CN117209214A - 胶体挤出压延板用组合物、胶体挤出压延板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种胶体挤出压延板用组合物，包含：粘结剂：50‑80重量％；天然纤维：20‑50重量％；塑形剂0.2‑5重量％，上述重量％基于所述胶体挤出压延板用组合物的总重量计。本发明还涉及采用所述胶体挤出压延板用组合物制造胶体挤出压延板的方法，以及由所述方法制造的胶体挤出压延板。根据本发明获得的高纤维含量的胶体挤出压延板质地均匀一致，抗折、抗压强度高，板材内结合力与表面结合力基本相当，无论什么条件下板材不会起鼓分层。握钉力大、防火、耐水、环保，打孔、锯切、镂铣、雕刻性能好。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑装饰材料，具体涉及一种胶体挤出压延板用组合物、胶体挤出压延板的制造方法以及由该方法制造的胶体挤出压延板。
背景技术
现有水泥纤维板(俗称硅钙板)生产主要采用流浆法和抄取法，二者大同小异，都是以水泥为粘结剂，石英砂为骨料，纸浆纤维为拉结材料，配合减水剂、消泡剂、早强剂等添加剂经过计量配料、加水磨浆、抄取或铺浆、压滤成型、蒸汽养护、切边、砂光工序制成水泥基纤维增强无机板。二者都采用多层压滤湿胚叠合成需求厚度板坯的成型方式，叠层之间结合力弱容易分层。二者都排放大量工艺用水，污染环境，废水处理费用高。制造木质纸浆纤维同样有大量工艺用水排放，污染环境，破坏森林资源，污水处理费用高。另外木质纸浆纤维的纤维短而细，抗拉强度低，制成的板材韧性差，抗折能力小，基本没有握钉力，板材整体表现为脆性材料。到目前为止，由木材加工形成的木屑、或植物秸秆纤维还不能直接用流浆法和抄取法制造水泥纤维板。
现有的石膏基纤维板是将石膏、水、少量短切玻璃纤维或聚丙烯纤维或木屑加入打浆机打浆，浆体不间断浇铸到皮带上，浆体用定厚摊平棍摊平固化形成连续板材，再经过自动裁断机按需裁切，裁切后的板材经干燥包装即可入库销售。为进一步提高板材的抗折性能，可在板材上下两侧各增设一层或若干层玻璃纤维编织网。流浆法制造石膏纤维板需要使用大量工艺水，水分蒸发后形成大量毛细孔，导致板材抗折、抗压强度低，尤其是表面剥离强度很低，装饰面层材料极易脱落。流浆法制造石膏纤维板短切玻璃纤维或化学纤维最大加入量不超过2.5％，否则浆体失去流动性也将丧失经济性。石膏纤维板中木屑添加量一般不超过15％，否则浆体失去流动性。
现有氧化镁基板材是将氧化镁、氯化镁、木屑或短切纤维、水、减水剂、消泡剂等添加剂计量后加入搅拌机搅拌成流动性良好的均匀浆体，用摊铺机将浆体均匀摊铺在模板上，浆体经养护固化后形成毛边板材，再经切边、砂光、包装、入库即可。为进一步提高板材的抗折性能，还可在板材上下两侧各增设一层或若干层玻璃纤维编织网。氧化镁基板材制造方法和设备与石膏纤维板相同。同样因为浆体流动需要，木屑或植物纤维的添加量都比较小，一般不超过总重量的15％，而且必须使用3mm以下短纤维，有时根据需要在木屑或植物纤维中添加不超过1.5％短切玻璃纤维或聚丙烯纤维，有助于显著提高板材各项性能指标。
上述三类无机纤维板材的共同特点是都掺有增强纤维材料，但其纤维掺入量都比较小，握钉力很小甚至没有，板材韧性不足，甚至还属于脆性材料范畴，不利于产品的后续加工和施工安装。
发明内容
本发明的宗旨是提供一种纤维掺入量至少为20％，而力学性能类似或超过木质人造纤维板的水泥、石膏或氧化镁基纤维板。本发明的水泥、石膏或氧化镁基纤维板不仅可应用于建筑装饰，而且还可应用于地板和家具制造。
在一个方面，本发明提供了一种胶体挤出压延板用组合物，该组合物包含：粘结剂：50-80重量％；天然纤维：20-50重量％；塑形剂0.2-5重量％，上述重量％基于所述胶体挤出压延板用组合物的总重量计，其中所述粘结剂选自水泥、石膏、氧化镁，或它们的组合。
在一种实施方案中，所述天然纤维选自木屑、竹纤维、稻草纤维、甘蔗渣、木纤维、棉纤维、麻纤维、棕丝、椰丝，或它们的任意组合。
在一种实施方案中，所述塑形剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素，或它们的组合。
在一种实施方案中，所述组合物还包含0.1-2重量％的减水剂。
在一种实施方案中，所述组合物还包含0.1-2重量％的缓凝剂。
上述减水剂和缓凝剂可采用本技术领域常用的减水剂和缓凝剂。
根据另一方面，本发明提供了一种制造胶体挤出压延板的方法，该方法包括：准备胶体挤出压延板用组合物；掺入水形成掺合物，所述水的用量为所述胶体挤出压延板用组合物的50-100重量％；将所述掺合物高速分散；将高速分散后的所述掺合物进行捏合形成面团状胶体；挤出所述胶体形成板坯；以及对所述板坯进行压延，形成所述胶体挤出压延板的板坯。
