CN107288310A - 一种地板采暖结构模块及其制备方法 - Google Patents

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张阳阳
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Abstract

本发明涉及一种地板采暖结构模块的制备方法，包括如下步骤：步骤一、预处理：将植物秸秆切成小段，经水力疏解后用碱浸渍，然后水洗得到粗料，再送入盘磨机磨解分离得到植物纤维基材；步骤二、干燥：取上述步骤中的植物纤维基材加水分散开，再加入阳离子淀粉增强剂，搅拌均匀后加入到模具中，进行脱水处理；步骤三、成型：将上述模具经过预压后再次干燥成型，即得到所述地板采暖结构模块。本发明利用秸秆废弃物来替代混合粉煤灰水泥砂浆、聚苯乙烯泡沫塑料以及酚醛泡沫塑料，一方面可以提供一种将农作物秸秆废弃物资源化利用的新途径，另一方面还可以大大减少对自然资源的消耗及降低对生态环境的污染。

Description

一种地板采暖结构模块及其制备方法
技术领域
本发明涉及地板制造技术领域，尤其涉及一种地板采暖结构模块及其制备方法。
背景技术
现在的地板采暖结构模块基材常用湿式施工技术，也叫填埋式地板采暖。其构成是在钢筋混凝土楼板基层结构上先以水泥砂浆找平，然后依次铺设保温层20～30mm和金属导热层 (多为铝箔反射膜)，再在金属导热层上铺装通热水的盘管，并与保温层固定在一起，紧接着浇筑混凝土作为埋管填充层50～60mm，最后再铺装一层水泥砂浆找平层20mm左右，地面装饰层则根据用户的要求铺设地砖、黄岗岩板或木地板等。水泥砂浆、填充层用混凝土都非工厂化生产，需要在现场浇筑，施工设备要求高，步骤繁琐，施工人员劳动强度大。
常规湿式做法的结构层厚度约为110mm～130mm，会占用有效的建筑高度空间，若不想以牺牲层高为代价，就必须相应的增加建筑的造价以保证室内舒适的高度与空间，初始投资偏高。另外埋管填充层多为豆石混凝土、发泡混凝土或纤维混凝土，埋管填充层和水泥砂浆找平层厚度近70mm，大大增加了建筑荷载。另外也容易造成地面龟裂且难以维修。保温层多为聚苯乙烯泡沫塑料，而填充层多为混凝土，加之地面承载不均，长期受热，两种不同硬度的材质贴合在一起，容易引起聚苯乙烯泡沫塑料保温层变形，混凝土填充层开裂进而导致地板的龟裂。另外，离加热管远近不同的混凝土填充层受热膨胀程度不均，也会导致混凝土填充层开裂进而导致地板的龟裂。由于加热管是直接埋在混凝土填充层中的，一旦发生损坏、渗漏的现象，难以维修。
而现有的模块化干式施工技术原材料不环保，且多用混合粉煤灰水泥砂浆、聚苯乙烯泡沫塑料或者酚醛泡沫塑料等作为原材料。混合粉煤灰水泥砂浆的使用对自然资源的消耗及对环境的污染均十分严重；而聚苯乙烯泡沫塑料和酚醛泡沫塑料的使用，由于其难降解、废弃后将长期存在于自然环境中，这无疑会加剧“白色污染”，对生态环境造成严重的污染。
发明内容
本发明提供了一种地板采暖结构模块及其制备方法，以解决现有技术中地板采暖用模块结构复杂、成本高以及施工复杂的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：地板采暖结构模块的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、预处理：将植物秸秆切成小段，经水力疏解后用碱浸渍，然后水洗得到粗料，再送入盘磨机磨解分离得到植物纤维基材；
步骤二、干燥：取上述步骤中的植物纤维基材加水分散开，再加入阳离子淀粉增强剂，搅拌均匀后加入到模具中，进行脱水处理；
步骤三、成型：将上述模具经过预压后再次干燥成型，即得到所述地板采暖结构模块。
进一步地，步骤一中，所述浸渍用碱为NaOH或KOH，用量为绝干植物秸秆质量的2～10％，浸渍温度为80～120℃，浸渍时间为30～90min。
进一步地，步骤二中，阳离子淀粉增强剂质量为植物纤维基材的1～5％。
进一步地，步骤二中，所述模具下表面开有凹槽。
进一步地，步骤三中，所述干燥是在热压机中或者烤箱中完成，温度为120～170℃。
进一步地，步骤三中，预压时压力是缓慢上升到所需压力值的。
进一步地，步骤三中，所述预压机中压力为1～4MPa、预压时间为5min。
进一步地，步骤一中，所述植物秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆或麦秸秆。
本发明还包括一种通过上述方法制得的地板采暖结构模块。
本发明具有如下有益效果：
1、农作物秸秆废弃物资源化利用
