CN101898881B - 含改性纤维的纤维水泥板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含改性纤维的纤维水泥板。具体涉及一种建材产品，其包含水泥胶结料、集料以及纤维素增强纤维，其中纤维素增强纤维经阳离子或非离子油处理过。纤维水泥复合材料含有这样得到的纤维时，使得在板的总体强度得以维持的同时，该复合材料在峰值荷载下的挠度得到改善以及抗冲击强度得到改善。

Description

含改性纤维的纤维水泥板

技术领域

本发明涉及一种加入改性纤维素浆粕纤维的纤维水泥板。

背景技术

房屋和其它建筑通常采用外部墙板材料来保护其内部结构免受环境因素影响。典型地，这些墙板材料有木材、混凝土、砖、铝、灰泥、木质复合材料或纤维-水泥复合材料构成的板材或面板。在纤维-水泥墙板、屋面以及饰面中一些常见的纤维-水泥复合材料通常由水泥、石英砂、未漂木浆以及各种添加剂组成。纤维-水泥产品与其它类型材料如木质墙板相比，因为其耐候性、相对造价不高、防火，并且不易被腐蚀或遭受虫害而具有若干优势。

大部分商业纤维-增强水泥墙板产品使用抄取法(Hatsheck process)制造。而抄取法最早出现是用于制造石棉复合材料，但是，其现在用于制作非石棉、纤维素纤维增强水泥复合材料。在这一方法中，成捆的未漂纤维素浆粕纤维在水中被再次浆化以提供基本上单一的纤维。再次浆化的纤维被提炼然后与水泥、石英砂、粘土以及其它添加剂混合形成混合物。将纤维-水泥混合物沉积在毡带基底(felt band substrate)上，真空脱水，成层和在某些情况下压制，并且随后固化形成片材形式的纤维增强水泥基材。这种形式可具有标准斜角(beveled)木墙板的外形。

对于本领域技术人员来说所公知的其它常用的纤维水泥生产方法有：马尼亚尼法(Magnani process)、挤出、注射成型、手工敷层、模制以及Mazza管法。

在生产纤维水泥产品的过程中，纤维素浆粕纤维起到两个作用。

纤维素浆粕纤维在成形丝网上的排水过程中充当水泥混合浆料的过滤介质，当从水泥悬液中去除过量的水时，帮助保留水泥和二氧化硅颗粒。在排水过程中如果没有过滤介质，大量固体将会随水从浆料中流失。过滤介质的目的是在去除水时将水泥混合物保留在产品中。

纤维同时增强了水泥产品。纤维水泥板生产商希望水泥板强度好和柔韧性好。强度由板的断裂模量表示。柔韧性由板在最大荷载下的挠度表示。最大荷载指在板断裂前可以施加在板上的力的量值。最大荷载下的挠度指板在三点弯曲作用下将要断裂前所述板从水平面偏移的距离。

北美黄杉(Douglas fir)未漂化学浆粕纤维是量测其他纤维素化学浆粕纤维的标准。如果考虑在纤维水泥板中使用其他纤维，其断裂模量、最大荷载以及最大荷载下的挠度都要比得上北美黄杉未漂化学浆粕纤维。

由漂白纤维素浆粕纤维制成的纤维水泥板通常具有高强度但是易碎，造成柔韧性差。这类板在弯曲时容易断裂并且钉钉子时也容易断裂。提供一种由漂白纤维素化学浆粕纤维制成的纤维水泥板，其表现出高强度同时具有好的柔韧性将具有优势。

发明内容

本发明的纤维水泥板可以通过许多工艺中的任何一种制得。典型工艺有抄取法、马尼亚尼法、挤出、注射成型、手工敷层、模制以及Mazza管法。

在生产纤维水泥板时，成捆的纤维素浆粕纤维在水中被再次浆化以提供基本上单一的纤维。再次浆化的纤维被提炼，然后与水泥、石英砂以及其它添加剂混合形成混合物。随后该混合物被成型为纤维水泥板。在一种工艺中，将纤维-水泥混合物沉积在毡带基底上，真空脱水，然后固化形成片材形式的纤维增强水泥基材。这种片材可采用标准斜角木墙板的形式。其也可采用建筑片材、面板、厚板材和屋面的形式。