在一种实施方案中，所述挤出步骤在真空条件下进行。
在一种实施方案中，上述方法还包括裁切所述胶体挤出压延板的板坯。
在一种实施方案中，还包括对裁切的所述胶体挤出压延板的板坯进行加压压缩处理，形成所需厚度的所述胶体挤出压延板。
在一种实施方案中，还包括对所述胶体挤出压延板进行养护和干燥切边。
在本发明的再一方面，提供了一种根据上述方法获得的胶体挤出压延板。
根据本发明获得的高纤维含量的水泥基、石膏基、氧化镁基胶体挤出压延板质地均匀一致，抗折、抗压强度高，板材内结合力与表面结合力基本相当，无论什么条件下板材不会起鼓分层。握钉力大、防火、耐水、环保，打孔、锯切、镂铣、雕刻性能好。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。本申请中所列举的实施例仅为示例性说明本发明，并不对本发明的保护范围造成限制。本发明的保护范围由权利要求书进行限定。
本发明旨在提供一种高纤维含量的水泥基、石膏基或氧化镁基板材，且该板材具有优异的性能。这种高纤维含量的板材是迄今为止未曾见到的。发明人令人惊奇地发现，即使在水泥、石膏、氧化镁等粘结剂中掺入20％或更多的天然纤维，在采用本发明方法的情况下，仍然可以制造出高质量和高性能的建筑装饰用板材，且这些板材甚至可用于制造地板和家具等。
本发明方法中采用的胶体挤出压延板用组合物包含：粘结剂：50-80重量％；天然纤维：20-50重量％；塑形剂0.2-5重量％，上述重量％基于所述胶体挤出压延板用组合物的总重量计。
所述粘结剂选自水泥、石膏、氧化镁，或它们的组合。所述塑形剂一般选用纤维素类塑形剂。
塑形剂的采用对于本发明是非常重要的，否则材料混合体很难形成胶体状，或者挤出后胚体开裂、塌孔、变形等。
本发明可采用的天然纤维范围广泛，例如可选自木屑、竹纤维、稻草纤维、甘蔗渣、木纤维、棉纤维、麻纤维、棕丝、椰丝，或它们的任意组合。
上述天然纤维可采用由短到长的级配配比，长度3mm以下纤维含量60-80％，4-8mm纤维含量20-40％，9-12mm纤维含量8-15％，13-20mm纤维含量5-10％，21-30mm纤维含量不超过5-10％，31-50mm纤维含量不超过2-5％。根据不同板材性能需要，在上述配比范围内调整级配比例。纤维长度不应超过50mm。否则纤维极易结团，分散不开，造成堵模，板材质地不均匀，也不利于挤出板坯和板坯压延。上述百分比为重量百分比。
优选地，上述组合物可适量使用减水剂，从而显著减少用水量，提高板材强度，减少干燥时间，节约能源。如果存在的话，减水剂添加量为组合物总重量的0.1-1重量％。
优选地，上述组合物可适量使用缓凝剂，以降低粘结剂如水泥或石膏的水化速度、延长凝结时间。如果存在的话，缓凝剂添加量为组合物总重量的0.1-1重量％。
本发明的制造胶体挤出压延板的方法包括：准备上述胶体挤出压延板用组合物；掺入水形成掺合物，所述水的用量为所述胶体挤出压延板用组合物的50-100重量％；将所述掺合物高速分散；将高速分散后的所述掺合物进行捏合形成面团状胶体；挤出所述胶体形成板坯；以及对所述板坯进行压延，形成所述胶体挤出压延板的板坯。
在一种具体的实施方案中，本发明的方法具体实施如下：A原料计量→B高速分散→C捏合→D真空挤出板坯→E压延至需要厚度及宽度→F裁断→G转移至模板上→H码垛→J加压→K养护→L干燥→M切边砂光→N打包→P入库。
更具体地，A、原料计量，所有原材料置于料仓内，通过电子计量皮带输送机输送至高速分散机。B、高速分散，因为原料中掺有20重量％以上的纤维材料，尤其是表面粗糙细而长的天然植物纤维，搅拌时很难分散极易结团，必须高速强力分散才能避免纤维结团并在粘结剂粉体中分散均匀。C、捏合，捏合是获取质地均匀一致、没有纤维结团干硬性胶体的关键。D、真空挤出，真空挤出机工作腔连接真空系统，胶体团块经螺杆推挤进入工作腔内，团块内部微量空气和团块之间的间隙空气被真空系统抽出，在真空压力和螺杆的推挤压力双重作用下胶体进一步密实，最后该胶体经螺杆不断强力推送挤压从螺杆端部模具口挤出，形成板坯。E、板坯在经过连续多道辊压延展变宽变薄直至达到需要的板材厚度，最终形成符合厚度及宽度要求的连续板坯。F、裁断机与连续板坯零速差同步运动在线不停机裁切。H、裁切后的板坯经吸盘机械转移至模板上并码放成跺。J、码垛后的板坯跺送入压机加压消除碾压应力进一步提高板坯密实度。K、根据水泥、石膏、氧化镁养护需要设置适宜温度、湿度及养护时长。L、板材达到养护期后即可脱模干燥、切边砂光、包装入库。
实例
实施例1