玉米秸秆、稻草杆等农作物秸秆废弃物广泛存在于我国的农作物种植区，但是却不能被充分利用，多被焚烧或腐烂在地里，资源化利用程度不高。用这些秸秆废弃物来替代混合粉煤灰水泥砂浆、聚苯乙烯泡沫塑料以及酚醛泡沫塑料，一方面可以提供一种将农作物秸秆废弃物资源化利用的新途径，另一方面还可以大大减少对自然资源的消耗及降低对生态环境的污染。
2、简化施工过程、降低维修难度
本发明可应用于模块化干式施工技术，即在钢筋混凝土楼板基层结构上铺装保温层和金属导热层，在金属导热层上铺装通热水的盘管，然后再铺装地板采暖结构模块。模块用预制模具统一制作，下表面带有凹槽，凹槽正好可以固定住盘管。模块可根据不同盘管预制不同模具以得到需要的形状，并在工厂进行流水线生产。同样，可以采用本发明方法制备的地板采暖结构模块替代现有的保温层和金属导热层。
模块化干式施工，安装方便，避免常规湿式施工技术需要在现场浇筑的繁琐，减轻施工人员的劳动强度。在遇到损坏、渗透等现象时，拆卸方便，大大降低维修难度。
3、减轻建筑荷载、降低初投资成本
采用农作物秸秆废弃物作为原料，此类植物纤维来源广，价格低，质量轻，还具有多孔、可再生可完全降解的特点，是一种绿色环保的生物质资源。使用此类原料制成的模块基材密度小、质量轻、垫层薄、抗压性好，对建筑的荷载小，且基本不占用使用空间的有效高度，非常适用于既有房屋的建筑采暖改造工程。
4、健康、环保
本发明方法制备出的地板采暖结构模块属于环保建材，不使用粘合剂，不含甲醛和苯等化学制剂，受热不挥发任何有害物质，是一种健康、环保的室内建筑材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。
本发明的一种地板采暖结构模块的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、预处理：将植物秸秆切成小段，经水力疏解后用碱浸渍，然后水洗得到粗料，再送入盘磨机磨解分离得到植物纤维基材；
步骤二、干燥：取上述步骤中的植物纤维基材加水分散开，再加入阳离子淀粉增强剂，搅拌均匀后加入到模具中，进行脱水处理；
步骤三、成型：将上述模具经过预压后再次干燥成型，即得到所述地板采暖结构模块。
具体地，在步骤一中，浸渍用碱为NaOH或KOH，用量为绝干植物秸秆质量的2～10％，浸渍温度为80～120℃，浸渍时间为30～90min。植物秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆或麦秸秆。
在步骤二中，阳离子淀粉增强剂质量为植物纤维基材的1～5％，阳离子淀粉可以和带阴离子电荷的植物纤维直接结合，彼此之间产生极强的吸附力。阳离子淀粉还可以优先吸附于细小纤维上，从而减少细小纤维的流失，通过长纤维包围细小纤维，形成内聚网络，改善制品强度。
模具下表面开有凹槽。模具可根据所需产品要求，预制带有井字型、平行弯轨道或者井字交汇分线型的不同尺寸的模具。
在步骤三中，干燥是在热压机中或者烤箱中完成，温度为120～170℃。预压在预压机中完成，压力1～4MPa、时间5min。预压时压力是缓慢上升到所需压力值的，
本发明还包括一种通过上述方法制得的地板采暖结构模块。以植物秸秆作为原材料，对其进行预处理，通过模塑工艺，制备采暖用模块，具有高松厚，即密度低、质量轻、保温时间长的特征。
实施例1
本实施例的一种地板采暖结构模块的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、预处理：用切草机将玉米秸秆切成1cm的小段，经水力疏解机疏解；再在常压条件下用NaOH浸渍，浸渍用碱量为绝干植物纤维原料质量的2％，浸渍温度为80℃，浸渍时间为90min；经过碱浸渍的原料经水洗得到粗料，送入盘磨机磨解分离得到玉米纤维基材。
步骤二、干燥：将玉米纤维基材加水分散开，再加入相当于玉米纤维基材质量1％的阳离子淀粉增强剂，搅拌均匀，再加入到预制的模具中进行脱水处理，预制模具长宽为200× 200mm，带有平行轨道(轨道槽深10mm，槽宽5mm)；
步骤三、成型：将模具置于预压机中，压力逐渐上升至预定压力，达到预定压力后再预压5min，预定压力为1MPa；然后从预压机中取出，放入热压机中，在120℃条件下热压干燥，得到低温地板辐射采暖用模块。
本实施例采用的模块化干式施工技术，低温地板辐射采暖结构模块，可根据不同形状要求，预制不同模具，在工厂进行流水线生产。避免了常规湿式施工技术需要在现场浇筑的繁琐，减轻了施工人员的劳动强度。另一方面，在模块化干式施工技术中，模块的安装和拆卸都非常方便。
