岩和玻璃球是易碎的,在拽拉紧固件时会使它 们破碎,从而提高或提供了阻挡拉出的摩擦力。可用于粘结性组合物的填料的 类型和用量的其它信息可以在结合于本说明书的参考文献中获得。鳞片状蛭 石、滑石和云母之类的填料可以是薄片形状的,可以通过挤出机在生坯挤出物 中纵向排列。
在一个实施方式中,可挤出的粘结性组合物包含的填料的量可以在很宽的 范围内变化。具体地,填料的含量可各自独立地小于约10湿重%,优选小于 约7湿重%,更优选小于约3湿重%,最优选约为2湿重%至12湿重%。
在一个实施方式中,固化的粘结性组合物包含的填料的量可以在很宽的范 围内变化。具体地,当使用填料时,填料的含量可以各自独立地小于约15干 重%,优选小于约10干重%,更优选小于约5干重%,最优选约为3干重% 至15干重% 。在一些情况中,石灰石之类的填料的含量最高可达约70干重Q^ 。 例如,当固化的粘结性组合物中包含蛭石时,蛭石的含量可以约为2干重%至 20干重%,优选约为3干重%至16干重%。F.其它物质
在一个实施方式中,可挤出的组合物、生坯挤出物和粘结性建筑产品中可 包含促凝剂。如本发明和结合于本说明书的参考文献中所述的,可以包含促凝 剂以縮短诱导期或加快快速反应阶段的开始。因此,可以使用传统的促凝剂,
例如MgCb、 NaC03、 KC03、 CaCb等,但是可能导致粘结性建筑产品的压縮 强度降低;不过,为了得到可以如同木材一样锯切、砂磨、打钉和拧螺钉的产 品,这可能是所需的副作用。例如,传统的促凝剂在生坯挤出物中的含量约为 0.001总干重%至5总干重%,更优选约为0.05干重%至2.5干重%,最优选 约为0.11干重%至1干重%。
在一个实施方式中,促凝剂包含钙-二氧化硅-水合物(C-S-H)。 C-S-H可通 过在室温下将Ca(N03)2和NaSi03的水溶液加在一起形成CaO-SiOrH20沉淀 物来制备。这种C-S-H促凝剂的制备和应用的其它细节可以从之前通过参考结 合于本说明书的美国临时申请第60/627,563号中获得。另外,C-S-H促凝剂的 量的增加不会明显降低粘结性建筑产品的压縮强度。例如,在生坯挤出物中 C-S-H的含量约为0.01总干重%至15总干重%,更优选约为0.5干重%至10 干重%,最优选约为1干重%至5干重%。因此,混入到可挤出组合物中的 C-S-H促凝剂的量可以大于传统促凝剂的量,而不会降低最终产品的强度。
另外,将传统促凝剂与C-S-H的性质相结合是有利的,其中传统促凝剂与 C-S-H的比值可以约为0.2-5,更优选约为0.25-4,最优选约为0.5-2。
或者,使C-S-H促凝剂的量或钙和硅酸盐的相应浓度在整个诱导期和快速 反应阶段保持不变或仅仅略微变化,从而在最终固化的粘结性产品中保持基本 不变。
在一个实施方式中,粘结性组合物可包含添加剂。或者,在有些情况中可 以特别排除添加剂。如果使用添加剂,则添加剂的含量较小,主要用于降低挤 出产品的成本。在一些情况中,添加剂可用于调节固化的产品的强度。添加剂 的一些例子可以是能与水反应的火山灰质材料,具有高pH,有一些粘结性。 火山灰质材料的例子包括火山灰、斜路(slade)、飞灰、硅粉等。
另外,粘结性组合物可包含染料或颜料,以改变颜色或提供定制颜色的粘 结性复合产品。常规用于粘结性组合物的染料或颜料可应用于本发明。粘结性组合物中可含有的其它特定的物质包括瓜尔胶、Darauair、 Ti02、 Delvo、 Glenium 30/30、 LatexAc 100、 PozziUth NC534和其它类似的材料。例 如,TiO2的含量可以约为0.5干重X至1.5干重%,优选约为0.7干重%至1.3 干重%; Delvo的含量约为0.05干重%至0.5干重%,优选约为0.06干重%至 0.37干重%; Glenium 30/30的含量可以约为0.25干重%至0.5干重%,优选约 为0.3干重%至0.4干重%; LatexAc 100的含量可以约为0.75干重%至3干重 %,优选约为0.95干重%至2.80干重%; Pozzilith NC534的含量约为1.25干 重%至2干重%,优选约为1.4干重%至1.5干重%。
在一个实施方式中,粘结性组合物可包含其它任选的物质,包括分散剂、 聚合物粘合剂、成核剂、挥发性溶剂、盐、缓冲剂、酸性剂、着色剂等。具体 地,当使用这些额外的任选的物质时,在结合于本说明书的参考文献中讨论的 一些物质的含量可各自独立的小于约10干重%,更优选小于约5干重%,最 优选小于约1干重%。
在一个实施方式中,可以对用纤维增强的基本上固化的粘结性挤出物涂布 保护或密封材料,例如油漆、着色剂、清漆、织化涂层等。这样,在粘结性建 筑产品基板上固化后,可以将该涂层施涂到粘结性建筑产品上。例如,可以对 粘结性建筑产品着色,使得表面上存在的纤维与产品的其它部分存在细微的差 别,以及/或者对产品进行织构化以效仿木质产品。
可以将混凝土工业中己知的密封剂施涂到表面上和/或引入到粘结性基质 中,以提供防水性质。这些密封剂包括硅垸和硅氧垸。另外,可以将C-S-H颗 粒施加到表面上和/或混入基质中,以提供防水性质。也可以将沉淀的水合水泥 浆施涂到表面上以提供防水性质或其它保护。
III.制造建筑产品
图1是说明在形成可挤出的组合物、生坯挤出物、粘结性复合物和/或建 筑产品的过程中可使用的制造系统和设备的实施方式的示意图。应该认识到这 仅仅是为了描述一般的加工系统和设备的一个例子,可以对其进行各种添加和 改进以制备本发明的粘结性组合物和建筑产品。此外,该示意图不应理解为是 对其中所描述的任何特征的存在、排列、形状、取向或尺寸的任何限制。因此,
现在提供可制备依据本发明的粘结性组合物和粘结性建筑产品的系统和设备 的更详细的说明。
现在参考图1A,该图显示了依据本发明的挤出系统10的一个实施方式。
这种挤出系统IO包括第一混合器16、任选的第二混合器18和挤出机24。所 述第一混合器16用于接收通过至少第一进料流12进入的至少一种进料,混合 成为第一混合物20。在充分混合后,将第一混合物20从第一混合器16中取出, 作为物料流准备用于进一步加工,其中混合可以在高剪切作用下进行,同时保 持温度低于会使水合加快的温度。
通过将第一混合物20独立于任何其它组分进行混合,各混合组分可以均 匀地分布在整个组合物中。例如,至少将纤维与流变改性剂和水均匀混合,然 后再将它们与其它组分混合,这是有利的。这样,流变改性剂、纤维和/或水在 高剪切下混合,从而提高了纤维在组合物中的均匀分布。流变改性剂和水形成 具有高屈服应力和粘度的塑性组合物,这种高屈服应力和粘度能够将来自混合 器的剪切力向下转移到纤维水平。因此,可以使用比哈切克法和传统的造纸工 艺所需少得多的水量将纤维均匀地分散在整个混合物中,在哈切克法和传统的 造纸工艺中通常需要高达99%的水来分散纤维。
任选的第二混合器18具有提供物料的第二进料流14,混合形成第二混合 物22,可以通过引入加热元件来促进混合。例如,第二混合器18可接受和混 合其它组分,例如额外的水、促凝剂、水凝水泥、增塑剂、集料、成核剂、分 散剂、聚合物粘合剂、挥发性溶剂、盐、缓冲剂、酸性剂、着色剂、填料等, 然后将它们与其它组分混合,形成可挤出的组合物。第二混合器18是任选的, 因为其它组分可与纤维性混合物在第一混合器16中混合。
如该示意图所示的,挤出机24包括挤出机螺杆26、任选的加热元件(未示 出)和具有模口 30的模头28。任选地,挤出机可以是单螺杆型、双螺杆型和/ 或活塞型挤出机。在第一混合物20和第二混合物22进入挤出机后,可以将它 们混合,形成可挤出的组合物。
