CN111635181B - 一种地板用纤维水泥板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地板用纤维水泥板及其制备方法和应用，所述纤维水泥板包括如下组分：水泥20‑35重量份；纸浆5‑7重量份；酚醛树脂6‑13重量份；石英砂25‑45重量份；碳酸钙7‑20重量份；硅粉2‑5重量份。本发明提供的纤维水泥板的韧性好、强度高，在纤维水泥板厚度较低的条件下，边部可开槽，开槽后1‑2mm卡口仍具有高强不易碎裂的优点，并且还具有优异的不燃性能，可以替代部分塑胶地板或木地板进行应用。
Description
技术领域
本发明属于水泥板技术领域，涉及一种纤维水泥板及其制备方法和应用，特别是一种地板用纤维水泥板及其制备方法和应用。
背景技术
为了使房屋地面或者其他场合地面的美观以及满足不同的使用需求，一般会在地面上设置地板。地板，由木料或其他材料做成；分类有很多，有实木地板、强化复合木地板、竹木地板、防腐地板、软木地板等。
对于室内使用，目前经常使用所用的塑胶地板，塑胶地板是PVC地板的另一种叫法，主要成分为聚氯乙烯材料；由于其花色丰富，色彩多样而被广泛用于居家和商业的各方面。塑胶地板是当今世界上非常流行的一种新型轻体地面装饰材料，也称为“轻体地材”。使用非常广泛，比如室内家庭、医院、学校、办公楼、工厂、公共场所、超市、商业、体育场馆等各种场所
目前市场上塑胶地板市场量很大，因其是有机材料，防火性能较差。但某些场合还是需要防火地板。纤维水泥板为一种较好的防火材料，由水泥为基本材料，以矿物纤维水泥和其他纤维为增强材料，经制浆、成型、养护等工序而制成的板材，其通常应用在国内各类发电厂、化工企业等电费密集场所的电缆工程的防火阻燃中。但是常规的纤维水泥板脆性过高且内部结合力不够，水泥板边缘不宜开槽，即使强行开槽，由于板边强度不够也很容易破碎，且容易造成整块水泥板的断裂，纤维水泥板成本较高，韧性和结核性不足，因此很难作为地板进行应用。
CN109952206A公开了一种基于纤维水泥板的装饰的表面结构化的墙板或地板，包括由纤维水泥材料制成的载体，在载体的表面上的底漆层，在底漆层上的装饰层，在装饰层上的可辐射固化的清漆层或热熔胶层，在可辐射固化的清漆层或热熔胶层上的结构化的塑料膜，以及在结构化的塑料膜上的罩光漆层。该专利申请虽然提供了一种可以用于地板的纤维水泥板，但是并没有关注于对于纤维水泥板的改性，具有很大的使用局限性。CN101781106A公开了一种轻质纤维增强水泥板及其制造方法，包括：水泥100份、硅粉20份、钙粉15份、膨胀珍珠岩5-10份、纸浆4份、木纤维5-15份、木粉5-10份、聚丙烯纤维1-2份、甲基纤维素0.8份、氯化钠1-3份、硫酸钠1-3份、水玻璃2-3份、水230-300份；还公开了一种制造轻质纤维增强水泥板的方法，包括如下步骤：步骤1：按照配方称取各组分；步骤2：将称好的干料放入混料机内均匀混合；步骤3：调制湿料，然后再将步骤2中混合好的物料放入捏合机内，加入水和湿料进行捏合；步骤4：将捏合好的料浆放入模具内，用平板流化机压制成型后脱模。该专利申请的纤维增强水泥板具有较高的材料拉伸强度以及抗冲强度，但是其并没有过多的关注纤维水泥板的韧性，当纤维水泥板较薄时，在板材边部开槽仍会导致板材的破裂。
因此，需要开发一种韧性较好且边部可开槽的纤维水泥板进行应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地板用纤维水泥板及其制备方法和应用，本发明提供的纤维水泥板的韧性好、强度高，在纤维水泥板厚度较低的条件下，边部可开槽，开槽后1-2mm卡口仍具有高强不易碎裂的优点，并且还具有优异的阻燃性能，可以替代部分塑胶地板或木地板进行应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种地板用纤维水泥板，以重量份计，所述纤维水泥板包括如下组分：
在本发明中，通过在水泥板中掺入酚醛树脂，一方面可以继续保持水泥板的不燃性能，另外一方面，高分子类聚合物的添加，可以增加水泥板的韧性，使本发明提供的纤维增强水泥板可以在边部开槽形成卡口且不碎裂，进而使得本发明提供的水泥板可以替代部分塑胶地板或者木地板使用。
同时，本发明选用纸浆与酚醛树脂共同加入水泥中，纸浆中含有的纤维一方面可以作为水泥的增强材料，另外一方面可以作为酚醛树脂和水泥之间的相容剂使用，增加酚醛树脂在水泥中的分散均匀性，进而使最后获得增强增韧的纤维水泥板。
在本发明中，所述水泥20-35重量份，例如22重量份、25重量份、28重量份、30重量份、32重量份等。
在本发明中，所述纸浆5-7重量份，例如5.5重量份、6重量份、6.5重量份等。
