CN106869438A - 一种高性能不燃外墙保温装饰板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能不燃外墙保温装饰板，包括呈矩形薄板结构的基板，以及覆盖在基板上表面、且四周翻折90°后分别包裹住基板四个侧面上部的金属面板盒；所述抵在基板四个侧面上的金属面板盒上各设有至少两个长条状边框槽口。该保温装饰板防火保温性能好，安装方便且外形美观。本发明还公开了该不燃外墙保温装饰板的制备方法，主要包括基板的制备方法、金属面板盒的成型和装饰板的复合成型这三个步骤。该方法使用的原材料均容易获得且价格低廉，制备得到的装饰板具有燃烧等级高、保温性能好、烟气毒性低、使用寿命长、装饰效果好及后期清理维护方便等特点。

Description

一种高性能不燃外墙保温装饰板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种保温装饰板，具体涉及一种高性能不燃外墙保温装饰板及其制备方法。
背景技术
节约资源是我国的基本国策。在我国，建筑能耗占总能耗的27%以上，因此外墙保温节能任务艰巨、市场发展能潜力巨大。
外墙外保温体系按其主要保温材料的性质可分为无机保温系统和有机保温系统：有机保温系统主要有机发泡板材薄抹灰外墙外保温系统、聚苯板大模内置外墙外保温系统；无机保温系统主要包括砂浆保温系统、矿物棉薄抹灰外墙外保温系统。现有外墙保温系统存在的问题有（1）燃烧性能等级低：常用的有机发泡板材薄抹灰外墙外保温系统、聚苯板大模内置外墙外保温系统的保温材料本身就是易燃材料，即使经过阻燃处理，其燃烧性能最高也只能达到B级，即便是砂浆保温系统，或因含有燃烧性能差聚苯乙烯颗粒，或因胶凝材料中含有一定量的聚乙烯-聚苯乙烯胶粉，其燃烧性能也难以达到A级。（2）保温性能与其他性能难以兼顾：现有的保温系统通常存在防火性能好则保温性能差、保温性能好而防火性能差的问题；（3）保温系统寿命与建筑寿命不同步：现有保温系统的使用寿命一般为25年，低于建筑的设计使用寿命，建筑设计寿命为50-70年；（4）保温与装饰的问题：保温构造强度低，保温系统外不宜粘贴瓷砖或大理石。
因保温系统燃烧性能低引起的火灾事故时有发生，因此，开展具有燃烧等级高、烟气毒性低、装饰效果好、使用寿命长、保温与装饰兼容的不燃外墙保温装饰系统研究，是消防公共安全领域急需解决的问题之一。
发明内容
本发明的其中一个目的是为了提供一种高性能不燃外墙保温装饰板，该保温装饰板具有燃烧等级高、保温性能好、烟气毒性低、使用寿命长、装饰效果好及后期清理维护方便等特点。
本发明所述的低密度泡沫混凝土是指容重低于250㎏/m3的泡沫混凝土。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高性能不燃外墙保温装饰板，包括呈矩形薄板结构的基板，以及覆盖在基板上表面、且四周翻折90°后分别包裹住基板四个侧面上部的金属面板盒；所述抵在基板四个侧面上的金属面板盒上各设有至少两个长条状边框槽口。
本发明的另一个目的是为了提供一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）基板的制备；
所述基板为低密度泡沫混凝土基板，其制备方法如下：
A：取以下重量份数的原料：水泥80~120份、粉煤灰25~45份、PP纤维1~2.2份、水45~61份、发泡剂3~7份、憎水剂1~5份；
B：将步骤A中备好的水加热到45℃~55℃，并取30~35份放入搅拌机中，开启搅拌机，将搅拌机转速控制在2000~2500r/mm，然后，依次加入备好的水泥、粉煤灰、PP纤维和憎水剂，搅拌5~6分钟，得到预混料；
将发泡剂和剩余的温度为45℃~55℃的水混合均匀，然后将其放入上述预混料中，搅拌25~35秒后得到基板料浆；
C：将基板料浆浇注于模具中、养护5~10天后，将模具中的泡沫混凝土块上下去皮、前后去边后，分切成板，即为低密度泡沫混凝土基板；
其中，所述发泡剂为H2O2，且所述原料中还包括与发泡剂相配合、作为激发剂的KMnO4，H2O2 和KMnO4的重量比为1:0.01~0.02。
而且，所述憎水剂为甲基硅油、硬脂酸盐或它们的混合物。
优选的，所述步骤A中，取以下重量份数的原料：水泥100份、粉煤灰36份、PP纤维1.6份、水52份、发泡剂4.7份、憎水剂3份。
