CN101947869B - 木材型加强轻型复合板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种木材型加强轻型复合板，包括芯板和分别位于所述芯板两侧的两个侧板，所述各侧板均与所述芯板粘结成一体，其中至多一个侧板采用单层结构，至少一个侧板采用多层结构，所述采用单层结构的侧板设有一个粘结层，所述采用多层结构的侧板包括多个粘结层，相邻的所述粘结层之间设有加强层，所述加强层的两侧分别与所述相邻粘结层粘结成一体，所述加强层采用网、织物或无纺布，所述粘结层由混合料浆固化而成，所述混合料浆的原料中至少包含：镁质粘结物料100质量份，农业废弃物100-800质量份，所述镁质粘结物料由氧化镁和镁盐组成。本发明主要可以用作各种建筑板材、工业板材及日常生活板材，实现了农业废弃物的有效利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材，主要可用作除承重墙体之外的各种建筑用板材以及工业用板材。
背景技术
现有除承重墙体之外的建筑用板材具有很多种形式，例如用作装饰板的石膏板、用作内墙板和隔墙板的水泥复合板等等，这些板材各自具有其优势，均在一定领域内得到有效地应用，但存在一个共有的缺点，就是消耗的自然资源比较多，而作为包装箱等的工业用板材则多采用木板，不仅消耗了大量的树木资源，而且由于木板本身还可以受到虫蛀、腐蚀等侵害，并且容易变形，影响了使用效果。
因此，基于环境友好和资源节约的考虑，应在满足使用要求的条件下，尽可能地实现废弃物料的回收利用，减少自然资源的消耗量，最大限度地采用废弃物料替代自然资源。
另一方面，目前我国对以农作物秸秆为主的农业废弃物的利用率还不高，尽管秸秆还田的方式在一定程度上解决了秸秆的出路问题，但其利用价值还比较低，而对于杂草、废树枝等其他植物体的利用还基本上没有实现，由此也造成了这些资源的浪费。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种木材型加强轻型复合板，这种板材消耗的自然资源少，并且可以将多种农业废弃物用作其主要原料。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种木材型加强轻型复合板，包括芯板和分别位于所述芯板两侧的两个侧板，所述各侧板均与所述芯板粘结成一体，其中至多一个侧板采用单层结构，至少一个侧板采用多层结构，所述采用 单层结构的侧板设有一个粘结层，所述采用多层结构的侧板包括多个粘结层，相邻的所述粘结层之间设有加强层，所述加强层的两侧分别与所述相邻粘结层粘结成一体，所述加强层采用网、织物或无纺布，所述粘结层由混合料浆固化而成，所述混合料浆的原料中至少包含：镁质粘结物料100质量份，农业废弃物100-800质量份，所述镁质粘结物料由氧化镁和镁盐组成，所述氧化镁与所述镁盐之间的摩尔比为1∶0.6-1.4，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或氯化镁和硫酸镁任意比例的组合，所述农业废弃物采用粉料形式。