在本发明中，所述酚醛树脂6-13重量份，例如7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份等。
在本发明中，所述石英砂25-45重量份，例如30重量份、35重量份、40重量份等。
在本发明中，所述碳酸钙7-20重量份，例如8重量份、10重量份、12重量份、15重量份、18重量份等。
在本发明中，所述硅粉2-5重量，例如3重量份、4重量份等。
在本发明中，所述纸浆中分散有纤维素纤维，以所述纸浆的质量为100％计，纤维素纤维的含量为20-30wt％，例如22wt％、25wt％、26wt％、28wt％等。
优选地，所述纤维素纤维的直径为10-20μm，例如10-15μm、15-18μm、15-20μm等。
在本发明中，还包括氧化镁0.1-10重量份，例如1重量份、3重量份、5重量份、7重量份、9重量份等。
优选地，所述石英砂的平均粒径为20-75μm，例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm等。
优选地，所述碳酸钙的平均粒径为20-50μm，例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm等。
第二方面，本发明提供了根据第一方面所述的地板用纤维水泥板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将配方量的水泥、纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和任选的氧化镁与水混合，得到浆液；
(2)浆液通过抄取或流浆法制成料层，并在料层上喷涂酚醛树脂，然后成坯、堆垛、加压、脱模，然后再经过蒸养、干燥以及再次加温固化，得到所述地板用纤维水泥板。
本发明选用高温蒸养以及再次加热固化的两次固化工艺，可以使最后得到的水泥板的强度和硬度有进一步提升，并且提高了纤维水泥板的牢固度。
优选地，步骤(1)所述混合在制浆罐中进行；
优选地，步骤(1)具体为：先在制浆机中加入水，然后再依次加入纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和任选的氧化镁，最后加入水泥，混合3-5min，例如3.2min、3.5min、3.8min、4.0min、4.2min、4.5min、4.8min等。
优选地，步骤(1)所述浆液的固含量为10-20wt％，例如12wt％、15wt％、18wt％等。
优选地，步骤(2)中所述成坯为通过抄取法或流浆法将浆液送至网箱或直接毛毯上制成料层，然后在料层上均匀喷涂酚醛树脂，再通过成型机制成所需厚度的板坯。
优选地，所述压平在压力机上进行，压力为100-2000T/m2，例如200T/m2、500T/m2、1000T/m2、1500T/m2、1800T/m2等。
优选地，所述蒸养在饱和蒸汽的环境下进行，所述蒸养的温度为170-200℃，例如180℃、190℃等，时间为8-15h，例如11h、12h、14h等。
优选地，所述再加温固化的温度为120-250℃，例如140℃、180℃、200℃、220℃等，时间为1-4h，例如1.5h、2h、3h、3.5h等。
第三方面，本发明提供了一种根据第一方面所述的地板用纤维水泥板在地板中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)在本发明中，通过在水泥板中掺入酚醛树脂，一方面可以提高水泥板的阻燃性能，另外一方面，高分子类聚合物的添加，可以增加水泥板的韧性，使本发明提供的纤维增强水泥板可以在边部开槽形成卡口且不碎裂，进而使得本发明提供的水泥板可以替代部分塑胶地板或者木地板使用；
(2)本发明选用纸浆与酚醛树脂共同加入水泥中，纸浆中含有的纤维一方面可以作为水泥的增强材料，另外一方面可以作为酚醛树脂和水泥之间的相容剂使用，增加酚醛树脂在水泥中的分散均匀性，进而使最后获得增强增韧的纤维水泥板；
(3)本发明选用高温蒸养以及再次加热固化的两次固化工艺，可以使最后得到的水泥板的强度和硬度有进一步提升，并且提高了纤维水泥板的牢固度；
(4)由实施例和性能测试可知，本发明提供的纤维水泥板韧性好、强度高，其中，抗折强度在24MP以上，最高可达30MPa以上，抗冲击强度在3.0kJ/m2以上，最高可达4.0kJ/m2以上，在纤维水泥板厚度较低的条件下，边部可开槽，开槽成功率在95％以上，最高可达99％以上，开槽后1-2mm卡口仍具有高强不易碎裂的优点，并且还具有优异的阻燃性能，为A级，可以替代部分塑胶地板或木地板进行应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种纤维水泥板，以重量份计，所述纤维水泥板包括如下组分：
