CN106836533A - 一种轻质防水防火保温复合板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种轻质防水防火保温复合板的制造方法，属于建筑材料技术领域，采用聚苯乙烯或聚氨酯发泡板为保温基板，基板上复合胶粉聚苯颗粒防水防火层，包括加工保温基板、设置基础模板、胶粉聚苯颗粒浆料均质、动态浇筑浆料碾轧整理成型、三维动态均质处理、初凝、硬化、定形、上架、养护步骤，制备的复合板质量更轻，具有优异的防水、防火、保温、耐久、环保及力学性能。

Description

一种轻质防水防火保温复合板的制造方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及轻质防水防火保温复合板，具体涉及采用聚苯乙烯或聚氨酯发泡板为保温基板并在基板上复合胶粉聚苯颗粒防水防火层的一种方法。
背景技术
建筑节能政策和建筑防火规范的实施，为建筑行业进一步制定了规范、推动了墙体保温材料的快速有序发展。聚氨酯硬质泡沫塑料板、酚醛泡沫塑料板、聚苯乙烯泡沫塑料板等有机保温材料，因其保温隔热性能优异，在建筑保温工程中得到了较为广泛的应用。但目前常用的外墙保温材料普遍存在以下问题 ：1、聚苯板、聚氨酯发泡材料耐久性差、防火性差，很难达到A 级防火要求，存在严重的安全隐患，近几年发生多起建筑外保温材料引起的火灾就是由聚苯板和聚氨脂发泡材料着火导致的，造成了严重的人员伤亡和财产损失；2、酚醛板存在刚性大、易折断、易粉化、粘结强度低、尺寸稳定性差等缺点。
发泡水泥保温板、膨胀珍珠岩保温板、无机材料包裹聚苯颗粒保温板等保温材料，可以达到燃烧性能分级的A级不燃材料标准要求，在建筑领域也得到了较为普遍的应用，但是由于其保温隔热性能低于有机保温材料，导热系数是有机保温材料的1.5-2倍，随着我国建筑节能要求的逐步提高，往往不能满足现行建筑节能设计标准要求。另外我国普通硅酸盐水泥供应紧张，水泥价格不断上涨，价格上没有优势。而且，发泡无机材料的抗拉强度、抗弯能力不足。因此，无机材料没有形成明显的优势。
根据我国现行《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中6.7.3“当保温材料的燃烧性能为 B1、B2 级时，保温材料两侧的墙体应采用不燃材料且厚度均不应小于50mm”的要求，采用传统的薄抹灰浆施工，若在粘贴完的B1、B2 级保温板表面再做不小于50mm厚的A级防护层，存在脱落、开裂、渗水，和施工时间长、效率低等安全隐患。
发明内容
本发明目的是设计一种复合结构保温墙板的制作工艺方法。具体的工艺方法中要解决基本复合元素聚苯乙烯或聚氨酯发泡保温基板与浇注成型的胶粉聚苯颗粒浆料形成的防水防火层的结合强度和抗拉强度的问题，以及复合板化学和物理性能的提升，以实现防水、防火、保温、耐久、环保的积极效果。
本发明的技术方案是：一种轻质防水防火保温复合板的制造方法，采用聚苯乙烯或聚氨酯发泡板为保温基板，基板上复合胶粉聚苯颗粒防水防火层，关键在于：本方法包括以下步骤：
1）加工保温基板：聚苯乙烯或聚氨酯发泡板按图加工成型，
2）设置基础模板：以基板为底设模板边框，
3) 胶粉聚苯颗粒浆料均质：形成大小颗粒与质量密度均匀的浆料，
4) 动态浇筑浆料碾轧整理成型：填充占空、驱赶气泡，
5）三维动态均质处理：震摆进一步均匀材质，
6) 初凝、硬化、定形、上架、养护。