本发明的有益效果是：由于采用了氧化镁和氯化镁/硫酸镁浆料作为粘结剂，可以在其中添加大量的农业废弃物的粉料作为填充剂，并通过在粘结层之间设置加强层的方式有效地提高了侧板的强度，由此可以实现板材所需的各种强度要求；由于大量地使用农业废弃物粉料作为填充剂，因此不仅使农业废弃物得到有效地利用，大量地节省了自然矿物资源和林木资源，而且还减少了因处理这些农业废弃物所需的费用以及这些农业废弃物对农村环境的影响，因此特别适应于农业废弃物产出多并且处理成本高、处理要求严的各种场合；由于所使用的农业废弃物均为植物体或者经过植物体转换成的有机废渣，因此这种复合板材具有木材的质感以及相仿的加工特性，因此通常可以用于替代木材的使用场合；由于还在侧板中间设置了芯板，可以根据实际情况，采用不同的芯板材料，以实现复合板在保温、隔声、强度等各方面的特性，适应于不同场合的使用要求，同时还可以通过选择比重较轻的芯板，以降低整体复合板的比重，由此扩大了这种复合板材的使用范围。根据申请人的实验，在本发明给出优选的实施例中，可以在制品密度不大于800kg/m3的情况下，可以实现抗弯载荷大于2800N，抗拉强度大于0.1MPa，抗压强度大于5MPa，阻燃系数大于0.98(m2.K)/W，而且在芯板采用具有良好隔音效果的发泡材料的情况下，厚度100mm的板材的隔声量可大于50dB。另外，由于侧板还具有良好的加工性能，因此在选择发泡水泥等适宜芯板的情况下，这种复合板可以方便地进行机 械加工，由此方便使用，扩大了使用范围和使用方式，降低加工难度。
附图说明
图1是本发明的剖面结构示意图；
图2是本发明的侧板剖面结构示意图；
图3是本发明采用多层结构的芯板的剖面结构示意图。
具体实施方式
参见图1-3，本发明提供的木材型加强轻型复合板包括芯板20和分别位于所述芯板上、下两侧(依据图示方位)的上、下侧板10，所述各侧板均与所述芯板粘结成一体，其中至多一个侧板采用单层结构，至少一个侧板采用有多层结构，所述采用单层结构的侧板设有一个粘结层，所述采用多层结构的侧板包括多个粘结层11、13、15，相邻的所述粘结层之间设有与加强层12、14，所述加强层的两侧分别与所述相邻粘结层粘结成一体，所述加强层采用网、织物或无纺布，所述粘结层由混合料浆固化而成，所述混合料浆的原料中至少包含：镁质粘结物料100质量份，农业废弃物100-800质量份，所述镁质粘结物料由氧化镁和镁盐组成，所述氧化镁与所述镁盐之间的摩尔比为1∶0.8-1.2，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或氯化镁和硫酸镁任意比例的组合，所述农业废弃物采用粉料形式。其中农业垃圾的添加量应根据对复合板材的实际要求选定，可以理解的是，当农业废弃物添加量增大到一定程度后，生产出来的复合板材的强度将有所减低，相应的指标可以采用现有技术进行检测。
所述用作加强层的网、织物和无纺布优选玻璃纤维为原料。
所述氧化镁通常采用轻烧氧化镁粉，所述轻烧氧化镁粉同所述氯化镁/硫酸镁的配比以及制备混合料浆时的加水量，可以依据现有技术，根据轻烧氧化镁的性质和使用方式确定。
所述粘结层的混合料浆的原料中还可以包括：甲基萘2-10质量份，有机氟和/或有机硅表面活性剂0.5-10质量份，所述有机氟和/或有机硅表面活性 剂是指有机氟表面活性剂、有机硅表面活性剂、有机氟表面活性剂和有机硅表面活性剂的任意比例的组合或者同时含有氟和硅的有机表面活性剂，根据中请人的实验，可以采用任意市售的产品，例如各种用作表面活性剂的有机氟烷类物质和有机硅烷类物质，所述甲基萘采用甲基萘含量在20％以上的甲基萘残油或工业甲基萘。