与现有的模块性能指标比较如下：
1、质量比较
本实施例以0.133kg的玉米秸秆为原料即可制得600cm3体积的地板采暖结构模块，具有密度小、质量轻、高松厚的特点，厚度为15mm，密度为0.20g/cm3。
2、强度比较
取本实施例制备的厚度为15mm、长宽为30×30mm的地板采暖结构模块使用万能实验拉力机测得静态压缩应力为45.87kN，满足建筑基材性能要求。
3、成型工艺比较
本实施例在制备模块时，加入相当于植物纤维基材1％的阳离子淀粉作为增强剂。由于植物纤维自身带有负电荷，加入阳离子淀粉后，可以和纤维直接结合，彼此之间产生极强的吸附力。另外，阳离子淀粉还可以优先吸附于细小纤维上，从而减少细小纤维的流失，通过长纤维包围细小纤维，形成内聚网络，改善制品强度。
实施例2
本实施例与实施例1不同之处在于，在步骤一中，浸渍用碱为KOH，用量为绝干稻草秸秆质量的10％，浸渍温度为120℃，浸渍时间为90min。植物秸秆为稻草秸秆。
1、质量比较
本实施例以0.333kg的玉米秸秆为原料即可制得1800cm3体积的地板采暖结构模块，具有密度小、质量轻、高松厚的特点，厚度为30mm，密度为0.25g/cm3。
2、强度比较
取本实施例制备的厚度为30mm、长宽为30×30mm的地板采暖结构模块使用万能实验拉力机测得静态压缩应力为48.23kN，满足建筑基材性能要求。
3、成型工艺比较
本实施例在制备模块时，加入相当于植物纤维基材3％的阳离子淀粉作为增强剂。由于植物纤维自身带有负电荷，加入阳离子淀粉后，可以和纤维直接结合，彼此之间产生极强的吸附力。另外，阳离子淀粉还可以优先吸附于细小纤维上，从而减少细小纤维的流失，通过长纤维包围细小纤维，形成内聚网络，改善制品强度。
实施例3
本实施例与实施例1不同之处在于，在步骤二中，阳离子淀粉增强剂质量为稻草秸秆的 5％，预压机中压力为4MPa、时间5min。干燥是在烤箱中完成，温度为170℃。
对比实施例
本实施例与实施例1不同之处在于，步骤二、干燥：将玉米纤维基材加水分散开搅拌均匀，再加入到预制的模具中进行脱水处理，预制模具长宽为200×200mm，带有平行轨道(轨道槽深10mm，槽宽5mm)。
本实施例以0.310kg的玉米秸秆为原料可出500cm3体积的地板采暖结构模块，其厚度为 30mm，密度为0.25g/cm3。取本实施例制备的地板采暖结构模块，使用万能实验拉力机测得静态压缩应力为40.96kN。
上述内容仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种地板采暖结构模块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、预处理：将植物秸秆切成小段，经水力疏解后用碱浸渍，然后水洗得到粗料，再送入盘磨机磨解分离得到植物纤维基材；
步骤二、干燥：取上述步骤中的植物纤维基材加水分散开，再加入阳离子淀粉增强剂，搅拌均匀后加入到模具中，进行脱水处理；
步骤三、成型：将上述模具经过预压后再次干燥成型，即得到所述地板采暖结构模块。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述浸渍用碱为NaOH或KOH，用量为绝干植物秸秆质量的2～10％，浸渍温度为80～120℃，浸渍时间为30～90min。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，阳离子淀粉增强剂质量为植物纤维基材的1～5％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述模具下表面开有凹槽。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤三中所述干燥是在热压机中或者烤箱中完成，温度为120～170℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤三中，预压时压力是缓慢上升到所需压力值的。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述预压机中压力为1～4MPa、预压时间为5min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述植物秸秆为玉米秸秆、稻草秸秆或麦秸秆。
9.一种通过上述权利要求1至8的制备方法制得的地板采暖结构模块。
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