纤维水泥板的通常组成为10至90重量％的水泥，20至80重量％的石英砂，和2至18重量％的纤维素浆粕纤维。在纤维水泥板中常见的其它添加剂有：密度调节剂、重量调节剂、阻燃剂、粘土、高岭土、偏高岭土、硅灰、粉煤灰、消泡剂、粘度调节剂、轻质集料、珍珠岩、蛭石、云母、浮石、灰渣、絮凝剂、明矾、三水合氧化铝、防水剂、硅灰石、碳酸钙、树脂、颜料、硅藻土和树脂。

改变水泥胶结料、集料、密度调节剂以及添加剂的比例，可以获得在不同应用如屋面、平台、围栏、铺砌、管道、墙板、饰面、拱腹、瓷砖的衬垫垫板中的最优特性。对于空气固化产品，可采用更高百分比的水泥，更优选60-90％。在空气固化实施例中，不使用细研磨的二氧化硅，虽然二氧化硅可以作为填料使用。

水泥胶结料优选是波特兰(Portland)水泥，也可以是但不局限于高铝水泥、石灰、高磷酸盐水泥、和碎粒状高炉矿渣水泥或其混合物。集料优选为碎石英砂，也可以是但不局限于无定形二氧化硅、微硅粉、硅灰、硅藻土、燃煤灰和炉底灰、稻壳灰、高炉渣、粒状渣、钢渣、矿物氧化物、矿物氢氧化物、粘土、菱镁石或白云石、金属氧化物和氢氧化物以及聚合物珠，或其混合物。

密度调节剂可以是有机和/或无机轻质材料。密度调节剂可以包括塑料空心材料、玻璃和陶瓷材料、水合硅酸钙、微球体以及火山灰，火山灰包括珍珠岩、浮石、shirasu泡球(shirasu balloon)和沸石这样的火山灰扩展形式。密度调节剂可以是天然的或合成的材料。添加剂可以包括但不局限于粘度调节剂、阻燃剂、防水剂、硅灰、地热二氧化硅、增稠剂、颜料、着色剂、增塑剂、成型剂、絮凝剂、助滤剂、湿和干强度助剂、有机硅材料、铝粉、粘土、高岭土、三水合氧化铝、云母、偏高岭土、碳酸钙、硅灰石以及聚合树脂乳液，或其混合物。

在制造纤维水泥板中通常使用未漂北美黄杉化学浆粕纤维。在工业中发现其能够提供断裂模量、最大荷载以及在最大荷载下挠度的最佳组合。

如果未漂北美黄杉纤维素浆粕纤维短缺时，则有必要找到其它可用的浆粕纤维。通常使用长度与北美黄杉相近的其它未漂纤维素浆粕纤维。北美红杉(redwood)是一例。

漂白软木化学浆粕纤维由于其长度曾经被考虑过，但是由于其容易导致板易碎而不被使用。其往往具有和未漂北美黄杉化学浆粕纤维相同的或略高的强度，但是通常所具有的柔韧性远低于未漂北美黄杉化学浆粕纤维。

本发明可以使用许多种浆粕纤维。能够使用针叶类和阔叶类树种。它们还被称为软木和硬木。通常使用软木，因为它们具有比硬木更长的纤维。典型的软木树种有云杉、冷杉、铁杉、北美落叶松、落叶松、松树、柏树以及北美红杉。典型的硬木树种有白蜡树、杨树、美洲黑杨、椴树、桦树、山毛榉、栗树、胶橡树、榆树、槭树以及悬铃木。再生纤维素材料可以作为纤维的起始物料使用。本发明可使用化学浆、机械浆、热机械浆、化学热磨机械浆。硫酸盐法化学浆、亚硫酸盐法化学浆和碱法化学浆可以使用。纤维可以为漂白或未漂白的。本发明可以使用未漂北美黄杉化学浆粕纤维。