通过混合各组分,在不同组分之间产生界面,例如在流变改性剂和纤维之 间产生界面,使得各条纤维之间相互隔开。通过利用流变改性剂提高粘度和屈 服推力(yidd thmst),可以使更多的纤维基本均匀地分布在整个混合物和最终的固化产品中。而且,不同组分之间的粘结力得到提高,从而增加了颗粒间作用
力(inter-partide)和毛细作用力,有利于促进混合和增强挤出后的形状稳定性。 例如,可以将不同组分之间的粘结与粘土的情况相类比,可以将生坯挤出物放 置在陶器轮上,以将普通粘土制成陶器相类似的方式进行加工。
在一个实施方式中,其它进料流(未示出)可以位于沿着挤出机24长度方 向的任何位置。加入其它进料流使得可以在制造过程中在任何位置添加某些组 分,从而可以在混合和挤出的过程中改变可挤出组合物的性质,在挤出后改变 生坯挤出物的性质。例如,在一个实施方式中,在挤出之前约60分钟至约1 秒内向组合物中提供促凝剂是有利的,特别是当促凝剂是C-S-H时。更佳地, 在挤出之前约45分钟至约8秒内将促凝剂混入组合物中,更优选在挤出之前 约30分钟至8秒内、最优选在挤出之前约20分钟至10秒内将促凝剂混入组 合物中。这样能够使生坯挤出物的形状稳定性提高,縮短在快速反应阶段开始 之前的诱导期。
因此,可以明显縮短挤出后(post-extrusion)诱导期,从而使快速反应阶段 在挤出后约30秒至30分钟内开始,更优选在挤出后短于约20分钟内开始, 更优选在挤出后短于约IO分钟内开始,最优选在挤出后短于约5分钟内开始。
在另一个实施方式中,可以将促凝剂独立于其它组分单独提供给挤出机, 使得诱导期短于约2小时,更优选短于约l小时,更优选短于约40分钟,最 优选短于约30分钟。
继续参看图1A,随着粘结性组合物向挤出机24的端部移动,该组合物通 过模头28,然后在模口30处挤出。可以将模头28和模口 30设计成任何形状 或排列,只要产生能够进一步处理或加工为建筑产品的挤出物即可。在所述的 实施方式中,模口 30具有圆形截面是有利的,这样挤出物32具有杆状的形状。 图1C显示了其它示例性的截面形状,包括六角形42、矩形44、正方形46或 工字梁形48。
挤出的建筑产品的特征是处于生坯状态时是形状稳定的。也就是说,挤出 物可以立即进行加工而不会变形,所述加工包括切割、锯切、修整、研磨、成 形、钻孔等。因此,处于生坯状态的挤出物在制备成最终的粘结性建筑产品的 尺寸、形状或形式之前不一定需要进行固化。例如,生坯状态加工可包括以下
步骤:(a)通过研磨、锯切、切割等操作产生具有特定尺寸的板,所述尺寸参数 例如宽度、厚度、长度、半径、直径等;(b)将挤出物弯曲,形成弯曲的粘结性
产品,其可以具有任何尺寸和形状,例如弯曲的椅腿、弯曲的拱门和其它装饰
性和/或结构性元件;(c)产生长度超过或不同于标准木板长度的板,其可包括 较短或较长的板长度,例如6英尺9英寸、8英尺8英寸、9英尺1英寸、27 英尺、40英尺、41英尺、60英尺、61英尺、80英尺、81英尺等;(d)用辊轮 进行织构化,可使粘结性建筑产品具有木纹状表面;(e)对表面进行上漆、防水 或其它涂布处理,可以施涂由硅烷、硅氧烷、乳胶、C-S-H等组成的涂层;和 (f)运输、船运或以其它方式移动和/或操作。而且,通过生坯状态处理产生的副 产物可以进入进料组合物中,进行再加工。因此,生坯粘结性副产物可以再循 环,这样能够明显降低制造成本。
图1B是可以用于图1A的挤出方法的模头29的示意图。同样,模头29 包括模口30,模口 30具有成孔元件31。成孔元件31可以如图所示是圆形的, 或者具有任何截面形状。因此,成孔元件31可以在挤出物中形成孔洞,如图 1C所示。因为挤出物刚挤出之后是形状稳定的,因此孔洞能够保持成孔元件 31的尺寸和形状。另外,能够产生环形挤出物的具有成孔元件的各种模在本领 域是众所周知的,如果需要,可以调节或改进为用于本发明的挤出方法。
现在参考图1C,该图显示了挤出物40的其它实施方式。因此,可以改进 或改变图1A或1B的模头和模口,使挤出物40具有各种不同的截面区域,其 中挤出物40的截面区域可与模口的截面区域基本相同。例如,截面区域可以 是六角形42、矩形44(例如两英寸厚四英寸宽的板材、 一英寸厚十英寸宽的板 材等)、正方形46、工字梁形48或圆柱体形50,任选地具有连续的孔洞49。 此外,可以通过挤出制备其它截面形状。更特别地,可使用图1B的模头和模 口,使得六角形42、矩形44(例如两英寸厚四英寸宽的板材、 一英寸厚十英寸 宽的板材等)、正方形46、工字梁形48或圆柱体形50可任选地包含连续的圆 形孔洞51、矩形孔洞53、正方形孔洞57等。而且,可使用复杂的模头和模口 制备具有连续的孔洞49和多个较小的孔洞51的圆柱体50。而且,可以对任何 常规的截面形状进行进一步加工,形成特定的形状,例如由4X4(four-by-four) 的正方形形状形成2X4(two-by-four)的形状。或者,模孔可以产生特大的产品,
然后修整至所需的规格,以确保较高的均一性。
因此,上述方法可用于挤出具有一个或多个连续孔洞的建筑产品。例如, 可以通过挤出产生具有一个或多个孔洞的两英寸厚四英寸宽或其它尺寸的板, 在生坯状态时或固化后将钢筋插入这些孔洞中。对于固化板,可以使用环氧树 脂或其它粘合剂提供钢筋和板之间的强粘合作用,从而将钢筋保持在孔洞中。 例如,可以将图1C所示的圆柱体以及其它形状制成较大的建筑结构,例如电 线杆、电话线杆或电力线杆。这些结构可以任选地包括大的内部开口 49,以减 小质量和成本,并且这些结构在壁中具有较小的孔洞51以允许强化钢筋插入,
如图所示。在一个实施方式中,电话线杆的外径约为14英寸,壁厚约为3英 寸,内部孔径约为8英寸。可以在三英寸的壁中设置多个间隔开的半英寸孔洞,
以适应钢筋的放置。
在一个实施方式中,在挤出之前,对可挤出的组合物进行脱空气处理。虽 然一些方法可采用特定的脱空气处理来除去可挤出组合物中大量的空气,但是 其它方法可通过在挤出机中进行的混合操作除去空气。在任何情况中,主动或 被动脱空气处理都可提供不具有大空气空隙或多孔结构的挤出物。例如,脱空
气的粘结性复合物的干孔隙率约为15%至60%,更优选约为20%至55%,最 优选约为25%至50%。因此,制得的挤出物和由此得到的粘结性建筑产品基 本上或完全不具有任何多孔结构。
在一个实施方式中,在挤出之前,对可挤出的组合物进行充气处理。 一些 方法可采用主动充气过程以增加可挤出组合物中空气的量,从而形成空气空隙 或多孔结构,其中这类方法可包括鼓吹压縮空气到挤出机中的组合物中,或者 在敞开接触空气的条件下混合。其它组合物可以仅仅通过不进行主动地脱空气 而被动地充气。另外,从挤出物中快速地除去水也可以增加最终产品的孔隙率, 该操作可以在干燥器或其它加热室中进行。在任何情况中,主动或被动充气可 以使挤出物和/或粘结性建筑产品具有较小至较大的空气空隙或孔状结构。例 如,充气的粘结性复合物的孔隙率可以约为40%-75%,更优选约为45%-65 %,最优选约为50%-60%。因此,对可挤出的组合物充气或脱空气可以减小 或增加粘结性建筑产品的密度。
因此,可以根据具体和特定的要求调节粘结性建筑产品的孔隙率。这使制
造工艺经过调节后,可以提供符合粘结性建筑产品的目标应用的孔隙率。例如, 可以将类木板制造成具有较高的孔隙率,从而提高钉子接受性、螺钉接受性、 切割性、钻孔性、研磨性、锯切性等。因此,提高孔隙率可用于增强粘结性材 料的类木性质。因此,可以调节孔隙率及纤维含量以符合目标应用。
在一个实施方式中,可以在干燥器或高压釜中进一步处理挤出物。干燥器 可用于干燥挤出物,除去过量的水,从而能够提高孔隙率和/或形状稳定性。另 一方面,可以通过高压釜进一步处理挤出物,以提高固化速率。
