CN87102625A - 轻质水泥及轻质石膏的复合材料及其制品 - Google Patents

Abstract

一种新型的轻质水泥及轻质石膏的复合材料及其制品，它是由水泥、泡沫塑料和(或)木材碎料、粘合剂以及水组成的，经揉合该混合料，再凝固、硬化，就得到该轻质材料。本发明还提供了用该轻质材料来生产人造木材的方法。本发明的目的是克服了重质水泥制品的缺点，而用本发明的轻质水泥可以代替天然木材。

Description

本发明涉及一种新型的轻质水泥及轻质石膏的复合材料，尤其涉及用泡沫塑料和（或）木梢碎料以及水泥和（或）石膏作为基本材料来生产该复合材料，用该复合材料可生产各种人造木材，建筑材料，造车造船等交通工具及装饰材料。

在本技术领域的已有技术中，所有水泥制品均是用水泥、砂子、砾石和水按一定比例混合，经凝固硬化后，得到所需的水泥制品，便成了普通的重质水泥制品。由于砂子和砾石的重量，使得水泥制品的重量也增加，则带来了搬运不便而且使制品的成本也随之增加。另一方面，以前的重质水泥制品太重，因此在水泥代替木材的实践中以及在许多场合下，限制了重质水泥的用途。又由于重质水泥含有河沙和砾石，得到的产品不能按施工要求进行锯，钉，刨，削等处理，这样也限制了重质水泥代替木材的用途。于是人们期望有一种既轻质又具有足够的坚实性和负重力性的水泥材料，来代替重质水泥材料。本发明人针对这些问题，经过潜心努力地研究，终于制成了一种理想的轻质水泥材料及其制品，本发明的轻质水泥及轻质石膏的复合材料克服了重质水泥制品的缺点，使得它能用做人造木材，人工大理石，吸音天花板，美术隔音墙板，木纹地砖板，建筑材料，造船和制车等的交通工具以及模仿各种泥石制的装饰品。由于它是轻质的材料，则扩大了水泥材料的应用，使水泥材料代替人造木材得以进一步地实现。本发明的轻质复合材料，可以防水，防火，耐高温达400-600℃，抗震动性能好，它的坚实性以及重力与原来的重质水泥制品相比，具有同样的效果，同样也是绝缘体。本发明的轻质制品要比原来的重质制品轻二倍以上，因而使得运输方便，携带容易;所制造的人造木材与天然木材的重量相当。

本发明的主要目的就是在目前木材普遍缺乏的情况下，充分利用本发明的轻质水泥和（或）轻质石膏来代替天然木材，充分利用废弃的泡沫塑料和（或）木材碎料等废物，以达到重质水泥所不能达到的效果，例如用该轻质材料制成的人造木材可以进行锯、钉、刨、削等处理，而仍然保持了重质水泥的负重力，坚实性等的特性。这种新型的材料，充分利用了废物，减少了环境污染，同时又开拓了水泥材料的一个新的课题。

本发明提供一种轻质水泥及轻质石膏的复合材料，该复合材料包括水泥和（或）石膏、泡沫塑料和（或）木梢碎料，K.N.A粘合剂以及水。将各组分按一定的比例混合，用常规的混合方法就可以制得本发明的轻质复合材料。虽然所用到的水泥以及制品的凝固时间与制造重质水泥制品的相同，但该轻质制品要比重质水泥制品的体积大二倍以上，又因为它们的坚实性和负重力相同，而所用原料充分利用了泡沫塑料和木梢废料，所以本发明的制品可以大大地降低其成本，也大大地解决了木材缺乏的现象。

本发明提供一种轻质水泥及轻质石膏的复合材料的另一个方面，是用该种复合材料制造其制品的方法，包括以一定的比例将水泥和（或）石膏，泡沫塑料和（或）木材梢材料，K.N.A粘合剂以及水充分搅拌，以致混合均匀，再将之倒进所需的模型里，经干燥、凝固、硬化，则可以制成轻质水泥及轻质石膏制品。因为本发明的轻质水泥制品的比重是0.4-0.99（克/厘米³），而重质水泥制品的标准比重为2.4（克/厘米³）所以轻质水泥或轻质石膏的配料比，可根据实际需要制造比重在0.4-0.99（克/厘米³）的轻质水泥材料。