通常，软木或针叶类树种由于纤维长度而被使用。硬木或阔叶类树种具有的纤维长度为1-2mm。软木或针叶类树种具有的纤维长度为3.5-7mm。北美黄杉、冷杉、异叶铁杉、西部落叶松以及南方松具有的纤维长度在4至6mm范围内。制浆和漂白工序可能因纤维断裂从而使平均长度稍稍缩短。

制浆过程中，木质材料通过化学类型或机械类型的工艺分解为纤维。纤维随后可任选被漂白。纤维然后在贮浆池中与水成浆料。浆料接着通向流浆箱，然后置于丝网上、去水和干燥，形成浆粕片材。添加剂可以与纤维混合于贮浆池、流浆箱或两者中。材料也可以在脱水干燥步骤之前、期间或之后喷洒于浆粕片材上。

本发明的纤维在贮浆池中或在流浆箱中用材料处理。

该材料是球滴状阳离子或非离子油。所述油可以是植物油或矿物油。其可用表面活性剂处理以形成球滴并具有阳离子特征。添加到浆料中的油的量为每吨漂白硫酸盐法浆2至5Kg油以及每吨漂白亚硫酸盐浆1至3Kg油。

可用的植物油可以是在约100℃的浆粕干燥温度下为液态的任何植物油。能够使用的植物油特别包括，杏仁油、摩洛哥坚果油、朝鲜蓟油、巴西棕榈油、山嵛油、软壳豆荚(bladder pod)油、婆罗洲乌桕籽(Borneo tallow nut)油、葫芦油、水牛葫芦油、低芥子酸菜籽油、角豆荚油、蓖麻油、椰油、苦配巴香脂油、玉米油、棉籽油、海甘蓝油、萼距花油、亚麻芥油、亚麻籽油、葡萄籽油、大麻籽油、红萼油(hongeoil)、麻风树油、霍霍巴油、木棉籽油、芒果油、白芒花籽油、绿玉树油、芥子油、秋葵籽油、橄榄油、坚果油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、油胡桃油(petroleum nut oil)、昆诺阿藜油(quinoa oil)、萝卜油、盏金花油(ramtil oil)、油菜籽油、米糠油、芝麻油、大豆油和妥尔油。

掺有漂白浆粕纤维的纤维水泥板，该漂白浆粕纤维被附着在纤维上的阳离子或非离子油球滴处理过，这种水泥板的断裂模量比得上掺有未漂北美黄杉化学浆粕纤维的纤维水泥板或掺有经季铵分散剂处理过的漂白纤维的纤维水泥板，并且其在最大荷载下的挠度远高于掺有未漂北美黄杉化学浆粕纤维的纤维水泥板或掺有经季铵分散剂处理过的漂白纤维的纤维水泥板。含有用油处理的纤维的板的挠度可以超过任一前述其它板的两倍。含有用油处理的纤维的板的抗冲击强度能够大于含有漂白纤维的板或含有经季铵分散剂处理过的漂白纤维的板或含标准未漂北美黄杉纤维的板。

虽不希望被理论所限制，但相信获得更高挠度的原因在于，较大的球滴覆于整个纤维并使得纤维在纤维水泥板中可以相对于水泥板移动。这使得在基材中的纤维的摩擦力能量最大化，而不是将纤维与基材牢固结合导致纤维的抗拉强度成为抵御外部荷载的唯一因素。这将使得上述纤维水泥板比在纤维水泥板中与水泥牢固结合的纤维具有更大的挠度。

Claims (5)

1.一种纤维水泥板，其包含水泥胶结料、集料以及纤维素增强纤维，其中纤维素增强纤维在被加到水泥胶结料之前经阳离子或非离子油处理过。

2.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其中所述纤维素增强纤维为纤维素化学浆粕纤维。

3.根据权利要求2所述的纤维水泥板，其中所述浆粕纤维为漂白浆粕纤维。

4.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其中所述油为球滴状植物油。

5.根据权利要求1所述的纤维水泥板，其中所述油为球滴状矿物油。