图2是描述另一种挤出方法的示意图,该方法可用于制备依据本发明的粘 结性建筑产品。这样,该挤出方法可考虑使用辊轮-挤出系统200,该系统使用 辊轮将湿的粘结性材料挤出为生坯挤出物。这种辊轮挤出系统200包括混合器 216,该混合器216用于接收通过进料流212进入的至少一种进料,混合成为 混合物220。在如文中所述进行充分混合后,将混合物220从混合器216中取 出,作为准备用于进一步加工的物流。
然后将混合物220施加到传送带222或其它类似的传输器上,使物质从施 加的位置开始移动。这样就使混合物形成可加工的粘结性流224。这样,粘结 性流可以在第一辊轮226下通过,其中第一辊轮226设定在距离传送带222预 定的距离处,具有与传送带相符的预定的截面积,能够挤压粘结性流224或使 粘结性流224成形,形成生坯挤出物228。
任选地,传送带222可以将生坯挤出物228传送通过第一压延机230,第 一压延机230由上辊轮230a和下辊轮230b组成。可以将压延机230设置成具 有预定的截面积,使得生坯挤出物228可以进一步成形和/或压制成成形的生坯 挤出物242。而且,任选的由第一辊轮240a和第二辊轮240b组成的第二压延 机240可用于替代第一压延机230或与第一压延机230 —起使用。压延机230、 240的组合有利于提供基本上按照需要成形的生坯挤出物。或者,可以不使用 第一辊轮226,而通过任何数目的压延机230、 240处理粘结性流221。
另外,成形的生坯挤出物242或文中所述的其它挤出物(例如来自图1A所 示的方法的挤出物)可以通过处理设备244进一步处理。该处理设备244可以 是任何类型的用于处理如上所述的生坯挤出材料的设备或系统。这样,处理设 备244可通过锯切、研磨、切割、弯曲、涂布、干燥、成形或其它处理方式加工成形的生坯挤出物242,成为经处理的挤出物246。此外,从处理设备244 得到的副产物260可再循环到进料组合物212中,或者与混合物220 —起施加 到传送带222上。当处理设备244是干燥器时,可以将成形的生坯挤出物242 加热到一定温度,快速除水,这样在经处理的挤出物246中形成空隙,从而增 加孔隙率。
在一个实施方式中,经处理的挤出物246或其它文中所述的挤出物可以通 过高压釜248或干燥器进行固化。这样,高压釜248或干燥器可以提高经处理 的挤出物246的温度和周围环境的湿度,从而诱导水合反应的开始。因此,高 压釜248或干燥器可以迅速地将经处理的挤出物246固化为固化的粘结性建筑 产品250。例如,高压釜248可以提供蒸气固化,在约60-65"C的温度运行约 24小时,以得到75%的最终强度。然后可使用常规干燥器除去残余的水。
任选地,可以将挤出物包在塑料中和/或储存一段时间以使挤出物固化。 这样可以使挤出物随时间硬化,以产生固化的粘结性复合产品所需的强度。例 如,在28天后,固化的粘结性复合产品可以具有约80%的最终强度,可以放 置在干燥器中除去残余的水。
或者,可以使用组合的固化/干燥处理过程固化和干燥挤出的粘结性复合 物。例如,组合的固化/干燥处理过程可以在60-65'C的温度下进行48小时, 以得到约80%的最终强度。但是,在任何固化和/或干燥处理中,较大的块料 需要花更多的时间。
依据图3A-D,可以对图1A所示的挤出系统进行改良,使得可以围绕辅 助的支撑元件或加强构件如钢筋(金属或玻璃纤维)、金属丝、金属丝网、织物 等挤出挤出物。通过将粘结性组合物和增强金属丝、织物或钢筋共挤出,所得 的粘结性建筑产品具有更高的破裂前挠度和弯曲强度。或者,可以对辊轮-挤 出系统200进行适当设置,用于制造如上所述的加强生坯体和粘结性建筑产品。
现在参考图3A,该图描绘了共挤出系统300的一个实施方式。共挤出系 统300包括至少两个或更多个模头302a和302b。模头302a和302b的取向使 得各模口 303a和303b产生挤出物,这些挤出物混合在一起,形成均一挤出物 308。另外,共挤出系统300包括将辅助支撑元件如钢筋304设置在均一的挤 出物308中的装置,该装置可包括传送带、滑轮、俯冲装置、可移动的模头、钢筋推动装置、钢筋牵引装置等。
如文中所述,让钢筋304在第一模口 303a和第二模口 303b之间通过。这 使得钢筋304至少部分地或完全地被包封在均一的挤出物308中,其中包封的 钢筋306如虚线所示。如图所示,钢筋304可具有第一端310,在任何挤出物 施加到钢筋304之前,该第一端310己经通过模口 303a和303b,这样第一端 310就没有被包封。裸露的钢筋能够使钢筋被牵拉通过模口 303a和303b,便 于控制和操作挤出后的处理。
现在参看图3B,描述了共挤出系统的另一种实施方式320。该共挤出系 统320包括模头322和用于提供金属丝或织物网324到挤出物326中的装置, 该装置可包括传送带、滑轮、俯冲装置、可移动的模头、网推动装置、网牵引 装置等。这样,该装置可以连续地将网324提供给模口 321,使得挤出物326 围绕网324挤出,从而包封网324。包封的网328用挤出物326中的线表示。 另外,可以基本相当于挤出速率的速率提供网324,这样加强的挤出物可以均 匀地形成。
现在参看图3C,该图描绘了共挤出系统的另一种实施方式340。该共挤 出系统340包括模头342和模口 348。模头342和模口 348经过设置,可以使 辅助的支撑元件344(即至少一种钢筋)经通道346通过模头342。通道346使钢 筋344可以经通道口 350通过模口 348。当钢筋344通过通道口 350时,钢筋 被挤出物352包封,从而形成包封的钢筋354。
现在参看图3D,该图描绘了共挤出系统的另一种实施方式360。该共挤 出系统360包括模头362、模口 363和开放模364。将开放模364设置成包括 由模体368限定的开放空腔336。在使用中,开放模364接收辅助的支撑元件 370如金属丝或织物网、多个钢筋或金属丝,容纳在开放空腔366中。这使得 挤出物374可以被挤出在网370上和网370周围,形成包封的网376,如挤出 物374中的虚线所示。
虽然开放模364可用于限定挤出物374的截面形状,但是它不是必须起这 样的作用。这是因为共挤出系统360可以经过设置,使得开放模365仅仅支撑 网376,并且使网370通过模口 363。因此,挤出物374可以是自支撑的,将 网370包封在开放模364中或一些其它特征上,这些其它特征例如传送带系统、
滑轮、驱动装置、可移动的模头、钢筋推动装置、钢筋牵引装置等(未示出)。
图4是说明用类似钢筋的结构对粘结性建筑产品进行结构加强的另一个 实施方式的示意图。这样,加强方法400可使用由任何加强材料如金属、陶瓷、
塑料等制备的钢筋402。然后可通过处理设备404处理钢筋402,将环氧树脂 涂层406施加到钢筋402上。可得到一种粘结性建筑产品408,该产品具有例 如通过图1B所述的方法形成的连续孔洞410,用于容纳环氧树脂406涂布的 钢筋402。然后将环氧树脂406涂布的钢筋402插入孔洞410中。该操作可包 括将环氧树脂406涂布的钢筋402推动、挤压或以其它方式强迫推动到所述孔 洞中。因此,具有钢筋402的粘结性建筑产品408可以明显地强化,并且在结 构上得到加强。或者,在钢筋402插入之前,将环氧树脂插入到粘结性建筑产 品408的孔洞410中。