上述甲基萘和有机氟和/或有机硅表面活性剂可以同时添加，也可以单独添加其中的任意一种。根据申请人的实验，同时添加这两种成分后，侧板的抗压强度和抗弯载荷均可以提高10-15％左右。而单独添加甲基萘时，侧板的抗压强度和抗弯载荷大约提高5-7％左右，单独添加有机氟和/或有机硅表面活性剂时，侧板的抗压强度和抗弯载荷大约提高3-5％。对于市售的多种有机氟和/或有机硅表面活性剂，未发现不同产品之间的明显差别。对于添加这些成分后如何提高相应强度的机理，申请人还未做详细的分析，也未见相关的报道。
另外，添加所述的甲基萘和有机氟和/或有机硅表面活性剂后，在保证板材整体性能的基础上，还可以明显地提高农业废弃物的添加量，根据申请人的实验，在农业废弃物添加量高达80％的情况下，依然可以有效成型并满足一定的强度等使用要求。
通常，所述粘结层的混合料浆的原料中还可以包括草酸或其他酸类物质4-15质量份和/或聚丙烯酸胺1-4质量份，其中草酸的加入有助于改善产品的PH值，改善固化反应效果，并有利于延长使用寿命，而聚丙烯酸胺的加入尽管作用机理尚不完全清楚，但实验证明有助于提高复合板材的强度。
通常，为使用方便，所述氯化镁可以采用波美度优选为28-32度的氯化镁水溶液，所述草酸可以采用水溶液形式，所述聚丙烯酸胺采用乳液形式。
所述农业废弃物为作为废弃物的植物体以及以植物体为原料进行生产加工后的废渣，包括但不限于下列任意一种、几种或全部的物料：各种农作物秸秆、稻草、谷壳、麦秸、木屑、枝桠材、废旧木材碎料、树叶、果壳、水果皮、 蔬菜叶、茶叶碎末、荒草以及饮料厂、酒厂、糖厂、制药厂等生产加工企业形成的以植物体为原料的生产废渣。由于农业废弃物在其中起到的仅仅是填充物的作用，并且这些农业废弃物同镁质粘结物料之间的粘结性都很好，根据申请人的实验，采用不同的农业废弃物不会对产品的生产过程产生明显的影响，但对强度和机械加工性能则会根据不同的物料有所变化，其变化结果可以通过现有技术进行检验。
所述侧板的制备方法可以为先铺一层所述混合料浆，然后在铺好的混合料浆表面铺上一层加强层并使该加强层同下面的混合料浆粘贴在一起，再在该加强层上面铺第二层混合料浆，在需要设置更多层粘结层和加强层时，以此方式循环，直至达到设定的粘结层和加强层的层数，然后进行自然养护和干燥成型。
所述芯板可以采用任意适宜的板材。为实现废物利用，优选地，所述芯板可以采用下列板材中的一种、多种或全部：废旧玻璃钢板、废旧彩钢板、废旧硬塑料板、废旧岩棉板、废旧石板和发泡水泥板。
所述芯板的层数可以为一层或多层，所述多层芯板21、23之间通过所述混合料浆22粘结并固化。
所述芯板可以为整块板材，也可以由多块板材拼接而成。
所述芯板上可以设有或不设有通孔，当设有通孔时，构成粘结层的混合料浆可以穿过这些通孔，使芯板两侧的粘结层相互连接，由此可以提高对芯板的固定强度，特别是在板表面同粘结层的粘结强度不高的情况下，这种设置通孔的方式可以明显地提高整个复合板的强度和整体性，避免粘结层剥离或脱落。
所述侧板同所述芯板之间的粘结方式可以是在制备粘结层时直接将相应的混合料浆铺设在芯板的侧面，在固化过程中粘结成一体；也可以是先制备好侧板，然后在侧板和芯板之间涂上所述的混合料浆，这些混合料浆固化后将所 述的侧板和芯板粘结在一起。
所述发泡水泥板可以采用下列方式制备：制备好水泥料浆和泡沫浆，将水泥料浆和泡沫浆混合后装入模具自然养护和干燥成型，形成发泡水泥块，将所述的发泡水泥块切割成具有所需厚度的发泡水泥板。
所述泡沫浆通常可以通过发泡剂采用相应的发泡机制备，所述泡沫浆中泡径的大小优选控制在0.1～1mm之间，所述发泡剂优选为动物蛋白型发泡剂或采用增加了增泡组分、稳泡组分、功能组分和调节组分的复合型发泡剂。