本方案中，采用防火等级为B级的聚苯乙烯或聚氨酯发泡板为保温基板，在基板上动态浇注大小颗粒与质量密度均匀的胶粉聚苯颗粒浆料，并进行碾压、震摆动态均质处理，形成防火等级达到A级的防水防火层，复合板综合了聚苯乙烯或聚氨酯发泡板的保温、隔热和胶粉聚苯颗粒板的防水、防火性能，符合节能、保温、防火的建筑设计要求。
进一步的，在本方法的步骤1）之后、4）之前加设复合层面结合强度的处理工序：包括结合面层的开槽和涂布界面结合剂。在浇注胶粉聚苯颗粒浆料前借助切刀在基板的表面切割开口槽并涂布界面结合剂，基板上与墙面接触的内侧开口槽与墙面抹灰结合形成加强筋，与防水防火层接触的外侧开口槽与胶粉聚苯颗粒浆料结合形成加强筋，可加强基板与墙面和胶粉聚苯颗粒层的结合强度和深度，界面结合剂也可以增强基板与胶粉聚苯颗粒层的结合强度，防止胶粉聚苯颗粒浆料找平层空鼓、起壳，两项措施综合提高了复合板的抗拉强度和扛剪切性，有效避免脱落、开裂、渗水现象。
进一步的，所述外侧开口槽的宽度为6-10mm，内侧开口槽的宽度为4-7mm。基板内侧开口槽与墙面抹灰结合，灰浆粒度较小，便于填充，开口槽的宽度选择4-7mm即可；外侧开口槽与胶粉聚苯颗粒浆料结合，大粒度聚苯颗粒的粒径约5mm，小粒度聚苯颗粒的粒径约3mm，外侧开口槽的宽度选择6-10mm，利于浆料充分填充入开口槽内，减小空隙。
进一步的，在本方法的步骤6）中、在初凝、硬化阶段在复合层之间均匀分布植入鱼刺筋组。
进一步的，在本方法的步骤6）中植入鱼刺筋组的具体步骤包括：
6-1）借助划线模板喷绘出鱼刺筋组的分布位置，
6-2）借助定位导向模插入与水平面成43°-47°的鱼刺筋至少三根，
6-3）加工膨胀锚紧孔。
每一组至少设置三根鱼刺筋，每根鱼刺筋与水平面的夹角均为43°-47°，三根鱼刺筋空间交错设置、以结合面为中心、在两侧的基板和胶粉聚苯颗粒层中呈外张的放射状态，可增加分离阻力，有效避免基板和胶粉聚苯颗粒层撕裂。为了便于将复合板锚固到墙面上，并避免铆钉打到鱼刺筋上，在鱼刺筋组中心配套设置膨胀锚紧孔，鱼刺筋围绕膨胀锚紧孔设置，并设置配套膨胀螺栓。
进一步的，在本方法的步骤3）中胶粉聚苯颗粒浆料的组分重量份数比为：
聚苯颗粒 8-20份
氧化镁 95-120份
硫酸镁 68-80份
水 48-60份
发泡剂 1.9-2.1份
改性剂 1-1.1份
二氧化硅 5.5-6.5份
纤维素 0.04-0.06份
胶粉 2.1-2.6份
防水剂 0.2-0.26份
抗裂纤维 0.4-0.6份；
且每立方复合板中聚苯颗粒的堆积密度为8-20kg。
进一步的，在本方法的步骤3）中胶粉聚苯颗粒浆料的组分重量份数比为：
聚苯颗粒 8-20份
氧化镁 70-90份
氯化镁 45-60份
水 70-80份
防返卤剂 1.4-2份
发泡剂 1.5-2.5份
纤维素 0.04-0.06份
胶粉 1.6-2.1份
防水剂 0.13-0.19份
抗裂纤维 0.4-0.6份；
且每立方复合板中聚苯颗粒的堆积密度为8-20kg。
本方案中，采用氯氧镁或硫氧镁水泥作为胶材，氯氧镁或硫氧镁水泥本身具有许多优于普通硅酸盐水泥的特点，如强度高、表面光洁度好、重量轻、隔音、隔热等，是轻质高强材料、隔音隔热材料的理想胶凝材料；而且我国有丰富的菱镁矿产资源，并且原材料品位高、杂质少、质量易控制、价格低廉，因此使用氯氧镁或硫氧镁水泥作为胶材不仅能充分利用这种矿产资源，还能缓解我国普通硅酸盐水泥供应紧张的局面。氧化镁和氯化镁均为无机阻燃材料，两者同时组合使用用以提高阻燃效果从而提高防火性能。为了避免氯氧镁水泥的返卤粉化，在配方中添加防返卤剂，以提高抗水性能并提高其表面抗吸潮、返卤能力。为了提高硫氧镁水泥的强度、体积稳定性和耐水性能，在配方中添加改性剂。二氧化硅用于增加强度，改善其抗水性。纤维素选用羟丙基甲基纤维素，抗裂纤维为聚丙烯，纤维素和抗裂纤维用于提高抗拉强度和抗冻融性及抗渗性，但是添加过多会影响其耐火性。防水剂为有机硅防水剂，型号为SEAL80，起补偿收缩和填充水泥间隙的作用。胶粉用以提高粘结力和复合板的柔韧性，选用可再分散醋酸乙烯/乙烯共聚胶粉。改性剂为硫氧镁水泥调凝剂GX-15。发泡剂为物理发泡剂动物蛋白、植物蛋白、松香皂或烷基苯磺酸盐发泡剂中的一种或多种；也可选用化学发泡剂氢化物发泡剂。