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：石膏60kg，木屑22kg，短切椰丝15kg，木质素磺酸钠减水剂0.5kg，氨基酸缓凝剂0.5kg，甲基纤维素2kg，水65kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在石膏粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀、密实、无孔洞，测量得到的抗折强度15兆帕，抗压25兆帕，抗冲击1.9兆帕。
实施例2
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。×
配方：水泥20kg，石膏40kg，木屑18.5kg，短切椰丝10kg，短切棕丝10kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，氨基酸缓凝剂0.5kg，甲基纤维素0.75kg，水85kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在水泥石膏粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度20兆帕，抗压30兆帕，抗冲击2.7兆帕。
实施例3
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：氧化镁60kg，木屑27.5kg，短切椰丝15kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，氨基酸缓凝剂0.25kg，甲基纤维素2kg，23波美度氯化镁水溶液75kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在氧化镁粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度21兆帕，抗压33兆帕，抗冲击2.8兆帕。
实施例4
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。×
配方：水泥50kg，棉桨纤维33kg，短切椰丝15kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，甲基纤维素1.75kg，水80kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在水泥粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度23兆帕，抗压29兆帕，抗冲击2.5兆帕。
实施例5
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：水泥60kg，稻草纤维28kg，短切椰丝10kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，甲基纤维素1.75kg，水80kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在水泥粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度18兆帕，抗压32兆帕，抗冲击2.4兆帕。
实施例6
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：氧化镁60kg，木屑33.5kg，短切黄麻丝5kg，木质素磺酸钠减水剂0.5kg，甲基纤维素1kg，23波美度氯化镁水溶液65kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在氧化镁粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度18兆帕，抗压32兆帕，抗冲击2.6兆帕。
实施例7
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：石膏40kg，水泥20kg，甘蔗渣38.5kg，木质素磺酸钠减水剂0.5kg，甲基纤维素1kg，水65kg。
制作方法：将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在石膏水泥粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度21兆帕，抗压32兆帕，抗冲击2.8兆帕。