具体的说，所述金属面板盒的成型包括以下步骤：
金属卷材松卷后，进行冲压裁剪，得到尺寸与基板相匹配的金属面板；
然后进行金属面板冲压剪裁，使其成为带有边框槽口的金属面板；
最后进行金属面板成型，得到金属面板盒，该金属面板盒能将基板上部包裹住；
其中，所述金属面板盒的成型步骤中，在冲压裁剪得到的金属面板外表面喷涂了一层氟碳漆层，且所述金属卷材为铝合金卷材或不锈钢卷材。
具体的说，所述装饰板的复合成型包括以下步骤：
基板清理；
采用喷淋工艺在金属面板盒内侧喷涂一层粘结剂；
将基板复合到该金属面板盒内侧，辊压成型；
经检验合格、包装后即得到保温装饰板。
优选的，所述粘结剂为单组份聚氨酯胶。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的保温装饰板燃烧等级达到A2级、烟气毒性达到AQ1、吸水率为6.3%，导热系数值0.057W/(m.k)，抗风压值7.5KPa，耐沾污性值3.9 %，抗冲击强度为10.0J其破坏点为0，解决了外墙保温材料存在的燃烧等级低、烟气毒性高、理化性能与保温性能难以兼顾、保温系统使用寿命与建筑设计寿命不同步、保温构造与装饰构造不兼容等技术难题，具有抗压强度高、耐火性好、装饰性好、使用寿命长、具有保温功能及后期清洗维护方便等优势。
（2）本发明采用金属面板盒与低密度泡沫混凝土基板复合，制作成不燃外墙保温装饰板，金属面板盒的引入，可以很好地克服上述低密度泡沫混凝土强度低、耐水性差、后期强度衰减严重和使用寿命短的缺陷，同时，由于防火装饰板表面面板是金属，因此防火装饰板还具有清洗维护方便的优势；在金属面板盒上涂覆有氟碳漆层，一方面因为氟碳漆层具有较高的硬度，所以装饰板具有较好的自净能力，另一方面因为氟碳漆层可以根据需要做成单色漆层、复合色漆层，所以防火装饰板的颜色可控。
（3）本发明的原材料中，大量使用了粉煤灰，粉煤灰应用于低密度泡沫混凝土中不仅利于环保，而且可以在物理、化学两方面对低密度泡沫混凝土性能进行改善；选用H2O2为发炮剂，KMnO4为激发剂，利用KMnO4与H2O2的氧化还原反应生成的氧气作为化学发泡的气源，其反应放出气体的速率可控；而加入纤维则是为了改善混凝土的抗裂性能。
（4）本发明选用的粘结剂为单组份聚氨酯胶，该粘结剂能使低密度泡沫混凝土基板与金属表面的具有良好的粘结效果，粘结力超过0.2Mpa，而且，其发泡倍率和发泡成型时间也易于控制，适宜规模化生产；此外，本发明在复合过程中，采用定量喷淋工艺将粘结剂喷洒到金属面板盒内侧，喷淋的胶量可控、涂胶均匀、粘贴面积大（一般能达到90%左右）。
（5）本发明还在金属面板盒四个侧面各设有至少两个用于边框槽口，该边框槽口结合锚固件可以将保温装饰板外相互连接成一个整体；并且可将锚固件隐藏相邻两块装饰板的接缝中间，使其不会露出保温装饰板外，影响装饰效果。
附图说明
图1为本发明保温装饰板的结构示意图。
图2为本发明基板的制备方法框图。
图3为本发明金属面板盒的成型框图。
图4为本发明装饰板的符合成型框图。
其中，附图标记对应的名称为：
1-基板，2-金属面板盒，3-边框槽口。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图1所示，本实施例提供了一种高性能不燃外墙保温装饰板，包括呈矩形薄板结构的基板1，以及覆盖在基板上表面、且四周翻折90°后分别包裹住基板四个侧面上部的金属面板盒2；所述抵在基板1四个侧面上的金属面板盒2上各设有至少两个长条状边框槽口3。该保温装饰板的防火保温效果好，安装方便，且外形美观。
如图2~4所示，该高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，包括以下三个步骤：
1）基板的制备方法；
2）金属面板盒的成型；
3）装饰板的复合成型。
如图2所示，所述基板为低密度泡沫混凝土基板，基板的制备方法如下：
A：取以下重量份数的原料：水泥80~120份、粉煤灰25~45份、PP纤维1~2.2份、水45~61份、发泡剂3~7份、憎水剂1~5份；
B：将步骤A中备好的水加热到45℃~55℃，并取30~35份放入搅拌机中，开启搅拌机，将搅拌机转速控制在2000~2500r/mm，然后，依次加入备好的水泥、粉煤灰、PP纤维和憎水剂，搅拌5~6分钟，得到预混料；