进一步的，所述聚苯颗粒中添加有二溴丙醇或二溴苯酚或四溴邻二甲酸酐，聚苯颗粒包括堆积密度分别为8-12kg/m3和17-21kg/m3的大、小颗粒，大、小颗粒的体积比为1.5-2.5:0.8-1.2。聚苯颗粒选用大颗粒可以降低重量但是抗拉强度较低，选用小颗粒结合紧密，抗拉强度较高，但是会增加重量，本方案经过大量实验，将堆积密度分别为8-12kg/m3和17-21kg/m3的大、小颗粒按1.5-2.5:0.8-1.2的体积比均匀混合，并保持每立方米的复合板中混合聚苯颗粒的堆积密度为8-20kg，可获得较高的抗拉强度、优异的防水防火性能且重量较轻。
进一步的，界面结合剂为丙烯酸或聚醋酸乙烯水性溶液，丙烯酸或聚醋酸乙烯与水的体积比为0.8-1.2:1.5-2.4。稀释比例太低，溶液太稠，会造成起膜，两层结构之间容易分离，稀释比例太高会造成空鼓、降低粘结力。
进一步的，本方法步骤2）中的“设置基础模板”，模板是设置在随传送带移动的托板上，托板下装配三维震动电机。模板边框设置在托板上，裁切好的基板放置在模板边框内，随传送带传送至浇注工位，托板三维震动并借助辊轴碾压填充占空、驱赶气泡，均匀成型。
进一步的，在本方法的步骤3）、4）、5）中涉及到的均质手段采用的是超声波超声设备、并在相关位置设置超声波能量转换器。采用超声设备进一步保证混料均匀。
保温板安装于墙面上后，其脱落、开裂的原因主要有以下几个方面：1、本身自重产生的剪切力2、日积月累的化学变化3、风压造成的撕裂4、水和空气的侵蚀。本发明通过采用不同粒度的聚苯颗粒并均衡其配比来控制复合板的重量；通过添加防返卤剂来抑制氯氧镁水泥材料的表面返卤、增加强度和减少吸水率；通过添加改性剂来调节硫氧镁水泥材料的弱碱性至中性，改善其强度低、体积不稳定及耐水性差的情况；通过增加鱼刺筋组、开口槽和锚固膨胀螺栓来增强力学性能，有效避免脱落、开裂、渗水现象。
本发明的有益效果是：本发明在B级保温基板上动态浇注大小颗粒与质量密度均匀的胶粉聚苯颗粒浆料，并进行碾压、震摆动态均质处理，形成防火等级达到A级的防水防火层，复合板综合了聚苯乙烯或聚氨酯发泡板的保温、隔热和胶粉聚苯颗粒板的防水、防火性能，具有优异的防水、防火、保温、耐久、环保及力学性能，即符合节能、保温、防火的建筑设计要求，又能降低成本。2、能够明显提高复合板的尺寸稳定性和抗裂性能，既具有轻质、保温、耐久、防火、环保的特性，又具备优异的力学性能，可以作为优良的保温隔热材料用于建筑中，同时也可以广泛用于浇筑建筑屋面、地面、内外墙体等。3、本发明采用氯氧镁或硫氧镁水泥，与传统的水泥发泡板材料相比 改善了其力学性能差、不能做成大尺寸板材的缺点，性价比更高，质量更轻，力学性能更好。4、本发明的鱼刺筋组和开口槽结构，进一步加强了复合板的结合强度和深度，改善了整个板材的力学性能，可有效避免结合面、聚苯乙烯或聚氨酯发泡板层及胶粉聚苯颗粒板层的撕裂。
附图说明
图1是本发明划线后借助定位导向模插入鱼刺筋和加工膨胀锚紧孔时的结构示意图；
图2是本发明防水防火层上表面刨平后的结构示意图；
图3是鱼刺筋在复合板中的分布示意图；