在一个实施方式中,可以通过以下步骤进一步处理具有或不具有辅助的支 撑元件的生坯挤出物:使生坯挤出物中的水凝水泥水合或固化,从而形成固化 的粘结性建筑产品。这样,可以制备粘结性建筑产品,其在刚挤出后是形状稳 定的,可以对其进行操作而不会破裂。更佳地,粘结性组合物或生坯挤出物在 挤出后15分钟内、更优选10分钟内、更优选5分钟内、最优选l分钟内是形 状稳定的。最优化和最优选的组合物和处理方法可以得到在挤出后形状稳定的 生坯挤出物。可以使用流变改性剂得到即使在无水凝水泥粘合剂水合的情况下 也可即刻获得形状稳定性的挤出物。
为了实现形状稳定性,制造方法可以是仅仅使生坯挤出物静置和凝固而不 需要任何其它的处理,或者使其水合和/或凝固。当制造过程包括使生坯挤出物 水合、凝固或固化时,制造系统可包括干燥器、加热器或高压釜。可以将干燥 器或加热器设置成产生足以将水从挤出物中驱除或蒸发掉的热量,从而提高挤 出物的刚度和孔隙率,或者诱导快速反应阶段开始。另一方面,高压釜可以提 供压縮蒸气,从而诱导快速反应阶段开始。
在一个实施方式中,除了在粘结性组合物中包含促凝剂外,可以按照如上 所述允许或诱导生坯挤出物开始快速反应阶段。这样,可以通过改变挤出物的 温度或改变压力和/或相对湿度诱导生坯挤出物的快速反应阶段开始。此外,可 以通过设置促凝剂来诱导快速反应阶段,使反应在挤出后预定的一段时间内起
动。
在一个实施方式中,粘结性复合物或建筑产品的制备可包括与普通混凝土 或其它水凝材料相比,在较短的时间内或以加快的反应速率使生坯挤出物基本 上水合或固化为粘结性建筑产品。结果,所述粘结性建筑产品可以在约48小
时内、更优选在约24小时内、更优选在12小时内、最优选在6小时内基本上
固化或硬化,具体取决于使用的粘合剂的类型。因此,可以对制造系统和方法 进行设计,以得到快速固化速率,以便进一步处理或加工粘结性建筑产品。
在一个实施方式中,正在固化或己经固化的粘结性组合物可以进一步处理 或加工。这类处理可包括将粘结性组合物锯切、砂磨、切割、钻孔和/或成形为 所需的形状,其中所述组合物适于这种成形处理。因此,当粘结性建筑产品被 锯切时,纤维和流变改性剂有助于形成直切割线,而不会使切割表面或材料的 内部特征发生破裂或破碎。这能够使粘结性建筑产品成为木材替代品,因为消 费者可以购买两英寸厚四英寸宽的成形产品,并用标准设备切割成所需的形状 和长度。
在一个实施方式中,可以通过改变产品外表面的系统处理形状稳定的生坯 挤出物。这种改变的一个例子是使生坯挤出物通过能赋予类似于木材的外观的 压延机或一系列辊轮。这样,粘结性建筑产品可以是具有人造的木材外观和纹 理的木材替代品。而且,可以将某些着色剂、染料和/或颜料施加到表面上,或 分散在粘结性建筑产品中,从而得到各类木材的颜色。
也可以在生坯挤出建筑产品处于生坯态时进行再成形,以产生例如具有所 需半径的弯曲板或其它建筑产品。该产品明显优于传统的木产品,传统的木产 品难以弯曲,以及/或者必须研磨到具有弯曲的轮廓。
在一个实施方式中,可以一定方式打磨和/或磨擦粘结性建筑产品,使其 表面的纤维暴露出来。由于产品中纤维的百分含量较高,大量纤维可以在表面 暴露。这样能提供有趣且有创意的、能够提高产品的美学性质的结构。例如, 可以对所述粘结性建筑产品进行打磨和磨擦,使得它具有类似绒面或织物的外 观和结构。
IV.建筑产品本发明能够制造实际上具有任何所需的尺寸和形状的粘结性建筑产品,无 论是以所需的形状挤出,还是之后经过切割、研磨或其它方式成形为所需的尺 寸和形状。例子包括装饰板、两英寸厚四英寸宽的板材、其它尺寸的板材、镶 板、人造胶合板、人造纤维板、门、木瓦、模塑品、台面、桌腿、窗框、门框、 屋瓦、壁板、踢板、梁、工字梁、楼板搁栅等。因此,粘结性建筑产品可以是 承重的(例如两英寸厚四英寸宽的板材)或非承重的(例如装饰板)。因此,粘结 性建筑产品可用作基本上任何建筑应用的木材替代品。
可以将固化的粘结性复合物制造成具有各种性质以用作木材替代品。可用 作木材替代品的固化的粘结性复合物的例子可具有以下性质中的任何性质:能 够接受通过锤击和/或冲击进入的钉子;能够保留或保持住钉子,特别是在与另 一物体连接时;能够接受通过螺丝刀或机械螺纹装置旋入的螺钉;能够保留或 保持住螺钉,特别是在与另一物体连接时;在重量上与木材产品类似,但是可 以略重一些;强度足够高,在掉落时不会破裂;强度足够高,在端部没有明显
的缺陷,或者在中间把持或支撑处没有明显的破裂;和/或能够用手锯或其它适 合切割木材的锯子进行锯切或切割。
在一个实施方式中,可以将生坯挤出物或粘结性复合物制备成上述建筑产 品。这样,固化的粘结性复合材料的一个脱空气的实施方式的特征是包括孔隙 或孔状结构在内的比重大于0.85,或者约为0.85-2.0,更优选约为0.9-1.75,最 优选约为0.95-1.5。但是,在一些实施方式中,当使用合成纤维时,脱空气的 复合物的比重大于2.0。另一方面,当没有脱空气时,包括孔隙或孔状结构在 内的固化的复合物的比重大于约0.4,或者约为0.4-0.85,更优选约为0.5-0.75, 最优选约为0.6-0.75。
固化的复合物的一个实施方式的特征是其压縮强度大于约1,500 psi,更优 选大于约1,750 psi,最优选大于约2,000 psi。
在一个实施方式中,固化的复合物的挠曲强度约为160,000psi至850,000 psi,优选约为200,000 psi至800,000 psi,更优选约为3,000 psi至700,000 psi, 最优选约为400,000 psi至600,000 psi。
在一个实施方式中,固化的复合物的挠曲模量约为200,000 psi至 5,000,000 psi,更优选约为300,000 psi至3,000,000 psi,最优选约为500,000 psi至2,000,000 psi。
在一个实施方式中,固化的复合物的弹性能量吸收约为5 lbf-in至50 lbf-in,优选约为10 lbf-in至30 lbf-in,更优选约为12 lbf-in至25 1bf-in,最优 选约为15 lbf-in至20 lbf-in。
另外,所述粘结性建筑产品不同于现有的混凝土建筑产品。图5A描述了 将紧固件64(例如钉子或螺钉)插入(例如通过锤击、推进或冲击力)这种现有的 混凝土建筑产品60的表面62所产生的典型问题,其中紧固件64在插入的过 程中形成孔洞66。类似于从车道到地基的各种应用中使用的普通混凝土,当混 凝土60具有插入到其中的紧固件64时,表面62的结构被破坏。如图所示, 混凝土 60和/或表面62往往由于孔洞66的周围破碎而容易形成裂纹68和麻点 (divot)70。
因为在孔洞66的周围的混凝土 60被破坏,所以孔洞66的表面似乎具有 由大量裂缝、麻点和/或碎片形成的不规则且破裂的形状。另外,通过用锤子反 复敲击钉子64的端部而将钉子紧固件64插入混凝土中所需的力常常会破坏钉 子64或使钉子64弯曲,所以钉子实际上没用。另外,当紧固件64是螺钉时, 螺旋作用可以在表面中产生孔洞66,该孔洞66中都是裂纹和碎片。因此,现 有的混凝土建筑产品60在能够接受紧固件64方面还不是合适的木材替代品, 在这种插入过程中与普通混凝土类似,出现裂纹和碎片。
现在参看图5B,该描绘了依据本发明的用作木材替代品的粘结性建筑产 品80的一个例子。因此,将紧固件84(例如钉子或螺钉)插入到粘结性建筑产 品80的表面82的结果与图5A的普通混凝土相比更有利。更具体地,当将紧 固件84插入表面82中时,由紧固件84形成的孔洞86可以基本上是圆形的。 虽然如同在插入木材的过程中常常发生轻微的破碎或破裂,但与普通混凝土的 结果相比,孔洞86更圆且破坏较小。既然粘结性建筑产品80被设计作为木材 替代品,则钉子紧固件84可通过反复敲击钉子的端部而被锤打,并且不破坏 钉子84或使钉子84弯曲。