将发泡剂和剩余的温度为45℃~55℃的水混合均匀，然后将其放入上述预混料中，搅拌25~35秒后得到基板料浆；
C：将基板料浆浇注于模具中、养护5~10天后，将模具中的泡沫混凝土块上下去皮、前后去边后，分切成板，即为低密度泡沫混凝土基板；
本实施例中，原料的选择考虑了各方面的因素：
（1）关于水泥的选用
现有技术中，制作泡沫混凝土板胶凝材料主要有硫铝酸盐快硬水泥、早强型普通硅酸盐水泥、高铝高钙快硬水泥等。由于普通水泥的资源分布较广、价格相对低廉，可以降低低密度泡沫混凝土的制备成本，且普通水泥制作的的早期、后期强度较高、水泥制品的耐久性较好，因此，本实施例中选用的胶凝材料为普通硅酸盐水泥。
（2）关于粉煤灰的选用
粉煤灰是燃煤电厂的废弃物，我国粉煤灰年排放量可以达到6亿吨左右，由此带来的资源和环境问题相当突出。粉煤灰应用于低密度泡沫混凝土中不仅利于环保，而且可以在物理、化学两方面对泡沫混凝土性能进行改善。
（3）关于发泡剂的选用
泡沫混凝土的发泡生产工艺有物理引气发泡和化学反应加气发泡两种方式，物理引气发泡工艺无法生产容重低于250㎏/m3的低密度泡沫混凝土。因此本实施例采用采用化学反应加气发泡方案。
双氧水可以与高锰酸钾反应放出气体，反应过程如下：
2KMnO4＋3H2O2→2MnO2＋2KOH+3O2↑＋2H2O
2H2O2 → 2H2O+O2↑
在某些金属离子存在的情况下，双氧水还可以发生自身氧化还原反应，即歧化反应。
2H2O2 → 2H2O+O2↑
利用KMnO4与H2O2的氧化还原反应生成的氧气作为化学发泡的气源，其反应放出气体的速率与放出气体的总量在较大范围内可控，可以实现与料浆硬化速率的完美匹配，因此，本实施例选用H2O2为发炮剂，KMnO4为激发剂。
本实施例中，H2O2可以与KMnO4的重量比为1：0.01～0.02。
（4）PP纤维
由于PP纤维能够有效改善混凝土的抗裂性能，增加其韧性，延长其使用寿命，因此，本实施例在混凝土中增加了适量的PP纤维。
由于在低密度泡沫混凝土的制备过程中，各原料的选用及添加量对低密度泡沫混凝土的性能影响很大，因此，本实施例通过多组实验，最终得到一个制备高性能低密度泡沫混凝土的最佳配比，其中，部分实验数据和结果如表1、表2和表3所示：
表1 因素水平表
水平 水泥，kg 粉煤灰，kg PP纤维，% 水，% 发泡剂，% 甲基硅油，%
1 80 25 1 45 3 1
2 90 30 1.3 49 4 2
3 100 35 1.6 53 5 3
4 110 40 1.9 57 6 4
5 120 45 2.2 61 7 5
表2 正交实验数据
表3 数据分析
极 差 水泥 粉煤灰 PP纤维 水 发泡剂 甲基硅油
抗压强度 0.198 0.032 0.12 0.036 0.01 0.014
导热系数 0.0246 0.0024 0.0020 0.001 0.0038 0.0016
容 重 139.92 17.2 8.9 6.6 22.52 9.6
吸水率 1.8 0.14 0.24 0.16 0.08 8.12
表3数据表明，水泥量对抗压强度影响最大，PP纤维量次之，水量再次之，说明PP纤维的添加量，对低密度泡沫混凝土影响较大，但PP纤维加入量大于1.6%后，对抗压强度的影响并不明显。水的添加量增多，抗压强度降低，当加入量超过53%时，抗压强度降低较多。
发泡剂对低密度泡沫混凝土的容重和导热系数影响较大，但加入量超过5%后，对容重和导热系数影响较小。
憎水剂对吸水率的影响最大，随着憎水剂添加量的增加，吸水率明显降低，但考虑憎水剂价格较高，添加量为3%为宜。
粉煤灰对抗压强度、导热系数及吸水率影响较小，为节约成本，可适当添加，但对容重影响较大，不可添加太多。
综合上述因素，并经过实验论证，得到了如表4所示的本实施例低密度泡沫混凝土的最佳配方。
表4 低密度泡沫混凝土的最佳配方
原料 水泥 粉煤灰 PP纤维 水 发泡剂 甲基硅油
添加量 100 36 1.6 52 4.7 3
如图3所示，所述金属面板盒的成型包括以下步骤：
金属卷材松卷后，进行冲压裁剪，得到尺寸与基板相匹配的金属面板；
然后进行对金属面板冲压剪裁，使其成为带有边框槽口的金属面板；
最后进行金属面板成型，得到金属面板盒，该金属面板盒能将基板上部包裹住；