其中，水泥购自天山水泥；纸浆中含有30wt％的纤维素纤维，纤维素纤维的直径在10-20μm范围内；酚醛树脂购自无锡光明化工，型号2130；石英砂粒径为50μm；碳酸钙粒径为35μm；硅粉购自洛阳裕民微硅粉。
制备方法如下：
(1)在搅拌中，先在制浆机内加水，再依次投入纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁，最后投入水泥，混合4min，得到固含量为15wt％的浆液；
(2)通过抄取法将浆液送至网箱制成料层，然后在料层上均匀喷涂酚醛树脂，再通过成型筒制成所需厚度的15mm板坯，然后通过接坯机的运输，移动至堆垛机，经过搭堆垛机处理后的板垛在压力机上进行加压，然后经过脱模机将板坯半成品脱模，形成平板；
其中，压平在压力机上进行，压力为700T/m2。
(3)将经脱模机脱模制成的平板，在高温饱和蒸汽环境中进行蒸养，温度为195℃，时间为9h，然后室温干燥，最后再在170℃下加热固化3h，冷却后得到纤维水泥板。
实施例2-3
与实施例1的区别在于，在本实施例中，石英砂的平均粒径为70mm(实施例2)、25mm(实施例3)。
实施例4-6
与实施例1的区别在于，在本实施例中，纸浆中的纤维素纤维的含量为20wt％(实施例4)、40wt％(实施例5)；纸浆添加量为7重量份，纸浆中的纤维素纤维的含量40wt％(实施例6)。
实施例7-8
与实施例1的区别在于，在本实施例中，酚醛树脂含量7重量份(实施例7)、12重量份(实施例8)。
实施例9
与实施例1的区别在于，在本实施例中，不添加氧化镁。
实施例10
一种纤维水泥板，以重量份计，所述纤维水泥板包括如下组分：
其中，水泥购自天山水泥，纸浆中含有25wt％的纤维素纤维，纤维素纤维的直径在10-20μm范围内；酚醛树脂购自无锡博瑞宇化工；石英砂粒径为45μm；碳酸钙粒径为50μm；硅粉购自洛阳裕民微硅粉。
制备方法如下：
(1)在搅拌中，先在制浆机内加水，再依次投入纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁，最后投入水泥，混合3min，得到固含量为10wt％的浆液；
(2)通过抄取法将浆液送至网箱制成料层，然后在料层上均匀喷涂酚醛树脂，再通过成型筒制成15mm板坯，然后通过接坯机的运输，移动至堆垛机，经过搭堆垛机处理后的板垛在压力机上进行加压，然后经过脱模机将板坯半成品脱模，形成平板；
其中，压平在压力机上进行，压力为500T/m2。
(3)将经脱模机脱模制成的平板，在高温饱和蒸汽环境中进行蒸养，温度为175℃，时间为14h，然后室温干燥，最后再在120℃下加热固化4h，冷却后得到纤维水泥板。
实施例11
一种纤维水泥板，以重量份计，所述纤维水泥板包括如下组分：
其中，水泥购自润合建材；纸浆中含有25wt％的纤维素纤维，纤维素纤维的直径在10-20μm范围内；酚醛树脂购自无锡光明化工，型号2130；石英砂粒径为2mm；碳酸钙粒径为20μm；硅粉购自洛阳裕民微硅粉。
制备方法如下：
(1)在搅拌中，先在制浆机内加水，再依次投入纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁，最后投入水泥，混合5min，得到固含量为20wt％的浆液；
(2)通过抄取法将浆液送至网箱制成料层，然后在料层上均匀喷涂酚醛树脂，再通过成型筒制成15mm板坯，然后通过接坯机的运输，移动至堆垛机，经过搭堆垛机处理后的板垛在压力机上进行加压，然后经过脱模机将板坯半成品脱模，形成平板；
其中，压平在压力机上进行，压力为300T/m2。
(3)将经脱模机脱模制成的平板，在高温饱和蒸汽环境中进行蒸养，温度为185℃，时间为11h，然后室温干燥，最后再在250℃下加热固化1h，冷却后得到纤维水泥板。
对比例1-2
与实施例1的区别在于，在本对比例中，酚醛树脂的添加量为4重量份(对比例1)、16重量份(对比例2)。
对比例3-4
与实施例1的区别在于，在本对比例中，纸浆的添加量为2重量份(对比例3)、10重量份(对比例4)。
对比例5
与实施例1的区别在于，在本对比例中，步骤(3)不进行蒸养，直接干燥。
对比例6
与实施例1的区别在于，在本对比例中，步骤(3)不进行再次加温固化，干燥后直接得到纤维水泥板。
对比例7
与实施例1的区别在于，在本对比例中，将步骤(1)-(2)替换为如下步骤：
(1)在搅拌中，将配方量的水泥、纸浆、酚醛树脂、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁与水添加至制浆罐内混合4min；
(2)通过抄取法将浆液送至网箱制成料层，再通过成型筒制成所需厚度的板坯，然后通过接坯机的运输，移动至堆垛机，经过搭堆垛机处理后的板垛在压力机上进行加压，然后经过脱模机将板坯半成品脱模，形成平板；