在任何情况中,文中所述的粘结性建筑产品可用作木材替代品,甚至可以 具有紧固件插入在其中。这样,本发明的粘结性建筑产品可用于将多件组件连 接在一起,或者用于钉子或螺钉的典型应用。此外,图6A和6B显示了当紧固件94(例如钉子或螺钉)被插入到现有或 普通混凝土建筑产品92中时普遍发生的结果的另一个图示90。当紧固件92 被插入到混凝土 92的表面96中时,因插入而形成的孔洞95如图4所示破裂 和形成锯齿状结构。因此,在图6A中,图示90描述了对普通混凝土92产生 的损害的纵向剖视图,在图6B中,图示卯描述了所得的受损害的孔洞95的 中部截面图。
如图所示,紧固件94不仅导致表面96破裂或形成碎片98,而且孔洞95 的整个长度方向上的内表面受到类似的破坏。更具体地,插入紧固件94导致 内表面100布满裂纹102、压碎的混凝土 104和破碎的混凝土 106。即使可以 将紧固件94插入混凝土中,常常需要一些冲击或爆破作用来取代锤击或旋拧 作用,因为普通的锤击常常导致钉子紧固件94弯曲,而旋拧会明显破坏内表 面100。
另外,已经插入到普通混凝土92中的紧固件94容易从其中取出,通常不 需要使用上述工具或装置。简而言之,这是因为对内表面100的破坏减小了为 将紧固件94保持在位而必须施加在它上面的压縮力。因此,普通混凝土92具 有较小或较低的拉出阻力,钉子或螺钉94容易从其中取出。这使得普通混凝 土 92不能用作木材替代品,两种这样的物品不能通过钉子合适地连接在一起, 容易被拉开。
此外,图7A和7B描述了依据本发明的将紧固件112插入到纤维增强的 粘结性建筑产品114中普遍得到的结果的图示110。与图6A和6B中的图示相 反,当紧固件112被插入到本发明的建筑产品114的表面115中时,通过插入 形成的孔洞116不会被破坏或基本上不会破裂,这种情形也显示于图5中。因 此,图7A显示了所得孔洞116的纵向剖视图,图7B显示了所得孔洞116的 中间截面图。
如图所示,紧固件112不会对表面115或孔洞116的整个长度方向上的内 表面118造成任何明显的损害。更具体地,插入紧固件112可以导致内表面118 的纤维120暴露和变形,或者被紧固件112推挤到旁边。如文中所述,这些纤 维120变形或被推挤到一边,以让紧固件112通过,但是随后在插入后向紧固 件112施加夹紧力。另外,可以向建筑产品提供流变改性剂,以便在其插入时
在钉子的作用下变形,然后在插入后向钉子施加夹紧力。
另外,由钉子紧固件112形成的孔洞116不会被破坏,可以对钉子提供足 够的压縮力,以阻挡其被取出。这是因为在形成孔洞116的过程中,纤维和其
它材料发生变形,使得钉子112在插入的过程中不会破坏孔洞116的壁。此外, 当紧固件112是螺钉时,孔洞U6的壁可具有凸起和凹槽,它们与螺钉的齿和 凹槽相互咬合。而且,螺钉112的凹槽中的大量复合物质可以附着在壁上,以 帮助提高拉出阻力。因此,孔洞116的壁被充分压縮,以至于需要杠杆、螺丝 刀或其它取出装置才能取出钉子或螺钉。
在多种建筑产品需要通过钉子、螺钉或螺栓连接在一起的应用中,粘结性 建筑产品可用作木材替代品。 一种不具有限制性的看法认为,如上所述高重量 百分含量和/或体积百分含量的纤维提供了与钉子、螺钉和/或螺旋之间有利的 相互作用。这是因为大量纤维提供了类似于木材的性质。更具体地,各条单独 的纤维在首次被钉子或螺钉作用时会变形,然后向钉子或螺钉方向挤压,向其 提供夹紧力。这使得钉子或螺钉可以被插入到粘结性建筑产品中而不会导致明 显的破碎或破裂。
另外,使用高浓度的流变改性剂也有助于提供该作用。与纤维一样,流变 改性剂对粘结性建筑产品提供以下特征:至少部分地允许变形而不会造成明显
地破裂或破碎。流变改性剂可在部分程度上赋予类似于塑料的性质,在承受压 力的位点(例如钉子或螺钉插入的点)周围将材料保持在一起。这样,钉子或螺 钉能够被插入到粘结性建筑产品中,流变改性剂允许必要的变形而不会造成明 显的破碎或破裂。
例如,高浓度的纤维或其它填料可以使粘结性建筑产品具有明显的拉出阻
力。对于埋入粘结性复合物中1英寸的10d钉子(例如规格9或直径0.128英 寸、长度3英寸的钉子)的拉出阻力约为30M/in至105 1bf/in,更优选约为40 lbf/in至95 lbf/in,最优选约为50 lbf/in至85 lbf/in。对于多孔性粘结性复合物 的拉出阻力约为25 lbf/in至90 lbf/in,更优选约为30 lbf/in至70 lbf/in,最优选 约为40 lbf/in至60 lbf/in。对于更硬的粘结性复合物的拉出阻力约为15 lbf/in 至60 lbf/in,更优选约为18 lbf/in至50 lbf/in,最优选约为20 lbf/in至50 lbf/in。 但是应理解,通过改变纤维的量、孔隙率、填料、钉子的类型等因素,可以改
变在给定密度的产品中的拉出阻力。
类似地,对于埋入粘结性复合物中1英寸的螺钉的拉出阻力约为2001bf/in 至1,000 lbf/in,更优选约为300 lbf/in至950 lbf/in,最优选约为400 lbf/in至900 lbf/in。但是应理解,通过改变纤维的量、孔隙率、填料、钉子的类型等因素, 可以改变在给定密度的产品中的拉出阻力。
另外,粘结性组合物主要包含无机材料,它们与木材相比,当保持在潮湿 环境中时不那么容易腐烂。即使有机纤维在某些条件下有可能降解,但是通常 高碱性的水凝水泥在大部分情况下会抑制损坏和腐败。
本发明的实施方式的实施例
实施例1
依据本发明制备各种具有不同的组分浓度的可挤出组合物。将所有混合物 依据上文和结合于本说明书的参考文献中所述的正常混合步骤进行混合。简而 言之,将纤维、流变改性剂和水的纤维性混合物混合1小时,然后加入其它组 分,再混合1小时。按照表l-6所示配制可挤出的组合物。
表l
<table>complex table see original document page 42</column></row> <table>SW=软木,HW=硬木
表3
<table>complex table see original document page 43</column></row> <table>
表6
<table>complex table see original document page 44</column></row> <table>SW=软木,HW=硬木
在混合后,将组合物通过具有约2英寸X约4英寸的矩形开口的模头挤出。 制备形状为2英寸厚4英寸宽的复合建筑产品。将其在约145°F (约63。C)的温 度下加热约2天,以有控制地除去一部分水,同时允许或加快波特兰水泥与未 除去的水的水合。建筑产品的特征是能够使用普通的木锯切割,使用普通的木 钻钻头钻孔。可以使用常规的用于处理类似尺寸的木产品的工具将钉子锤打入 建筑产品中,以及将螺钉拧入建筑产品中。
实施例2
依据实施例1制备具有不同组分浓度的各种可挤出组合物。按照表7-8所 示配制可挤出的组合物。
表7
<table>complex table see original document page 44</column></row> <table>维维纤维维性
纤纤微纤纤改
木木机质规变泥 和
软硬无轻常流水水总
表8
<table>complex table see original document page 45</column></row> <table>实施例3
测试挤出的粘结性建筑产品的挠曲强度,并与木材比较。更具体地,挠曲
维维纤维维性
纤纤微纤纤改
木木机质规变泥 和
软硬无轻常流水水总
维 布
隹隹千隹隹生
纤纤微纤纤改
木木机质规变泥和 质一
软硬 无轻常流水水总 ?