本发明提供一种轻质水泥及轻质石膏复合材料的另一个方面，是用该轻质复合材料制造人造木材的方法，包括用有机聚硅氧烷从天然木材上取得木质花纹，得到一个具有木纹的母模，然后在该母模里倒进已调好的聚酯溶液，使该溶液均匀地覆盖在母模上，形成一层薄薄的印有木纹的表面，再将搅拌好的且作为填料的轻质水泥或轻质石膏倒进聚酯薄层里，使之填满并凝固，在予成型的人造木材表面涂上所需要的颜色，再涂上适当的表面处理剂。利用本发明的轻质水泥及轻质石膏，可以制成各种各样的与天然木材一样花纹，颜色，重量的人造木材。本发明的轻质水泥（或轻质石膏）材料制品，由于制品具有揉软性和韧性，所以该制品能按照施工要求进行锯、钉、刨、削等精工处理，克服了重质水泥制品所不能克服的缺点。

在具体实施本发明时，所用的水泥可以是一般普通用途的水泥，例如普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥以及波特兰水泥等。为了满足建筑上和其它工艺的要求，用本发明的方法还可以制造出轻质石膏制品，即可以用石膏粉代替部分水泥，也可以完全用石膏粉代替水泥。所用的石膏可以是无水石膏和二水石膏等。在本发明中所要求的水泥或石膏的体积百分数（以下（v）代表体积数百分数）为

20%（v）＜x+y＜40%（v）

其中x为水泥占复合材料总体积的百分数，

0≤x≤40%（v）    （x＝0，y≠0）

y为石膏占复合材料总体积的百分数

0≤y≤40%（v）    （y＝0，x≠0）

根据本发明，该水泥或石膏复合材料的一个重要特征就是它是轻质的。这是由于用普通的泡沫塑料碎片和（或）木梢碎料代替了河沙和砾石，从而降低了该复合材料的重量。对于本技术领域内的一般技术人员来说，用泡沫塑料和（或）木梢碎料来代替河沙等作增强材料，而且要达到其相应的坚实性和负重力，是难以想象的。因为泡沫塑料和（或）木梢碎料的存在决定了它应该是非坚实的以及应该是呈软性的材料，又因为水泥与泡沫塑料间的粘合力不大，难以使两者有效地结合。惊奇的是本发明利用K.N.A（聚乙烯和糊精）粘合剂使水泥和（或）石膏与泡沫塑料和（或）木梢碎料紧密粘合，就大大地增强了轻质水泥及轻质石膏的负重力和紧实性，就成功地解决了上述问题，创造了一种新型的轻质水泥及轻质石膏的复合材料。

本发明所用的泡沫塑料，可以是聚氯乙烯泡沫，聚苯乙烯泡沫和脲醛泡沫塑料。木梢碎料可以是木材厂锯下或刨下的废料。对泡沫塑料和木梢碎料碎片的要求，一般取决于制品要求的性能和形状，如果要求大型的制品，则泡沫塑料的碎片要大，一般为15-20毫米的孔筛下料较为合适;如果要强度较高的制品，则可以采用1-5毫米的孔筛下料。但大小碎片混合一起使用，其坚实性更好，所以要求5-10毫米的孔筛下料。本专利申请文件中所说的筛网目是指标称尺寸。本发明的另一个优点就是充分利用工业上和商业上废弃的泡沫塑料，例如仪器，机器等的包装材料，食品的包装盒以及制造厂出的废品和下料等，木梢碎料也是锯木或刨木时所遗下的废料可以就地取材，这样本发明可以很好地利用废料，减少环境污染，达到废物利用的目的。

水泥与泡沫塑料和（或）木梢碎料之间的体积比为1∶1.5到1∶3的范围。泡沫塑料和（或木梢碎料）的用量最好以体积百分数计为50%-65%（V）。

按照本发明，一种粘合剂也必须加入，其加入量按体积计一般要大于1%（V），最好为1%-6%（V）。而通常先将粘合剂溶于水，再以乳状液的形式加入。本发明所用的粘合剂是由聚乙烯粘合剂和糊精等物质组成的，并将之命名为K.N.A粘合剂。聚乙烯粘合剂可以在市场上买到。而另一个有效组分就是糊精，本发明所用的糊精可以是液体的，也可以是粉状的。按常规的混合方法将聚乙烯粘合剂与糊精混合。按重量计，聚乙烯粘合剂为30%-45%（W），糊精为55-70%（W）。K.N.A粘合剂在复合材料中的存在，是使水泥与泡沫塑料之间的凝固和凝结性质更好，而使该轻质复合材料的韧性和强度都有明显地提高。如果K.N.A粘合剂的加入量少于1%（V），则该复合材料的强度就不是十分令人满意;如果加入太多的K.N.A粘合剂，例如高于6%（V），则该复合材料的强度就很高，但从经济和操作方便的角度来看，本发明人优选1%（V）到6%（V）。本发明的K.N.A粘合剂还具有使混合材料速干、凝固、变硬的促进作用。

