TW201434784A - 水泥磚結構及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種水泥磚結構及其製造方法，其係在發泡劑中添加一甲基纖維素，經與液體混合再攪拌後形成複數個呈氣泡狀的腔室，藉由甲基纖維素的作用，使所述的各腔室表面形成的一膜體之黏度增加、不易破裂，再將上述混合後之發泡劑與調和完成的水泥漿攪拌並倒於模具內以製成水泥磚，承此，當水泥漿逐漸固化時，各腔室的膜體亦同時固化，以形成實體的腔室，依此，得以有效保存腔室內部空氣，且因各腔室不相通，藉此，以製成具有良好隔熱效果及較輕之比重的水泥磚。

Description

水泥磚結構及其製造方法

一種水泥磚結構及其製造方法，本發明尤指一種在製造過程中，於發泡劑內添加甲基纖維素，藉由發泡所產生的腔室，其表面的膜體不但能增加黏度且不易破裂，且能在添加水泥漿攪拌後受水泥漿包覆，以製成具有數個腔室的一水泥磚。

按，建築技術不斷的提升，人們對於建材的需求也逐漸多元化，現今的建材亦逐漸趨向多功能的方向發展，其需求例如：防火、防潮、隔音…等，現今的建材皆係依據上述需求而被開發出來，用以提升居住安全以及提供額外功能；請參閱中華民國發明專利申請號第200631748號「製造吸音水泥磚之方法」，其內容係揭露一種吸音磚的製程，主要先係將膠結性材料(熟石膏)、水、起泡劑以及纖維予以混合，並摻合一定空氣，最後拌入快乾水泥中，並搭配高剪切混合機與次要摻合機，將各原料混合以得到氣泡尺寸之多孔的隔音磚，以此技術製成的水泥磚確實可達到隔熱、隔音效果，惟使用者欲達到氣泡大小均勻需求，仍需藉助文中所提之高剪切混合機與次要摻合機，除了器具成本增加外，另一缺點在於混合後的氣泡仍會於水泥固化的過程中破裂，水泥的細孔無氣泡阻隔而產生相連通，進而無法隔絕空氣流通，使得隔音及隔熱(熱傳導 率高)效果大打折扣；又，請參閱中華民國發明專利第012241號「獨立氣泡性多孔輕質耐火磚製法」，其係揭露一種輕質耐火磚的製程，主要係先將耐火土混合物磨成黏液，而後將發泡劑以600轉/分攪拌方式生成無數獨立性泡沫，並將耐火土混合物與發泡劑倒入以120轉/分攪拌混合，而產生泡沫耐火泥，再將泡沫耐火泥灌入模具中，待其乾燥後入窯以1200度C燒製40小時，而製成獨立性氣泡多孔輕質耐火磚，製成的水泥磚確實可防止水泥磚產生的細孔相連通，惟，製成之水泥磚比重較大；又，過去為避免氣泡與水泥攪拌時破裂，通常會在發泡劑內添加動物膠(如明膠、骨膠、皮膠)以增加氣泡黏度，惟，動物膠易受水而潮並易老化而變質的缺點，而在發泡過程中，動物膠與發泡劑(鎂粉、鋁粉)化學作用後，其發泡體積膨脹、收縮差異度大(膨脹後約100%以上、收縮後為60%以下)，更是造成氣泡相連通的主因之一，是以，如何穩定膨脹的發泡產生大小均勻一致、互不相連通且的氣泡，並進一步達到低比重的發泡水泥，此係為待需解決之問題。

有鑑於上述的問題，本發明人係依據多年來從事相關行業及產品設計的經驗，針對水泥的結構及製作流程進行研究及分析，期能設計出解決上述問題的水泥磚；緣此，本發明之主要目的在於提供一種質輕、具有防火、隔音效果之水泥磚結構及其製造方法。

為達上述的目的，本發明主要係將一甲基纖維素與一發泡劑打入一空氣進行混合，混合完成後之一泡沫具有一定黏度且呈穩定地膨脹，發泡過程中泡沫會產生複數個體積大小一致的氣泡，各氣泡內分別形成充滿空氣的一 腔室，其表面為一層含有甲基纖維素的膜體；又，將預先調和好的一水泥漿與上述發泡劑進行攪拌使兩者相混合，再填充於一模具中成型為水泥磚；承上，於水泥漿逐漸固化的過程中，腔室表面含有甲基纖維素的膜體係會逐漸被水泥固化過程中所形成的間隙吸引，進而披覆填塞於間隙之中，以使所述的腔室之空間仍形成完全封閉狀態，且內部仍然包覆有氣體，由於各腔室之間係呈不連通的狀態，是以，可使製成後之水泥磚整體具有較佳的隔熱、隔音之效果，且製成後的水泥磚之比重可大幅降低。