其中，压平在压力机上进行，压力为700T/m2。
性能测试
对实施例1-11和对比例1-7提供的纤维水泥板进行性能测试，方法如下：
(1)开槽合格率：取4mm厚的样品100块进行开槽加工，计算开槽成功且无破损的合格率；
(2)阻燃性能：按照GB8624-2012建筑材料及制品燃烧性能分级测试标准进行测试；
(3)抗折性能：按照GB/T 7019-2014的标准进行测试；
(4)抗冲击强度：按照GB/T 7019-2014的标准进行测试；
测试结果见表1：
表1
由实施例和性能测试可知，本发明提供的纤维水泥板韧性好、强度高，其中，抗折强度在24MP以上，最高可达30MPa以上，抗冲击强度在3.0kJ/m2以上，最高可达4.0kJ/m2以上，在纤维水泥板厚度较低的条件下，边部可开槽，开槽成功率在95％以上，最高可达99％以上，开槽后1-2mm卡口仍具有高强不易碎裂的优点，并且还具有优异的阻燃性能，为A级，可以替代部分塑胶地板或木地板进行应用。
由实施例1和实施例2-3的对比可知，石英砂的粒径在本发明优选范围内时，才可以与碳酸钙具有更好的配合效果，进一步增加水泥板的力学性能；由实施例1和实施例4-8的对比可知，本发明的纤维素纤维需要在本发明的限定范围内，对于水泥板的增韧以及增强效果最优。
由实施例1和对比例1-4的对比可知，酚醛树脂和纸浆的添加量只有在本发明的限定范围内，才会具有更好的技术效果。由实施例1和对比例5-6的对比可知，本发明的两次固化缺一不可；由实施例1和对比例7的对比可知，本发明的酚醛树脂喷涂在料层上具有更好的效果。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的地板用纤维水泥板及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种地板用纤维水泥板，其特征在于，以重量份计，所述纤维水泥板包括如下组分：
水泥 20-35重量份；
纸浆 5-7重量份；
酚醛树脂 6-13重量份；
石英砂 25-45重量份；
碳酸钙 7-20重量份；
硅粉 2-5重量份；
氧化镁 0.1-10重量份；
所述纸浆中分散有纤维素纤维，以所述纸浆的质量为100%计，纤维素纤维的含量为20-30 wt%；
所述石英砂的平均粒径为30-65 μm；
所述地板用纤维水泥板采用如下方法进行制备，所述方法包括如下步骤：
（1）将配方量的水泥、纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁与水混合，得到浆液；
（2）浆液通过抄取或流浆法制成料层，并在料层上喷涂酚醛树脂，然后成坯、堆垛、加压、脱模，然后再经过蒸养、干燥以及再次加温固化，得到所述地板用纤维水泥板。
2.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于， 所述纤维素纤维的直径为10-20 μm。
3.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，所述碳酸钙的平均粒径为20-50 μm。
4.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，步骤（1）所述混合在制浆罐中进行。
5.根据权利要求4所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，步骤（1）具体为：在搅拌下，先在制浆罐中加入水，然后再依次加入纸浆、石英砂、碳酸钙、硅粉和氧化镁，最后加入水泥，混合3-5 min。
6.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，步骤（1）所述浆液的固含量为10-20 wt%。
7.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，步骤（2）所述加压在压力机上进行，压力为100-2000T/m2。
8.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，所述蒸养在饱和蒸汽的环境下进行，所述蒸养的温度为170-200℃，时间为8-15 h。
9.根据权利要求1所述的地板用纤维水泥板，其特征在于，所述再加温固化的温度为120-250℃，时间为1-4 h。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的地板用纤维水泥板在地板中的应用。
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