對封幺一 封對七
纤纤微纤纤改
木木机质规变泥和
软硬无轻常流水水总强度作为位移(英寸)相对于施加的力(磅)的函数进行测试。这样,将木材(X)的 位移与未加强的挤出复合物(实心菱形—))、玻璃纤维钢筋加强的挤出建筑产品
(实心正方形-B)和普通钢筋(steel rebar)加强的挤出建筑产品(实心三角形-A)
的位移进行比较,如图8所示。如图所示,挤出的粘结性建筑产品与木材的位 移直到约275 lbs力时均相似。另外,玻璃纤维钢筋和普通钢筋加强的挤出建 筑产品在相同的力作用下比木材表现出更大的位移。因此,挤出的粘结性建筑 产品可在较小的端部作用力下与木材相仿,并且与木材相比,钢筋加强的粘结 性建筑产品在给定的作用力下实际上具有更大的位移。
实施例4
测试挤出的粘结性建筑产品的一个实施方式的拉伸强度。这样,将挤出的 粘结性建筑产品的伸长百分率作为拉伸强度(磅/平方英寸(psi))的函数测量,示 于图9中。研究结果表明,挤出的粘结性建筑产品在约500psi的拉伸力下,在 屈服之前的伸长能够达到约1.45%。
实施例5
为了比较的目的,测量木材在压縮力作用下的位移,并与挤出的粘结性产 品的实施方式的位移进行比较。木材(实心菱形-"和挤出的粘结性建筑产品(实 心正方形-園)各以l"x3" (1英寸X3英寸)制品的形式进行测试,在各梁的具有 纹理(grain)的端部表面施加力。研究的结果示于图10中。木材在较小的压力下 表现出缓慢的位移增加,但是在约4,400 psi时从约10%的位移变化到约50% 的位移,显示为近乎水平的线。挤出的粘结性建筑产品在约1500-2000psi的较 低的压縮负载下表现出类似的位移趋势,但是在位移达到约30%后开始抵抗位 移。因此,当在端表面向木材或挤出的粘结性建筑产品施加力时,在开始抵抗 压縮力的临界力处可以发生较大的位移。
实施例6
制备粘结性组合物(6-7-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表11A所述混合和挤出组合物制备粘
结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C,以有控制地除去一部分水,同时加 快水泥粘合剂的水合。然后使固化的挤出物在干燥箱中基本完全脱水,在干燥 情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.91厘米;宽度8.64厘 米;高度1.92厘米;重量为232.45克。该建筑产品表现出表11B所述的性质。
<table>complex table see original document page 47</column></row> <table>实施例7
制备粘结性组合物(6-8-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表12A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55X:。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.4厘米; 宽度8.8厘米;高度1.96厘米;重量为256.49克。该建筑产品表现出表12B 所述的性质。<table>complex table see original document page 48</column></row> <table>实施例8
制备粘结性组合斷6-14-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表13A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.53厘米; 宽度8.77厘米;高度1.96厘米;重量为228.08克。该建筑产品表现出表13B 所述的性质。
<table>complex table see original document page 48</column></row> <table> 表13B
<table>complex table see original document page 49</column></row> <table>实施例9
帝iJ备粘结性组合物(6-14-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表14A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.57厘米; 宽度8.96厘米;高度2.06厘米;重量为242.88克。该建筑产品表现出表14B 所述的性质。
表14A
<table>complex table see original document page 49</column></row> <table>实施例10
制备粘结性组合物(6-21-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表15A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表现出表15B所述的性质。
表15A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 50</column></row> <table>表15B
<table>complex table see original document page 50</column></row> <table>实施例11
制备粘结性组合物(6-27-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表16A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55。C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.93厘米; 宽度8.86厘米;高度4.33厘米;重量为550.03克。该建筑产品表现出表16B 所述的性质。
表16A
<table>complex table see original document page 51</column></row> <table>实施例12
制备粘结性组合物(6-29-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表17A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.64厘米; 宽度8.87厘米;高度2.03厘米;重量为200.67克。该建筑产品表现出表17B 所述的性质。
表17A
<table>complex table see original document page 51</column></row> <table>
表17B
<table>complex table see original document page 52</column></row> <table>实施例13
制备粘结性组合物(7-3-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表18A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.4厘米; 宽度8.4厘米;高度1.86厘米;重量为197.580克。该建筑产品表现出表18B 所述的性质。
表18A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 52</column></row> <table>实施例14
制备粘结性组合物(7-5-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表19A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度12.62厘米; 宽度8.8厘米;高度1.92厘米;重量为313.34克。该建筑产品表现出表19B 所述的性质。
表19A
<table>complex table see original document page 53</column></row> <table>实施例15
制备粘结性组合物(7-7-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表20A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度35.3厘米; 宽度8.8厘米;高度1.8厘米;重量为852.12克。该建筑产品表现出表20B所述的性质。
表20A
<table>complex table see original document page 54</column></row> <table>
实施例16
制备粘结性组合物(7-13-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表21A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表现出表21B所述的性质。
表21A
<table>complex table see original document page 54</column></row> <table>表21B<table>complex table see original document page 55</column></row> <table>
实施例17
制备粘结性组合物(7-13-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表22A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表现出表22B所述的性质。
表122 A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
物质(组分) 进料的质量(千克) 体积(%)
<table>complex table see original document page 55</column></row> <table>
实施例18制备粘结性组合物(7-14-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表23A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表现出表23B所述的性质。
表23A
<table>complex table see original document page 56</column></row> <table>表23B
<table>complex table see original document page 56</column></row> <table>实施例19
制备粘结性组合物(7-14-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表24A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度15.2厘米; 宽度8.5厘米;高度1.8厘米;重量为211.82克。该建筑产品表现出表24B所 述的性质。表24A
<table>complex table see original document page 57</column></row> <table>
表24B
<table>complex table see original document page 57</column></row> <table>
实施例20
制备粘结性组合物(7-14-06-3),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表25A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,在室温下储存,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中基本完全 脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长度15.4厘米; 宽度8.4厘米;高度1.8厘米;重量为212.15克。该建筑产品表现出表25B所 述的性质。
表25A
<table>complex table see original document page 57</column></row> <table>表25B
<table>complex table see original document page 58</column></row> <table>实施例21
制备粘结性组合物(7-17-06-l-0),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表26A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后立即放置在干燥箱中。在完全脱水后,将 挤出物放入固化槽中8天,保持在55t:。固化的挤出物在干燥箱中再进行基本 完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下 尺寸:长度16.6厘米;宽度8.8厘米;高度1.95厘米;重量为261.57克。该 建筑产品表现出表26B所述的性质。
表26A
<table>complex table see original document page 58</column></row> <table>
实施例22
制备粘结性组合物(7-17-06-l-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表27A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置1小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.6厘米;宽度8.8厘米;高度1.95厘米;重量为261.57克。 该建筑产品表现出表27B所述的性质。
表27A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 59</column></row> <table>实施例23
制备粘结性组合物(7-17-06-l-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表28A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置2小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55"C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以
下尺寸:长度16.9厘米;宽度8.7厘米;高度1.94厘米;重量为272.91克。
该建筑产品表现出表28B所述的性质。
表28A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数<table>complex table see original document page 60</column></row> <table>实施例24
制备粘结性组合物(7-17-06-l-3),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表29A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置3小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55"。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度14.3厘米;宽度8.7厘米;高度1.94厘米;重量为238.98克。 该建筑产品表现出表29B所述的性质。
表29A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 61</column></row> <table>实施例25
制备粘结性组合物(7-17-06-l-4),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表30A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置4小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.2厘米;宽度8.7厘米;高度1.96厘米;重量为245.57克。 该建筑产品表现出表30B所述的性质。
表30A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 61</column></row> <table>表30B
<table>complex table see original document page 62</column></row> <table>实施例26
制备粘结性组合物(7-17-06-l-5),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表31A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置5小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.2厘米;宽度8.7厘米;高度1.93厘米;重量为250.77克。 该建筑产品表现出表31B所述的性质。
表31A
<table>complex table see original document page 62</column></row> <table>
实施例27
制备粘结性组合物(7-17-06-l-6),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表32A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物在挤出后在干燥箱中放置6小时。在完全脱水后, 将挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.8厘米;宽度8.7厘米;高度1.96厘米;重量为250.77克。 该建筑产品表现出表32B所述的性质。
表32A
<table>complex table see original document page 63</column></row> <table>实施例28