為使 貴審查委員得以清楚了解本發明之目的、技術特徵及其實施後之功效，茲以下列說明搭配圖示進行說明，敬請參閱。

10‧‧‧水泥磚

101‧‧‧水泥

102‧‧‧腔室

1021‧‧‧膜體

103‧‧‧間隙

H‧‧‧熱輻射

a‧‧‧空氣

11‧‧‧發泡劑拌合步驟

12‧‧‧水泥漿拌合步驟

13‧‧‧混合步驟

14‧‧‧腔室固化步驟

第一圖，係為本發明水泥磚的立體外觀圖。

第二圖，係為本發明的製作流程示意圖。

第三圖，係為本發明混合步驟時的腔室狀態示意圖。

第四圖，係為本發明水泥固化開始時的狀態示意圖。

第五圖，係為本發明水泥固化完成的狀態示意圖。

第六圖，係為本發明的實施示意圖(一)。

第七圖，係為本發明的實施示意圖(二)。

請參閱「第1圖」，如圖中所示係為本發明水泥磚的立體外觀圖，如圖中的水泥磚10，其主要原料為水泥101，水泥101可例如為卜特蘭一型水泥(Portland Cement)，其係由矽酸鹽水泥熟料、0%-5%石灰石或粒化高爐爐渣、 適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，矽酸鹽水泥熟料的主要成分為矽酸三鈣3CaO．SiO₂，矽酸二鈣2CaO．SiO₂，鋁酸三鈣3CaO．Al₂O₃和鐵鋁酸四鈣4CaO．Al₂O₃．Fe₂O₃；其中，水泥101內包覆有複數個腔室102，其腔室102內部分別包覆有空氣，且各相鄰之腔室102之間呈不相連通狀態。

請參閱「第2圖」，如圖中所示係為本發明的製作流程示意圖，其包含下列步驟：(1)一發泡劑拌合步驟11：將一發泡劑(發泡劑之組成可包含一12烷基硫酸鈉或一鎂粉或一鋁粉)、一甲基纖維素與水相調和，產生穩定的膨脹作用，其膨脹比大於100%，膨脹時並產生複數泡沫，以形成複數個獨立的腔室(如「第1圖」所示的腔室102)；(2)一水泥漿拌合步驟12：將一水泥原料(例如卜特蘭一型水泥)與水作拌合，使水泥經拌合後產生水合作用(hydrate)，而成為一水泥漿；(3)一混合步驟13：將混合有甲基纖維素的發泡劑與水泥漿混合後，形成包覆有複數個腔室的一水泥漿，所述的腔室表面為含有甲基纖維素的一膜體；(4)一腔室固化步驟14：水泥漿開始固化的過程中，水泥漿中原本存在的水分子位置會因水蒸發而形成複數個呈細孔狀的空隙，又，各腔室存在於水泥漿與空隙間(形同被包覆)，此時，腔室表面的膜體即會填塞在各間隙，各腔室內的空氣則仍被腔室的膜體所包覆，待泥漿整體硬化(harden)完成後，腔室亦隨之固化成型，此即製成一內部含有多個腔室的水泥磚。

請參閱「第3圖」，如圖中所示係為本發明混合步驟時的腔室狀態示意圖，承上述之混合步驟13，如圖， 各腔室102係在混合後，受漿狀的水泥101包覆，又，各腔室102的表面之一膜體1021因含有甲基纖維素，其係可減緩膜體1021所含的水分散失，並增加膜體1021之黏稠度，以提升其表面張力，藉此，使氣泡狀的腔室102之大小一致，且具有較佳的黏度而不易破裂；此時，腔室102內係充滿氣體(氣體可例如為一空氣、一惰性氣體、一二氧化碳…等，其中，以二氧化碳為填充氣體時，二氧化碳可使膜體1021不會因受到氧化而快速破裂)。

請參閱「第4圖」，如圖中所示係為本發明水泥固化開始時的狀態示意圖，如圖，當漿狀的水泥101開始固化時，本來包含的水分子開始逐漸蒸發，是以，漿狀的水泥101之中本來存在水分子，其所在的位置在水分子蒸發後即會形成一間隙103(間隙103的形狀例如為細孔狀或其它不規則狀)；又，如圖所示，原本鄰近於所述之間隙103附近的各腔室102，其表面之膜體1021即會填塞於所述的間隙103，由於固化的過程是漸進的，膜體1021因具有較佳的黏度且不易破裂，是以，最終即形成披覆於間隙103的表面，且腔室102雖然可能呈稍有變形的狀態，但腔室102依然存在，是以，其內部的空氣仍受膜體1021包覆。

請參閱「第5圖」，如圖中所示係為本發明水泥固化完成的狀態示意圖，請搭配參閱「第4圖」，如圖，當漿狀的水泥101完全固化後，含有甲基纖維素的膜體1021填塞於各間隙103的表面且亦隨之固化，是以，腔室102始終保持密閉狀態，其內部仍包覆有一空氣a。

請參閱「第6圖」，如圖中所示係為本發明的實 施示意圖(一)，如圖可知，本發明所稱的水泥磚10，由於其實體結構中係具有複數個不呈連通的腔室102，故整個水泥磚10的實體具有相當好的防火、隔音等效果；如圖所示，當水泥磚10接觸到一熱源(例如：火源)時，火源即傳導一熱輻射H至水泥磚10，因水泥磚10內含有複數個不相連通的腔室102，且腔室102內部包覆有空氣，是以，可藉此降低熱傳導率(空氣的熱傳導係數約為0.025瓦/(米．度)，小於一般水泥的熱傳導係數0.28~0.435瓦/(米．度))，因此，熱輻射H在接觸到本發明所稱的水泥磚10時，其熱傳導會大幅降低。