其中，所述金属面板盒的成型步骤中，在冲压裁剪得到的金属面板外表面喷涂了一层氟碳漆层，且所述金属卷材为铝合金卷材或不锈钢卷材。
如图4所示，所述装饰板的复合成型包括以下步骤：
基板清理；
采用喷淋工艺在金属面板盒内侧喷涂一层粘结剂；
将基板复合到该金属面板盒内侧，辊压成型；
经检验合格、包装后即得到保温装饰板。
在本实施例中，单组份聚氨酯胶的喷涂均采用定量喷淋工艺，其喷涂量可控、涂覆均匀，喷涂效果好。
经检测，使用本实施例制备的不燃外墙保温装饰系统燃烧等级达到A2级、烟气毒性达到AQ1、吸水率为6.3%，导热系数值0.057W/(m.k)，抗风压值7.5KPa，耐沾污性值3.9 %，抗冲击强度为10.0J其破坏点为0。
安装本实施例方法制备而成的保温装饰板解决了外墙保温材料存在的燃烧等级低、烟气毒性高、理化性能与保温性能难以兼顾、保温系统使用寿命与建筑设计寿命不同步、保温构造与装饰构造不兼容等技术难题。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高性能不燃外墙保温装饰板，其特征在于，包括呈矩形薄板结构的基板（1），以及覆盖在基板上表面、且四周翻折90°后分别包裹住基板四个侧面上部的金属面板盒（2）；所述抵在基板四个侧面上的金属面板盒上各设有至少两个长条状边框槽口（3）。
2.一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）基板的制备；
所述基板为低密度泡沫混凝土基板，其制备方法如下：
A：取以下重量份数的原料：水泥80~120份、粉煤灰25~45份、PP纤维1~2.2份、水45~61份、发泡剂3~7份、憎水剂1~5份；
B：将步骤A中备好的水加热到45℃~55℃，并取30~35份放入搅拌机中，开启搅拌机，将搅拌机转速控制在2000~2500r/mm，然后，依次加入备好的水泥、粉煤灰、PP纤维和憎水剂，搅拌5~6分钟，得到预混料；
将发泡剂和剩余的温度为45℃~55℃的水混合均匀，然后将其放入上述预混料中，搅拌25~35秒后得到基板料浆；
C：将基板料浆浇注于模具中、养护5~10天后，将模具中的泡沫混凝土块上下去皮、前后去边后，分切成板，即为低密度泡沫混凝土基板；
（2）金属面板盒的成型；
所述金属面板盒的成型包括以下步骤：
金属卷材松卷后，进行冲压裁剪，得到尺寸与基板相匹配的金属面板；
然后进行金属面板冲压剪裁，使其成为带有边框槽口的金属面板；
最后进行金属面板成型，得到金属面板盒，该金属面板盒能将基板上部包裹住；
（3）装饰板的复合成型；
包括以下步骤：
基板清理；
采用喷淋工艺在金属面板盒内侧喷涂一层粘结剂；
将基板复合到该金属面板盒内侧，辊压成型；
经检验合格、包装后即得到保温装饰板。
3.根据权利要求2所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，发泡剂为H2O2，且所述原料中还包括与发泡剂相配合、作为激发剂的KMnO4，H2O2 和KMnO4的重量比为1:0.01~0.02。
4.根据权利要求3所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，憎水剂为甲基硅油、硬脂酸盐或它们的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，取以下重量份数的原料：水泥100份、粉煤灰36份、PP纤维1.6份、水52份、发泡剂4.7份、憎水剂3份。
6.根据权利要求2~5任意一项所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，在冲压裁剪得到的金属面板外表面喷涂了一层氟碳漆层。
7.根据权利要求6所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述金属卷材为铝合金卷材或不锈钢卷材。
8.根据权利要求7所述的一种高性能不燃外墙保温装饰板的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，粘结剂为单组份聚氨酯胶。
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