制备粘结性组合物(7-17-06-1-28),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表33A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。然后将挤出物在挤出后在干燥箱中放置28天。在完全脱水 后,将挤出物包在塑料中,保持在室温下。固化的挤出物在测试前在干燥箱中
基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表现出表33B所述的 性质。
表33A
<table>complex table see original document page 64</column></row> <table>实施例29
制备粘结性组合物(7-17-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表34A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度35.7厘米;宽度8.9厘米;高度1.9厘米;重量为547.09克。该 建筑产品表现出表34B所述的性质。表34A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 65</column></row> <table>实施例30
制备粘结性组合物(7-18-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表35A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度35.72厘米;宽度8.7厘米;高度2厘米;重量为580.88克。该 建筑产品表现出表35B所述的性质。
表35A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 65</column></row> <table>表35B
<table>complex table see original document page 66</column></row> <table>
实施例31
制备粘结性组合物(7-20-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表36A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度35.4厘米;宽度8.9厘米;高度1.9厘米;重量为560.28克。该 建筑产品表现出表36B所述的性质。
表36A
<table>complex table see original document page 66</column></row> <table> 实施例32
制备粘结性组合物(7-21-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表37A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度35.1厘米;宽度8.9厘米;高度2.0厘米;重量为817.17克。该 建筑产品表现出表37B所述的性质。
表37A
<table>complex table see original document page 67</column></row> <table>表37B
<table>complex table see original document page 67</column></row> <table>实施例33
制备粘结性组合物(7-21-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表38A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度29厘米;宽度8.8厘米;高度2.0厘米;重量为451.38克。该建
筑产品表现出表38B所述的性质。
表38A
<table>complex table see original document page 68</column></row> <table>实施例34
制备粘结性组合物(7-24-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表39A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下
尺寸:长度19厘米;宽度8.3厘米;高度1.9厘米;重量为264.14克。该建筑
产品表现出表39B所述的性质。
表39A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 69</column></row> <table>实施例35
制备粘结性组合物(7-24-06-l-0),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表40A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出的同一天 放入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干 燥箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸: 长度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表40B所述的 性质。
表40A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 69</column></row> <table>
表40B
<table>complex table see original document page 70</column></row> <table>实施例36
制备粘结性组合物(7-24-06-l-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表41A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后放入干 燥箱中一天。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干燥 箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长 度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表41B所述的性 质。
表41A
<table>complex table see original document page 70</column></row> <table>
实施例37
制备粘结性组合物(7-24-06-l-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表42A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后两天放 入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干燥 箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长 度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表42B所述的性质。
表42A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 71</column></row> <table>实施例38
制备粘结性组合物(7-24-06-l-4),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表43A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后四天放 入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干燥 箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长
度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表43B所述的性质。
表43A
<table>complex table see original document page 72</column></row> <table>表43B
<table>complex table see original document page 72</column></row> <table>实施例39
帝lJ备粘结性组合物(7-24-06-l-8),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表44A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后八天放 入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干燥 箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸:长 度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表44B所述的性 质。
表44A
占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 73</column></row> <table>实施例40
制备粘结性组合物(7-24-06-1-22),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表45A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后22天 放入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干 燥箱中基本完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸: 长度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表45B所述的 性质。
表45A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 73</column></row> <table>
表45B
<table>complex table see original document page 74</column></row> <table>实施例41
制备粘结性组合物(7-24-06-1-32),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表46A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,然后在挤出后32天 放入干燥箱中。然后将干燥的挤出物放入塑料中,在室温下储存。挤出物在干 燥箱中基本完全的脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以下尺寸: 长度19.5厘米;宽度9厘米;高度2厘米。该建筑产品表现出表46B所述的 性质。
表46A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数<table>complex table see original document page 74</column></row> <table>实施例42
制备粘结性组合物(7-24-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表47A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度17.4厘米;宽度8.5厘米;高度1.9厘米。该建筑产品表现出表 47B所述的性质。
表47A
<table>complex table see original document page 75</column></row> <table>实施例43
制备粘结性组合物(7-24-06-3),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表48A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以
下尺寸:长度17.9厘米;宽度8.4厘米;高度1.9厘米;重量为232.8克。该
建筑产品表现出表48B所述的性质。
表48A
<table>complex table see original document page 76</column></row> <table>实施例44
制备粘结性组合物(7-31-06-7),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表49A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.6厘米;宽度8.4厘米;高度1.95厘米;重量为199.64克。 该建筑产品表现出表49B所述的性质。
表49A
<table>complex table see original document page 77</column></row> <table>实施例45
制备粘结性组合物(7-31-06-8),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表50A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.6厘米;宽度8.4厘米;高度1.95厘米;重量为199.64克。 该建筑产品表现出表50B所述的性质。
表50A
<table>complex table see original document page 77</column></row> <table>表50B
<table>complex table see original document page 78</column></row> <table>
实施例46
制备粘结性组合物(8-l-06-4),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表51A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.13厘米;宽度8.4厘米;高度1.96厘米;重量为204.17克。 该建筑产品表现出表51B所述的性质。
表51A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 78</column></row> <table>
实施例47制备粘结性组合物(8-l-06-9),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表52A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55t:。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度17.04厘米;宽度8.58厘米;高度1.99厘米;重量为255.36克。 该建筑产品表现出表52B所述的性质。
表52A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
物质(组分) 进料的质量(千克) 觸 体积(%)
<table>complex table see original document page 79</column></row> <table>
表52B<table>complex table see original document page 79</column></row> <table>
实施例48
制备粘结性组合物(8-2-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表53A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.34厘米;宽度7.66厘米;高度1.86厘米;重量为215.51克。 该建筑产品表现出表53B所述的性质。表53A
<table>complex table see original document page 80</column></row> <table>
实施例49
制备粘结性组合物(8-2-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表54A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.1厘米;宽度7.87厘米;高度1.87厘米;重量为226.8克。 该建筑产品表现出表54B所述的性质。
表54A
<table>complex table see original document page 80</column></row> <table>表54B
<table>complex table see original document page 81</column></row> <table>实施例50
制备粘结性组合物(8-2-06-3),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表55A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度35厘米;宽度8.81厘米;高度1.98厘米;重量为660.44克。该 建筑产品表现出表55B所述的性质。
表55A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 81</column></row> <table>实施例51
制备粘结性组合物(8-2-06-5),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表56A'所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.4厘米;宽度8.35厘米;高度2.04厘米;重量为197.18克。 该建筑产品表现出表56B所述的性质。
表56A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 82</column></row> <table>实施例52
制备粘结性组合物(8-2-06-6),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表57A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度17.1厘米;宽度8.62厘米;高度2.03厘米;重量为248.32克。 该建筑产品表现出表57B所述的性质。