請參閱「第7圖」，如圖中所示係為本發明的實施示意圖(二)，如圖，本發明所稱的水泥磚10因內部具有大量的腔室102，且各腔室內部亦包覆有空氣a，是以，水泥磚10之重量較一般水泥磚更輕，且在相同體積的情況下，本創作水泥磚10之比重經實測後均小於0.5，其最佳範圍為0.3~0.48(水的比重為1，一般水泥磚之比重>1)，因此，將本發明所稱之水泥磚10置於水中時，其係可漂浮於水面上，依此，由於其重量、比重均較習知之水泥磚低，在運送成本上，可大幅低，且在施工時，亦增加了許多便利性(例如可降低搬運勞務成本)；再者，本發明所稱的水泥磚10亦具有良好的隔音效果，其主要原因在於利用不連通之腔室102內部的空氣a，降低聲波的傳導率(聲波於空氣中的傳導率較差)，是以，本發明所稱之水泥磚10除可保有一定的硬度，同時亦具有較輕的質量，再者，進一步具有防火、隔音等效果，未來，係可有效應用作為輕質、硬度較高、又具有隔音、防火效果的裝潢建材。

由上所述可知，本發明所稱的水泥磚結構及其製 造方法，其主要係在發泡劑之中添加一甲基纖維素，經攪拌後產生的氣泡狀之一腔室，藉由甲基纖維素的材料特性，使腔室表面的一膜體之黏稠度增加，以減緩水分散失的速度，進而增加膜體之表面張力使其不易破裂，再者，發泡的過程中，各腔室內部係包覆有氣體，發泡後，再將其與調和完成的漿狀水泥攪拌，再倒於模具內成型，當漿狀的水泥逐漸固化時，各腔室之膜體亦隨之固化，以在水泥磚內部直接形成實體腔室；再者，本發明中所稱的複數個相鄰的腔室，係互為不連通之狀態，藉此，使製成之水泥磚具有良好的隔熱、隔音效果及較輕之比重的特性；依此，本發明其據以實施後，確實可達到提供一種質輕、具有防火、隔音效果之水泥磚結構及其製造方法之目的。

唯，以上所述者，僅為本發明之較佳之實施例而已，並非用以限定本發明實施之範圍；任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神與範圍下所作之均等變化與修飾，皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

綜上所述，本發明之功效，係具有發明之「產業可利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件；申請人爰依專利法之規定，向 鈞局提起發明專利之申請。

10‧‧‧水泥磚

101‧‧‧水泥

102‧‧‧內膜

Claims (10)

1. 一種水泥磚，其係由漿狀之一水泥與一發泡劑相混合後、再經固化而製成，其包括：由含有一甲基纖維素的該發泡劑經攪拌後形成獨立不相連通的複數個腔室，各該腔室表面形成含有該甲基纖維素的一膜體，該腔室內部包覆有一氣體；以及各該腔室受該水泥包覆。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水泥磚，其中，該水泥為卜特蘭一型水泥。
3. 如申請專利範圍第1項所述之水泥磚，其中，該氣體為一空氣。
4. 如申請專利範圍第1項所述之水泥磚，其中，該氣體為一惰性氣體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水泥磚，其中，該水泥磚比重為0.5以下。
6. 一種水泥磚的製造方法，其包含下列步驟：一發泡劑拌合步驟：將一發泡劑與一甲基纖維素加水調和，並經過攪拌後，可產生呈獨立泡沫狀的複數個腔室，各該腔室內分別包覆有一氣體；一水泥漿拌合步驟：將一水泥原料加水拌合，使該水泥原料經拌合後產生水合作用，而成為一水泥漿；一混合步驟：將混合有該甲基纖維素的該發泡劑與該水泥漿混合後，該水泥漿包覆住各該腔室，所述的各該腔室表面形成含有該甲基纖維素的一膜體；一腔室固化步驟：該水泥漿開始固化的過程中，該水泥漿中原本存在的水分子會因蒸發，而形成複數個空隙，各該腔室即分別存在於該水泥漿與空隙間，此時，各該腔室表面的各該膜體即會填塞在各該空隙表面，各該腔室內仍包覆有該氣體，待該水泥漿整體硬化完成後，各該腔室 亦隨之固化成型，進而形成該水泥磚。
7. 如申請專利範圍第6項所述之水泥磚的製造方法，其中，各該腔室包覆的該氣體為二氧化碳。
8. 如申請專利範圍第6項所述之水泥磚的製造方法，其中，各該腔室包覆的該氣體為惰性氣體。
9. 如申請專利範圍第6項所述之水泥磚的製造方法，其中，該發泡劑之組成可包含一12烷基硫酸鈉、一鎂粉或一鋁粉。
10. 如申請專利範圍第6項所述之水泥磚的製造方法，其中，該發泡劑加入該甲基纖維素後，係產生穩定的膨脹作用，其膨脹比大於100%。