所述废旧玻璃钢板、废旧彩钢板和废旧硬塑料板通常可以在切割成型前或切割成型后进行表面酸洗和碱洗，以提高可粘结性。
所述水泥料浆中可以添加有下列任意一种、多种或全部的物料：玻璃纤维、聚丙拉丝、玻璃丝纤维布、玻璃丝网格布、玻璃丝纤维筋和废弃的钢筋，所述玻璃纤维和/或聚丙拉丝的长度优选2-5mm，所述水泥料浆为硅酸盐水泥料浆、普通硅酸盐水泥料浆、火山灰硅酸盐水泥料浆、粉煤灰硅酸盐水泥料浆、矿渣硅酸盐水泥料浆、复合硅酸盐水泥料浆或菱镁水泥。所述玻璃纤维、聚丙拉丝等碎料的添加量根据实际需要采用现有技术确定，所述玻璃丝纤维布、玻璃丝网格布等片料可以分层铺设，铺设的层数和密度根据实际需要确定，所述废弃的钢筋和玻璃丝纤维筋等类似钢筋的料可以依据钢筋混凝土中钢筋的设置方式或其他任意适宜的方式设置。对于上述材料以及其他添加材料(例如填充剂)，可以通过现有技术检测和选择添加量和结构形式(可能的情况下)。例如，在其他原料一定的情况下，可以对不同玻璃纤维、聚丙拉丝等碎料添加量下的产品的有关指标进行检测，以选择适当的添加量。
所述水泥料浆中还可以添加有用作填充剂的所述农业废弃物的粉料，所述水泥料浆的制备方式以及填充剂的添加量可以根据现有技术确定。
所述最外层的粘结层的外侧表面上还可以设有彩色水泥层，所述彩色水泥层的外表面为光洁表面，由此具有一定硬度和光洁性的彩色表面，以满足相 应使用场合的需要，由此可以减少墙面装饰。
下面，给出几种混合料浆中的原料配比实施例(全部固体物料均应采用粉料，各种农业废弃物均按干物质计算，氧化镁、硫酸镁、氯化镁、甲基萘、有机氟和/或有机硅表面活性剂以及聚丙烯酸胺均采用纯含量计算)：
实施例1：氧化镁25公斤，硫酸镁75公斤，麦秸40公斤，树枝40公斤，锯末20公斤。
实施例2：氧化镁41公斤，氯化镁59公斤，废弃木材50公斤，杂草50公斤，啤酒渣100公斤，甲基萘残油(按甲基萘计算，下同)5公斤。
实施例3：氧化镁26公斤，氯化镁14公斤，硫酸镁60公斤，废木材碎料200公斤，制糖的废甘蔗渣350公斤，甲基萘残油2公斤，草酸8公斤。
实施例4：氧化镁30公斤，氯化镁40公斤，硫酸镁30公斤，锯末100公斤，稻草100公斤，玉米秸200公斤，谷壳100公斤，树叶100公斤，甲基萘残油(按甲基萘计算)10公斤，草酸15公斤。
实施例6：氧化镁21公斤，氯化镁49公斤，硫酸镁30公斤，高粱秸杆300公斤，树枝100公斤，坚果壳100公斤，干水果皮40公斤，干菜叶60公斤，茶叶渣100公斤，中药渣100公斤，草酸15公斤，甲基萘2公斤，氟烷基聚硅氧烷8公斤。
实施例7：氧化镁24公斤，氯化镁76公斤，草酸4公斤，饮料厂的酸枣渣100公斤，甲基三氟丙基硅油0.5公斤。
实施例8：氧化镁30公斤，硫酸镁70公斤，草酸8公斤，从城市垃圾中筛选出来的木板、树叶等植物性混合物料400公斤，谷壳100公斤，麦秸碎末200公斤，二甲基聚硅氧烷5公斤，草酸7公斤。
实施例9：氧化镁30公斤，氯化镁60公斤，硫酸镁10公斤，草酸8公斤，玉米秸300公斤，麦秸100公斤，树叶200公斤，全氟羧酸铬络合物(由全氟羧酸和三氯化铬在甲醇液中生成的络合物，下同)5公斤。
实施例10：氧化镁30公斤，氯化镁60公斤，硫酸镁10公斤，草酸8公斤，制糖废渣(甘蔗渣)200公斤，稻草200公斤，干水果皮400公斤，全氟羧酸铬络合物0.5公斤，二甲基聚硅氧烷5公斤，甲基萘残油5公斤。