表57A
<table>complex table see original document page 83</column></row> <table>表57B
<table>complex table see original document page 83</column></row> <table>实施例53
制备粘结性组合斷8-16-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表58A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.83厘米;宽度6.9厘米;高度0.99厘米;重量为128.6克。 该建筑产品表现出表58B所述的性质。
表58A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 83</column></row> <table>
表58B
<table>complex table see original document page 84</column></row> <table>
制备粘结性组合物(9-6-06-l-6),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表60A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中6天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度15.9厘米;宽度8.91厘米;高度2.03厘米;重量为296.28克。 该建筑产品表现出表60B所述的性质。
表60A
<table>complex table see original document page 85</column></row> <table>实施例56
制备粘结性组合物(9-6-06-l-7),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表61A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中7天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以
下尺寸:长度ll.l厘米;宽度8.91厘米;高度2.05厘米;重量为211.26克。
该建筑产品表现出表61B所述的性质。 表61A
<table>complex table see original document page 86</column></row> <table>实施例57
制备粘结性组合物(9-6-06-l-8),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表62A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度16.6厘米;宽度8.63厘米;高度1.95厘米;重量为199.64克。 该建筑产品表现出表62B所述的性质。
表62A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 86</column></row> <table>
表62B
<table>complex table see original document page 87</column></row> <table>实施例58
制备粘结性组合物(9-8-06-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表63A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55'C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度10.95厘米;宽度8.65厘米;高度1.87厘米;重量为189.67克。 该建筑产品表现出表63B所述的性质。
表63A<table>complex table see original document page 87</column></row> <table>
表63B
<table>complex table see original document page 88</column></row> <table>实施例59
制备粘结性组合物(9-8-06-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑产 品以确定物理性质。简而言之,通过按照表64A所述混合和挤出组合物制备粘 结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝固 的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行基 本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。建筑产品具有以 下尺寸:长度11.7厘米;宽度8.6厘米;高度1.9厘米;重量为202.8克。该 建筑产品表现出表64B所述的性质。
表64A
<table>complex table see original document page 88</column></row> <table>
实施例60
帝恪粘结性组合物(9-18-06-l-l),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表65A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝 固的挤出物放入固化槽中8天,保持在55。C。将固化的挤出物从固化槽中取出, 在湿情况下进行测试。湿建筑产品具有以下尺寸:长度12厘米;宽度9厘米; 高度2厘米;重量为308.57克。另外,将建筑产品干燥至具有以下干性质:长 度10.63厘米;宽度8.54厘米;高度1.8厘米;重量为179.3克。该建筑产品 表现出表65B所述的性质。
表65A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 89</column></row> <table>制备粘结性组合物(9-18-06-l-2),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表66A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝
固的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行 基本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表
现出表66B所述的性质。
物质(组分) 进料的质量(千克) 表66A 占总组成的湿质量百分数 占总组成的湿体积百分数 体积(%)
<table>complex table see original document page 90</column></row> <table>实施例62
制备粘结性组合物(9-18-06-l-3),并加工成粘结性建筑产品,测试该建筑 产品以确定物理性质。简而言之,通过按照表67A所述混合和挤出组合物制备 粘结性建筑产品。将挤出物包在塑料中,保持在室温下,直到凝固。然后将凝 固的挤出物放入固化槽中8天,保持在55°C。固化的挤出物在干燥箱中再进行 基本完全的脱水,直到完全脱水,在干燥情况下测试建筑产品。该建筑产品表 现出表67B所述的性质。
表67A
占总组成的湿质量百分数占总组成的湿体积百分数
<table>complex table see original document page 90</column></row> <table>
表67B
<table>complex table see original document page 91</column></row> <table>实施例63
依据由ASTM出版的编号为D 1761 —88的标准(2000年重新核定)中所 述的标准ASTM方法测试实施例6的粘结性建筑产品,以确定钉子保持强度。 经测试,该粘结性建筑产品的钉子保持强度为72.24 lbf/in。
实施例64
依据由ASTM出版的编号为D 1761 — 88的标准(2000年重新核定)中所 述的标准ASTM方法测试实施例9的粘结性建筑产品,以确定钉子保持强度和 螺钉保持强度。经测试,该粘结性建筑产品的钉子保持强度为86.9 lbf/in,螺 钉保持强度为862.16 lbf/in。
实施例65
依据标准ASTM方法测试实施例IO的粘结性建筑产品,以确定钉子保持 强度和螺钉保持强度。经测试该粘结性建筑产品的钉子保持强度为35.86 lbf/in, 螺钉保持强度为399.39 lbf/in。
在不背离其精神或本质特征的前体下,本发明可以体现为各种具体形式。 所描述的实施方式在各方面仅仅被认为是说明性而非限制性的。因此,本发明 的范围由所附权利要求而不受前面的说明限定。所有在意义和范围上与权利要 求等价的变化都包括在本发明的范围内。

Claims (29)

1.一种用作木材替代品的粘结性复合产品,该产品包含: 固化的粘结性复合物,其由水凝水泥、流变改性剂和纤维组成,所述纤维基本上均匀地分布在整个固化的粘结性组合物中,并且在固化的粘结性复合物中的含量大于约10重量%, 所述固化的粘结性复合物的特征是: 截面厚度至少为2毫米; 挠曲刚度约为200,000psi至5,000,000psi; 接受使用锤子或钉枪打入的标准木钉,接受使用螺丝刀拧入的标准木螺钉; 使用标准ASTM方法测得的钉子的拉出阻力至少约为25lbf/in; 使用标准ASTM方法测得的螺钉的拉出强度至少约为300lbf/in; 所述固化的粘结性组合物可通过包括以下步骤的方法制备: 将水、纤维和流变改性剂混合在一起,形成纤维性混合物,其中纤维基本均匀地分散; 向该纤维性混合物中加入水凝水泥,得到可挤出的粘结性组合物,该组合物具有塑性稠度,其包含浓度约25湿重%至75湿重%的水、浓度约25湿重%至75湿重%的水凝水泥、浓度约0.1湿重%至10湿重%的流变改性剂和浓度大于约8湿重%的纤维; 将可挤出的粘结性组合物挤出为具有预定截面的生坯中间挤出物,该生坯挤出物在挤出时是形状稳定的,能够基本保持可供操作的截面形状而不会破裂; 使水凝水泥固化,形成粘结性复合物,使得水凝水泥对粘结强度的贡献至少约为粘结性复合物总粘结强度的50%。
2. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述水凝水泥通过以 下方式固化:对中间挤出物进行加热,通过蒸发除去一部分水并减小该挤出物 的密度。
3. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述可挤出的组合物在加热之前的标称水/水泥比值大于约0.75,在一部分水蒸发之后的实际水/水 泥比值小于约0.5。
4. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,其还包含至少一种选 自下组的加强构件:钢筋、金属丝、网和织物,其至少部分地被所述粘结性复合物包封。
5. 如权利要求4所述的粘结性复合物,其特征在于,所述至少一种加强构 件通过粘合剂粘合到粘结性复合物上。
6. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述纤维在粘结性复 合物中的含量大于约15干重%。
7. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述纤维在粘结性复 合物中的含量大于约20干重%。
8. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述粘结性复合物成 形为装饰板。
9. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述粘结性复合物包 括建筑产品,该建筑产品是木材建筑产品的替代品。
10. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述粘结性复合物 的密度小于约1.2克/厘米3。
11. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于,所述粘结性复合物 可使用标准木锯进行锯切。
12. 如权利要求9所述的粘结性复合物,其特征在于,所述建筑产品具有 选自下组的形状:杆、棒、管子、圆柱体、板、工字梁、电杆、装饰板、两英 寸厚四英寸宽的板材、结构板、 一英寸厚八英寸宽的板材、面板、平板、屋瓦 和空心板。
13. 如权利要求9所述的粘结性复合物,其特征在于,所述建筑产品能够 接受用手锤打进的10d钉子,而没有明显弯曲。
14. 如权利要求9所述的粘结性复合物,其特征在于,所述建筑产品对于 10d钉子的钉子拉出阻力至少约为501bf/in。
15. 如权利要求9所述的粘结性复合物,其特征在于,所述建筑产品的螺 钉拉出阻力至少约为500 lbf/in。
16. 如权利要求1所述的粘结性复合物,其特征在于:纤维选自下组:大麻纤维、棉纤维、植物叶或茎纤维、硬木纤维、软木纤维、玻璃纤维、石墨纤维、二氧化硅纤维、陶瓷纤维、金属纤维、聚合物纤维、 聚丙烯纤维、碳纤维和它们的组合;水凝水泥选自下组:波特兰水泥、MDF水泥、DSP水泥、登斯特类水泥、 派蒙特类水泥、铝酸钙水泥、灰泥、硅酸盐水泥、石膏水泥、磷酸盐水泥、高铝水泥、微细水泥、矿渣水泥、氧氯化镁水泥和它们的组合;流变改性剂选自下组:多糖、蛋白质、纤维素、淀粉、甲基羟乙基纤维素、 羟甲基乙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、 羟丙基纤维素、支链淀粉、直链淀粉、海胶、乙酸淀粉、淀粉羟基醚、离子 性淀粉、长链烷基淀粉、糊精、胺淀粉、磷酸淀粉、二醛淀粉、粘土和它们的 组合;包含选自下组的促凝剂:Na2OH、 KC03、 KOH、 NaOH、 CaCl2、 C02、 氯化镁、三乙醇胺、铝酸盐、HC1的无机盐、HN03的无机盐、H2S04的无机盐、水合硅酸钙(C-S-H)和它们的组合;或包含选自下组的填料:沙、白云石、砂砾、岩石、玄武岩、花岗岩、石灰 石、砂石、玻璃珠、气凝胶、干凝胶、海胶、云母、粘土、合成粘土、氧化铝、二氧化硅、飞灰、硅粉、片状氧化铝、高岭土、玻璃微球、陶瓷球、二水合石膏、碳酸钙、铝酸钙和它们的组合。
17. —种制造粘结性复合物的方法,该粘结性复合物具有适合用作木材替代品的性质,所述方法包括:将水、纤维和流变改性剂混合在一起,形成纤维性混合物,其中纤维基本均匀地分散;向该纤维性混合物中加入水凝水泥,得到可挤出的粘结性组合物,该组合物具有塑性稠度,其包含浓度约25湿重%至75湿重%的水、浓度约25湿重%至75湿重%的水凝水泥、浓度约0.1湿重%至10湿重%的流变改性剂和浓度大于约5湿重%的纤维;将可挤出的粘结性组合物挤出为具有预定截面的生坯中间挤出物,该生坯挤出物在挤出时是形状稳定的,能够基本保持可供操作的截面形状而不会破裂;使水凝水泥固化,以这样的方式形成粘结性复合物,即水凝水泥对粘结强 度的贡献至少约为粘结性复合物总粘结强度的50%,所述粘结性复合物具有以 下特征中的一种或多种:截面厚度至少为2毫米; 密度小于约1.2克/厘米3;挠曲刚度约为200,000 psi至5,000,000 psi;接受使用锤子或钉枪打入的标准木钉,接受使用螺丝刀拧入的标准木螺钉;使用标准ASTM方法测得的钉子的拉出阻力至少约为25 lbf/in; 使用标准ASTM方法测得的螺钉的拉出阻力至少约为300 lbf/in;或 可以使用标准木锯进行锯切。
18. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,所述纤维在可挤出的粘结性 组合物中的含量大于约10湿重%。
19. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,所述纤维在可挤出的粘结性 组合物中的含量大于约15湿重%。
20. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,所述水凝水泥通过以下方式 固化:对中间挤出物进行加热,通过蒸发除去一部分水,减小该挤出物的密度。
21. 如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述可挤出的组合物在加热 之前的标称水/水泥比值大于约0.75,在一部分水蒸发之后的实际水/水泥比值 小于约0.5。
22. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括围绕至少一种选自 下组的加强构件对可挤出的粘结性组合物进行挤出:钢筋、金属丝、网和织物, 使得至少部分地将所述加强构件包封在所述生坯挤出物中。
23. 如权利要求22所述的方法,其特征在于,其还包括: 挤出生坯挤出物,该生坯挤出物具有至少一个连续的孔洞,其是形状稳定的;将钢筋和粘合剂插入连续孔洞中,同时粘结性复合物处于形状稳定的生坯状态或者至少部分地固化;用粘合剂将钢筋粘合在连续孔洞的表面上,任选地通过在钢筋插入之前将粘合剂施加到钢筋上来进行。
24. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括使粘结性复合物成形为装饰板。
25. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括将粘结性复合物加工成建筑产品,使得该建筑产品可以作为木材建筑产品的替代品,其具有选自下组的形状:杆、棒、管子、圆柱体、板、工字梁、电杆、装饰板、两英寸厚四英寸宽的板材、结构板、 一英寸厚八英寸宽的板材、面板、平板、屋瓦和内 部空心的板。
26. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括通过至少一种选自下组的方法处理形状稳定的生坯挤出物和/或固化的粘结性复合物:弯曲、切割、锯切、砂磨、研磨、织构化、刨削、抛光、磨光、预钻孔、上漆和着色。
27. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括使一部分从加工生坯挤出物中得到的废料生坯挤出物再循环,其中再循环包括将废料生坯挤出物与可挤出的粘结性组合物混合。
28. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,所述粘结性组合物通过模口和/或辊轮-挤出方法挤出。
29. 如权利要求17所述的方法,其特征在于,其还包括对生坯中间挤出物进行冲压或冲击成型。
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