至于所用的水量，如果用水量过小，则不利于各组分进行充分地揉合;如果用水量过大，混合料呈水浆，不利于成型和凝固。因此本发明提供所用的水量按体积计为10%-19%（V）。

另外，除了上述的主要组成部分，还可以在该轻质水泥或轻质石膏的复合材料中添加一些其他为水泥制品的添加剂，例如颜料，着色剂等。按制品所需的颜色，在材料中加入有效量的着色剂等。

本发明的轻质水泥或轻质石膏的复合材料，与普通含砂的重质水泥材料相比，它具有较轻的重量。而且就相同重量来说，轻质水泥的体积要比重质水泥的体积大2-4倍。因此，倘若做同一件制品，则轻质的所需原料要少，而且轻，这就减少了制品的成本。

根据本发明，轻质水泥或轻质石膏的复合材料具有较轻的重量，因此用它来制造人造木材则可以得到令人满意的效果。首先用天然木材作为样本，用有机聚硅氧烷胶液涂在有木纹的天然木材表面，等该胶液固化至干后，再将之从木材上取下来，于是在有机聚硅烷的表面就印有天然木材的花纹，则该有木纹的胶壳就成为了一个母模。按常规的方法将聚酯调成溶液，然后将之倒入母模里，使聚酯溶液均匀地覆盖在母模上，这样就形成了薄薄一层印有木纹的表面。常用的聚酯为玻璃纤维增强塑料或环氧树脂。等聚酯凝固后，再将已搅拌好的轻质水泥或轻质石膏，作为填料倒进聚酯薄层里，让该轻质材料填充并且凝固。于是，在初步形成的人造木材表面涂上所需要的颜色，等颜料干后，再在其上面涂上一层溶液，例如清漆油，聚氨酯等，优先选用聚氨酯，这样能使人造木材的表面美观又防水。用以上所说的方法就可以制造理想的人造材料。

更一进步地说，按照生产人造木材的方法，同样可以制造出其他的制品，例如装饰品、工艺品、家具板料、隔音板、建筑材料等。用本发明所生产的各种制品，均能满足强度，坚实性、负重力、硬度、绝缘性等方面的要求。

由于目前木材紧缺，以前人们用重质水泥来造船，由于它太重必然减少了船的载重量，又因为重质水泥不抗震，所以这种水泥船寿命很短。现在改用轻质水泥来造船，其载重量是同样体积的重质水泥的两倍以上，又因为轻质水泥抗震性好，使轻质水泥船的寿命大大地延长了。

通过下述对附图的说明和实例，可进一步地描述本发明的人造木材。

图1为本发明人造木材各层结构的示意图，

在图1中，标号（1）表示人造木材的表面层，它是由玻璃纤维增强塑料或环氧树脂所制成;标号（2）表示人造木材的内层，即轻质水泥或轻质石膏的复合材料;标号（3）表示在表面层（聚酯层）与内层（轻质材料）之间的一个夹层，即为颜料。根据所需的要求，可在此层涂上不同的颜色。

实例1

按体积计，取水泥30%（V），泡沫塑料（或木梢碎料）50%（V），K.N.A.粘合剂1%（V）以及水19%来制备轻质水泥复合材料（1）;另外又取水泥15%（V），泡沫塑料（或木梢碎料）65%（V），K.N.A粘合剂5%以及水15%（V）来制备轻质水泥复合材料（2）。比较这两种材料，可以发现材料（2）的体积比材料（1）的体积增大60%，而测得两者的负重力、强度与韧性也有差异，即材料（2）要比材料（1）之负重力、强度与韧性增强1倍以上。