附图中，1是保温基板，2是防水防火层，1-1代表开口槽，3代表鱼刺筋，4代表膨胀锚紧孔，5是定位导向模。
具体实施方式
实施例一
采用挤塑聚苯板（XPS）为保温基板1，基板1上复合胶粉聚苯颗粒防水防火层2，具体步骤为：
1）加工保温基板1：挤塑聚苯板（XPS）按图加工成型；
2）设置基础模板：以基板1为底设模板边框；
3) 胶粉聚苯颗粒浆料均质：
将堆积密度为8kg/m3和17 kg/m3的阻燃聚苯颗粒按1.5: 0.8的体积比混合均匀，并按以下配方称取各配料，
混合好的聚苯颗粒11.1kg、氧化镁75kg、氯化镁50kg、水75kg、防返卤剂（东营信宇化工有限公司生产的菱镁专用改性剂）1.5kg、发泡剂（东营信宇化工有限公司生产的专用交联发泡剂）1.5kg、纤维素（山东一滕新材料股份有限公司）0.04kg、胶粉（德国瓦克公司生产的RE5010N）1.85kg，防水剂（SEAL80）0.15kg，抗裂纤维0.4kg，
搅拌机中加水→加氯化镁搅拌2分钟→测一下波美度最佳为27-29度→加防返卤剂、胶粉、防水剂、抗裂纤维、发泡剂搅拌1分钟→加混合好的聚苯颗粒搅拌3分钟→加氧化镁搅拌5分钟，
形成大小颗粒与质量密度均匀的浆料，该浆料可浇注生产1立方米的胶粉聚苯颗粒层；
4) 在挤塑聚苯板（XPS）的内外侧表面开槽1-1、并在与胶粉聚苯颗粒的结合面上涂布丙烯酸水性溶液，丙烯酸与水的体积比为1:2；
5）模板边框设置在托板上，裁切好的挤塑聚苯板放置在模板边框内，随传送带传送至浇注工位，浇注的同时，托板借助电机和传送带三维震动、并借助辊轴碾压填充占空、驱赶气泡，均匀成型，胶粉聚苯颗粒层的厚度为55mm；
6) 初凝、硬化，在复合层之间均匀分布植入鱼刺筋组，
将划线模板放置在保温复合板上，喷涂形成如图1上的喷涂痕迹，将定位导向模5按照膨胀锚紧孔4、鱼刺筋定位孔和定位矛尖定位孔形成的定位导向图案定位在保温复合板上，再将鱼刺筋3顺着鱼刺筋导向通孔导通形成的鱼刺筋通道，并以与水平面成43°-47°的夹角的方向插入，鱼刺筋3插入后环绕相切在膨胀锚紧孔4的周围，加强保温基板1和防水防火层2之间的连接强度；其中鱼刺筋3植入过程要预留防水防火层2打磨余量；使用打孔工具如钻头，在复合板上打孔形成膨胀锚紧孔4，再利用膨胀螺栓将复合板安装在墙体上，其中膨胀螺栓的压紧帽为大帽结构，起到压紧复合板的作用并增强复合板与墙体的连接紧密度，这种连接结构可有效防止脱落、开裂、渗水等现象的发生；
取走定位导向模5，定形、硬化、将胶粉聚苯颗粒层上表面刨平，成型厚度为50mm，挤塑聚苯板的厚度也为50mm，上架、养护。
实施例2-4方法与实施例一相同，步骤3）的配方参见表1，表1中实施例二和三的抗返卤剂、发泡剂、纤维素、胶粉、防水剂、抗裂纤维的选用型号与实施例1相同，实施例四中的胶粉型号为德国瓦克公司生产的RE5044N。
表1
实施例 1-4 所制备的复合板不添加鱼刺筋组的性能检测结果如表2 所示。
表2
实施例5-8的方法与实施例一相同，步骤3）的配方参见表3，表3中发泡剂、纤维素、胶粉、防水剂、抗裂纤维的选用型号与实施例1相同，改性剂为硫氧镁水泥调凝剂GX-15，搅拌步骤中的氯化镁替换为表3中的硫酸镁，其余参照实施例1。
表3
实施例 5-8 所制备的复合板不添加鱼刺筋组的性能检测结果如表4 所示。
保温基板采用模塑石墨聚苯板（GEPS）和硬泡聚氨酯板（PU）时，复合板的绝热能力优于实施例1-8，但成本较高。

Claims (10)

1.一种轻质防水防火保温复合板的制造方法，采用聚苯乙烯或聚氨酯发泡板为保温基板（1），基板（1）上复合胶粉聚苯颗粒防水防火层（2），其特征在于：本方法包括以下步骤：