实施例8
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：石膏55kg，水泥23.5kg，竹纤维20kg，木质素磺酸钠减水剂0.5kg，甲基纤维素1kg，水60kg。
制作方法：将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在石膏水泥粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下经模具口挤出成型为15mm×1000mm板坯，板坯再经过六道压延滚轮辊压成为横截面为9mm×1280mm连续板坯，将连续板坯按2440mm长度裁切并送入3000吨平压机，加压压缩至板厚8mm移出压机，养护干燥切边。经观察发现，外观表面平整光滑无凹坑，断面质地均匀密实无孔洞，抗折强度23兆帕，抗压34兆帕，抗冲击2.9兆帕。
比较例1
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。
配方：石膏60kg，木屑28.5kg，短切椰丝10kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，氨基酸缓凝剂0.25kg，水65kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在石膏粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合，无论捏合多长时间，所有材料不能形成均匀面团状胶体，实验失败停止继续进行。
比较例2
设备：郑州东方集团产200L高速分散机、烟台盛景机械500L捏合机、巩义市站街盛达机械280C挤出机、挤出模具出口尺寸15mm×1000mm、定制六道滚轮压延机、无锡陆通3000吨平压机。×
配方：水泥55kg，木屑28kg，55mm椰丝15kg，木质素磺酸钠减水剂0.25kg，甲基纤维素1.75kg，水65kg。
将所需物料按配方称量加入高速分散机，待纤维在水泥粉中分散均匀后倒入捏合机进行捏合至所有材料形成均匀面团状胶体为止，将胶体加入挤出机，开机同时打开真空系统，胶体在螺杆推挤下在模具口形成堵塞，有部分物料挤出。实验失败，停止继续进行。
基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本实用新型的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的，并在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种胶体挤出压延板用组合物，该组合物包含：
粘结剂：50-80重量％；
天然纤维：20-50重量％；
塑形剂：0.2-5重量％，
上述重量％基于所述胶体挤出压延板用组合物的总重量计，其中所述粘结剂为氧化镁。
2.根据权利要求1所述的胶体挤出压延板用组合物，其中所述天然纤维选自木屑、竹纤维、稻草纤维、甘蔗渣、木纤维、棉纤维、麻纤维、棕丝、椰丝，或它们的任意组合。
3.根据权利要求2所述的胶体挤出压延板用组合物，其中所述塑形剂选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素，或它们的组合。
4.根据权利要求3所述的胶体挤出压延板用组合物，其中所述组合物还包含0.1-2重量％的减水剂。
5.根据权利要求3所述的胶体挤出压延板用组合物，其中所述组合物还包含0.1-2重量％的缓凝剂。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的胶体挤出压延板用组合物，其中所述组合物还包含氯化镁。
7.一种制造胶体挤出压延板的方法，所述方法包括以下步骤：
准备权利要求1-6中任一项所述的胶体挤出压延板用组合物；
掺入水形成掺合物，所述水的用量为所述胶体挤出压延板用组合物的50-100重量％；
将所述掺合物高速分散；
将高速分散后的所述掺合物进行捏合形成面团状胶体；
挤出所述胶体形成板坯；以及
对所述板坯进行压延，形成所述胶体挤出压延板的板坯。
8.根据权利要求7所述的制造胶体挤出压延板的方法，其中所述挤出步骤在真空条件下进行。
9.根据权利要求8所述的制造胶体挤出压延板的方法，其中所述方法还包括裁切所述胶体挤出压延板的板坯。
10.一种根据权利要求7-9中任一项所述的制造胶体挤出压延板的方法制造的胶体挤出压延板。
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