实施例11：氧化镁30公斤，氯化镁60公斤，硫酸镁10公斤，草酸8公斤，酒糟渣300公斤，杂乱树枝100公斤，茶叶渣100公斤，干荒草100公斤，全氟羧酸铬络合物10公斤。
实施例12：氧化镁24公斤，氯化镁76公斤，草酸4公斤，树叶600公斤，木屑100公斤，碎麦秸100公斤，甲基三氟丙基硅油0.5公斤，甲基萘残油10公斤。
实施例13：氧化镁24公斤，氯化镁76公斤，草酸4公斤，碎麦秸200公斤，甲基三氟丙基硅油10公斤。
实施例14：氧化镁24公斤，氯化镁76公斤，碎玉米秸杆100公斤，甲基三氟丙基硅油0.2公斤。
本发明具有类似于木材的硬度和质感，具有轻质、高强、隔声、防水、保温等性能，主要有下列用途：
(1)用作建筑板材：适用于楼房框架结构、钢结构非承重外墙板、屋面板、隔墙板、平房、厂房；还可用于建筑模板、通风管道、地面砖、门窗组合件；及用于建造活动房、活动公厕、变压器房、治安岗亭等。地脚、圈梁、板材、地面均为组合拼装，材料可重复使用，可根据客户需要随时拆装，不影响建筑物的各项性能要求，同时可以根据需要设计成各种颜色和图案，免去客户二次装修，降低了建筑成本。
(2)装饰、装修板材：例如：防火板、吊顶天花板、仿石装饰材料、仿古、仿欧浮雕家俱、壁画、文化石、文化砖、罗马柱、艺术雕花门窗、艺术栏杆和浮雕花盆等。
(3)道路交通领域：可用于车、船舱隔板、高速公路的隔声屏障、马路护 栏座、路灯杆、路标指示牌等。
(4)工业和日常：包装箱、工作台、桌椅家具等。
本发明的复合板材(100mm厚，芯板为发泡水泥板时)的保温效果相当于700mm的砖混墙，与传统墙体相比，节省耕地面积85％，显著提高田地利用率，且结构材料不存在生锈腐蚀问题，可拼装组合使用，拆卸方便，可重复使用3-5次，使用寿命百年以上。每平方米的重量不大于60公斤，而同样每平方米页岩砖墙至少需要160块砖，每块砖的重量为2.5公斤，总重量为400公斤，因此同样强度的标准情况下每平米强化复合板的自重仅为每平米页岩砖建筑的八分之一重量，大大减轻了建筑体本身的自重，在增加了安全性的同时减轻了施工强度，提高了施工效率，体现该产品强而轻的市场优势。用于建造厂房、楼房及民用设施，可比粘土砖建筑节省工程造价50％，缩短工期50％，节省钢材50％，节省砌筑砂浆50％，节省抹面砂浆40％，节省人工40％，节省木材50％，建筑物自重为砖混结构建筑重量的1/8，有效增加建筑物实用面积近20％。
Claims (9)
1.一种木材型加强轻型复合板，包括芯板和分别位于所述芯板两侧的两个侧板，所述各侧板均与所述芯板粘结成一体，其中至多一个侧板采用单层结构，至少一个侧板采用多层结构，所述采用单层结构的侧板设有一个粘结层，所述采用多层结构的侧板包括多个粘结层，相邻的所述粘结层之间设有加强层，所述加强层的两侧分别与所述相邻粘结层粘结成一体，所述加强层采用网、织物或无纺布，其特征在于所述粘结层由混合料浆固化而成，所述混合料浆的原料中至少包含：镁质粘结物料100质量份，农业废弃物100-800质量份，所述镁质粘结物料由氧化镁和镁盐组成，所述氧化镁与所述镁盐之间的摩尔比为1∶0.6-1.4，所述镁盐为氯化镁、硫酸镁或氯化镁和硫酸镁任意比例的组合，所述农业废弃物采用粉料形式，所述粘结层的混合料浆的原料中还包括：甲基萘2-10质量份，或者有机氟和/或有机硅表面活性剂0.5-10质量份，或者甲基萘2-10质量份和有机氟和/或有机硅表面活性剂0.5-10质量份，所述甲基萘采用甲基萘含量在20％以上的甲基萘残油或工业甲基萘。