1）加工保温基板（1）：聚苯乙烯或聚氨酯发泡板按图加工成型，
2）设置基础模板：以基板（1）为底设模板边框，
3) 胶粉聚苯颗粒浆料均质：形成大小颗粒与质量密度均匀的浆料，
4) 动态浇筑浆料碾轧整理成型：填充占空、驱赶气泡，
5）三维动态均质处理：震摆进一步均匀材质，
6) 初凝、硬化、定形、上架、养护。
2.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤1）之后、4）之前加设复合层面结合强度的处理工序：包括结合面层的开槽（1-1）和涂布界面结合剂。
3.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤6）中、在初凝、硬化阶段在复合层之间均匀分布植入鱼刺筋（3）组。
4.根据权利要求3所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤6）中植入鱼刺筋（3）组的具体步骤包括：
6-1）借助划线模板喷绘出鱼刺筋（3）组的分布位置，
6-2）借助定位导向模（5）插入与水平面成43°-47°的鱼刺筋（3）至少三根，
6-3）加工膨胀锚紧孔（4）。
5.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤3）中胶粉聚苯颗粒浆料的组分重量份数比为：
聚苯颗粒 8-20份
氧化镁 95-120份
硫酸镁 68-80份
水 48-60份
发泡剂 1.9-2.1份
改性剂 1-1.1份
二氧化硅 5.5-6.5份
纤维素 0.04-0.06份
胶粉 2.1-2.6份
防水剂 0.2-0.26份
抗裂纤维 0.4-0.6份；
且每立方复合板中聚苯颗粒的堆积密度为8-20kg。
6.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤3）中胶粉聚苯颗粒浆料的组分重量份数比为：
聚苯颗粒 8-20份
氧化镁 70-90份
氯化镁 45-60份
水 70-80份
防返卤剂 1.4-2份
发泡剂 1.5-2.5份
纤维素 0.04-0.06份
胶粉 1.6-2.1份
防水剂 0.13-0.19份
抗裂纤维 0.4-0.6份；
且每立方复合板中聚苯颗粒的堆积密度为8-20kg。
7.根据权利要求5或6所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：所述聚苯颗粒中添加有阻燃剂，聚苯颗粒包括堆积密度分别为8-12kg/m3和17-21kg/m3的大、小颗粒，大、小颗粒的体积比为1.5-2.5:0.8-1.2。
8.根据权利要求2所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：界面结合剂为丙烯酸或聚醋酸乙烯水性溶液，丙烯酸或聚醋酸乙烯与水的体积比为0.8-1.2:1.5-2.4。
9.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：本方法步骤2）中的“设置基础模板”，模板设置在随传送带移动的托板上，托板下装配三维震动电机。
10.根据权利要求1所述的轻质防水防火保温复合板的制造方法，其特征在于：在本方法的步骤3）、4）、5）中涉及到的均质手段采用的是超声波超声设备、并在相关位置设置超声波能量转换器。
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