实例2

水泥和石膏同时存在的情况

（1）将下列组分按占复合材料总体积的百分比进行混合，并制成产品，

水泥占15%（V）

石膏占15%（V）

泡沫塑料和（或木材碎料）占    50%（V）

水占    17%（V）

K.N.A粘合剂占    3%（V）

将如此制得的轻质水泥与重质水泥比较。发现两者的负重力，坚实性和强度相接近，

（2）将下列组分按占复合材料总体积的百分比进行混合，并制成产品，

水泥占    10%（V）

石膏占    10%（V）

泡沫塑料和（或用木材碎料）占    60%（V）

水占    14%（V）

K.N.A粘合剂占    6%（V）

比较这两种不同配料制成的产品，发现材料（2）的体积比材料（1）的体积增大50%以上;而测得材料（2）的负重力，坚实性和强度也比材料（1）增强2倍以上。

实例3

取相同体积，相同厚度的重质水泥砖和本发明的轻质水泥砖，放在火炉边作隔热性能实验，实验表明，重质水泥砖经过37分钟后，在背向火炉那面的温度计显示温度已开始上升;而本发明的轻质水泥砖要经过4小时，才在砖背向火炉那面的温度开始上升，这说明该轻质水泥材料的隔热程度要高于重质水泥材料的七倍以上。

实例4

取相同数量的水泥制成同样一寸厚，一平方尺宽的重质水泥砖和本发明的轻质水泥砖，一同放在地面上，首先让小型汽车碾过，两者都不发生裂纹和损坏，再让载满12吨重货物的大型货车在其上碾过，也同样发现两者完整无缺，毫无损坏。这证明轻质水泥的制品与重质水泥的制品在负重力，强度方面都差不多。

实例5

用石膏代替水泥的情况

将下列组分按占复合材料总体积的百分比进行混合，并制成产品

石膏占    30%（V）

泡沫塑料和（或）木材碎料占    50%（V）

水占    15%（V）

K.N.A粘合剂占    5%（V）

将如此制成的轻质石膏制品与重质水泥制品比较，发现两者的坚实性和强度相同。

Claims (8)

1、一种轻质水泥及轻质石膏的复合材料，其特征在于它包括水泥和(或)石膏、泡沫塑料和(或)木梢碎料、K.N.A.粘合剂以及水。

2、根据权利要求1所述的复合材料，其中所说的泡沫塑料是以粉碎的形式掺和在水泥和（或）石膏中，木梢碎料也是以粉碎的形式掺和在水泥和石膏中，其碎片的筛下粒度在1到40毫米之间。

3、根据权利要求1所述的复合材料，其中所说的K.N.A粘合剂是由聚乙烯粘合剂和一种液体或粉状的糊精组成。

4、根据权利要求3所述的复合材料，其中K.N.A粘合剂包括30%-45%（重量）聚乙烯粘合剂以及70%-55%（重量）的糊精。

5、一种生产轻质水泥及轻质石膏复合材料制品的方法，其特征在于按一定比例将水泥和（或）石膏，泡沫塑料和（或木梢碎料），K.N.A粘合剂以及水充分搅拌，混合均匀以后，再将之倒进所需的模型里，经凝固，即制成了轻质水泥及轻质石膏。

6、根据权利要求5所述的制造方法，其中各组分按以下比例混合，

（1）水泥和（或）石膏占复合材料总体积的20%＜x+y＜40%

其中，x为水泥占复合材料总体积的百分数。

0≤x≤40%  （x＝0，y≠0）

y为石膏占复合材料总体积的百分数

0≤y≤40%  （y＝0，x≠0）

（2）泡沫塑料和（或）木梢碎料的碎片占复合材料总体积的50-65%

（3）K.N.A粘合剂占复合材料总体积的1%-6%

（4）水占复合材料总体积的10%-19%

7、用权利要求1所述的轻质水泥或轻质石膏制造人造木材，其特征在于，用有机聚硅氧烷从天然木材上取得木纹，得到一个有木质花纹的母模，然后在母模里倒进调好的聚酯溶液，使之均匀地覆盖在母模上，便形成一层薄的印有木质花纹的表面，再将搅拌好的且作为填料的轻质水泥或轻质石膏倒进聚酯薄层里，使之填满并凝固，在予成型的木材表面涂上所需要的颜色，再涂上适当的表面处理剂。

8、用权利要求1-6所述的轻质水泥或轻质石膏来制造人造木材，建筑材料，造船，造车以及模仿各种泥石制的装饰品。

Images