2.如权利要求1所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述粘结层的混合料浆的原料中还包括草酸4-15质量份和/或1-4质量份的聚丙烯酸胺，所述聚丙烯酸胺采用乳液形式，所述氯化镁采用波美度为28-32度的氯化镁水溶液，所述草酸采用水溶液形式。
3.如权利要求1或2所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述农业废弃物为作为废弃物的各种植物体以及以植物体为原料进行生产加工后的各种废渣。
4.如权利要求3所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述侧板的制备方法先为铺一层所述混合料浆，然后在铺好的混合料浆表面铺上一层加强层并使该加强层同下面的混合料浆粘贴在一起，再在该加强层上面铺另一层混合料浆，在需要设置更多层粘结层和加强层时，以此方式循环，直至达到设定的粘结层和加强层的层数，然后进行自然养护和干燥成型。
5.如权利要求4所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述芯板采用下列板材中的一种、多种或全部：废旧玻璃钢板、废旧彩钢板、废旧硬塑料板、废旧岩棉板、废旧石板和发泡水泥板，所述芯板的层数为一层或多层，所述多层芯板之间通过所述混合料浆粘结并固化，所述芯板为整块板材或者由多块板材拼接而成，所述芯板上设有或不设有通孔，所述芯板同所述侧板的粘结方式为在制备粘结层时直接将相应的混合料浆铺设在芯板的侧面，在固化过程中粘结成一体，或者所述芯板同所述侧板的粘结方式是先制备好侧板，然后在侧板和芯板之间涂上所述的混合料浆，这些混合料浆固化后将所述的侧板和芯板粘结在一起。
6.如权利要求5所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述发泡水泥板采用下列方式制备：制备好水泥料浆和泡沫浆，将水泥料浆和泡沫浆混合后装入模具自然养护和干燥成型，形成发泡水泥块，将所述的发泡水泥块切割成具有所需厚度的发泡水泥板，所述泡沫浆通过发泡剂采用相应的发泡机制备，所述泡沫浆中泡径的大小控制在0.1～1mm之间，所述发泡剂为动物蛋白型发泡剂或采用增加了增泡组分、稳泡组分、功能组分和调节组分的复合型发泡剂，所述废旧玻璃钢板、废旧彩钢板和废旧硬塑料板在切割成型前或切割成型后进行表面酸洗和碱洗。
7.如权利要求6所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述水泥料浆中添加下列任意一种、多种或全部的物料：玻璃纤维、聚丙拉丝、玻璃丝纤维布、玻璃丝网格布、玻璃丝纤维筋和废弃的钢筋，所述玻璃纤维和/或聚丙拉丝的长度为2-5mm，所述水泥料浆为硅酸盐水泥料浆、普通硅酸盐水泥料浆、火山灰硅酸盐水泥料浆、粉煤灰硅酸盐水泥料浆、矿渣硅酸盐水泥料浆、复合硅酸盐水泥料浆或菱镁水泥。
8.如权利要求7所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于所述水泥料浆中还添加有用作填充剂的所述农业废弃物的粉料。
9.如权利要求8所述的木材型加强轻型复合板，其特征在于最外层的粘结层的外侧表面上还设有彩色水泥层，所述彩色水泥层的外表面为光洁表面。
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