TWI405741B - 具有改質纖維之纖維水泥板 - Google Patents

Description

具有改質纖維之纖維水泥板

本發明係關於一種纖維水泥板，其併入改質纖維素紙漿纖維。

房屋及其他建築之內部結構通常係藉由外部壁板材料保護而免於環境要素。此等壁板材料一般係由木材、混凝土、磚塊、鋁、灰泥、木材複合材料或纖維水泥複合材料組成之木板或嵌板。一些常見纖維水泥複合材料係纖維水泥壁板、屋頂及切邊，其等通常係由水泥、矽砂、未經漂白的木漿及各種添加劑組成。纖維水泥製品提供較其他類型材料(諸如木壁板)優異之若干優點，此因其等可防風雨、製造相對便宜、耐火及不易受風化或蟲害之故。

大多數商用纖維-鋼筋水泥壁板製品係使用Hatsheck方法製得。起初開發Hatsheck方法係為製造石棉複合材料，但現今係用於製造非石棉、纖維素纖維鋼筋水泥複合材料。於此方法中，使未經漂白的纖維素紙漿纖維包在水中再漿化以提供實質上單離之纖維。精製再漿化之纖維，然後令其與水泥、矽砂、黏土及其他添加劑混合以形成混合物。將纖維水泥混合物沉積於氈帶基材上，真空脫水、分層並在一些情況下壓製，然後固化以形成以片材形式之纖維增強水泥基質。此形式可能具有標準斜截之木壁板之外觀。

為彼等熟習此項技術者所已知之其他通常使用之纖維水泥製造法係：Magnani方法、擠壓成型、射出成型、手工敷層、模製及Mazza管方法。

纖維素紙漿纖維於製造纖維水泥製品中具有兩種作用。

於排流過程期間，纖維素紙漿纖維充當成型線上之水泥混合物漿液中之過濾介質以助於保留水泥與二氧化矽顆粒，同時自水泥懸浮液除去過量水。若無過濾介質，則在排流過程期間，泥漿中之大量固體會與水一起失去。過濾介質之目的係為將水泥混合物保持於製品中同時去除水。

纖維亦強化該水泥製品。纖維水泥板製造商渴望水泥板之良好強度及良好撓性。強度係藉板之斷裂模數而表示。撓性係藉板於最大負荷下之撓曲而顯現。最大負荷係在其破裂前施加於板之力的量。最大負荷下之撓曲係於三點彎曲中，板於破裂前自板之水平面撓曲所達之程度。

對比量測其他纖維素化學紙漿纖維之標準係花旗松未經漂白之化學紙漿纖維。若其他纖維係被認為用於纖維水泥板，則其等必須與花旗松未經漂白之化學紙漿纖維於斷裂模數、最大負荷及在最大負荷下之撓曲上相媲美。

由經漂白之纖維素紙漿纖維製得之纖維水泥板通常具有高強度但係易碎，導致較差撓性。若經彎曲，則此等板趨於破裂且當用釘釘牢時亦趨向破裂。提供由漂白纖維素化學紙漿纖維製得，同時展現高強度及良好撓性之纖維水泥板係有利的。

本發明之纖維水泥板可係由任何數種方法製造。典型方法為Hatsheck方法、Magnani方法、擠壓成型、射出成型、手工敷層、模製及Mazza管方法。

於纖維水泥板之製造中，使纖維素紙漿纖維捆包在水中再漿化以提供實質上單離之纖維。精製該再漿化之纖維，然後令其與水泥、矽砂、黏土及其他添加劑混合以形成混合物。然後使該混合物形成為纖維水泥板。於一方法中，將纖維水泥混合物沉積於氈帶基材上，真空脫水、並固化以形成片材形式之纖維增強水泥基質。片材可取標準斜截之木壁板之形式。其等亦可採取建築板材、嵌板、木板及屋頂之形式。

纖維水泥板之組成通常係10至90重量%之水泥、20至80重量%之矽砂及2至18重量%之纖維素紙漿纖維。纖維水泥板中常見之其他添加劑係：密度改質劑、重量改質劑、阻燃劑、黏土、高嶺土、偏高嶺土、矽灰、飛塵、消泡劑、黏度改質劑、輕質骨料、珍珠岩、蛭石、雲母、浮石、灰分、絮凝劑、明礬、礬土三水合物、防水劑、矽灰石、碳酸鈣、樹脂、顏料、矽藻土及樹脂。

水泥質黏合劑、骨料、密度改質劑及添加劑之比係可變化以獲得用於不同應用之最佳性質，諸如屋頂、夾板、圍牆、鋪面、管、壁板、切邊、拱腹、用於瓷磚墊襯之背襯。就空氣固化製品而言，可使用較高百分比之水泥，更佳約60-90%。於一空氣固化實施例中，不使用細磨過之矽石，但亦可使用矽石作為填料。

水泥質黏合劑較佳係波特蘭水泥，但亦可係(但不限於)高礬土水泥、石灰、高磷酸鹽水泥及研磨粒化爐渣水泥或其混合物。骨料較佳係經研磨之砂，但亦可係(但不限於)非晶形矽石、微矽石、矽石灰、矽藻土、煤炭燃料灰及底灰、稻殼灰、鼓風爐渣、粒化渣、鋼渣、礦物氧化物、礦物氫氧化物、黏土、菱鎂石或白雲石、金屬氧化物及氫氧化物及聚合珠粒或其混合物。

密度改質劑可係有機及/或無機輕質材料。密度改質劑可包括塑膠空心材料、玻璃及陶瓷材料、水合矽酸鈣、微球體及包括珍珠岩、浮石、發泡球(shirasu ballons)及以膨脹形式之沸石的火山灰。密度改質劑可係天然或合成材料。添加劑可包括(但不限於)黏度改質劑、阻燃劑、防水劑、矽灰、地熱矽石、增稠劑、顏料、著色劑、增塑劑、賦形劑、絮凝劑、助濾劑、濕及乾強助劑、矽酮材料、鋁粉、黏土、高嶺土、礬土三水合物、雲母、偏高嶺土、碳酸鈣、矽灰石及聚合樹脂乳液或其混合物。

通常未經漂白之花旗松化學紙漿纖維係用於製造纖維水泥板。工業界已發現並提供斷裂模數、最大負荷及在最大負荷下之撓曲之最佳組合。

若未經漂白之花旗松纖維素紙漿纖維係供不應求，則必須尋找可使用之其他紙漿纖維。通常已使用具有長度類似於花旗松之其他未經漂白之纖維素紙漿纖維。紅木係一實例。

已因其等之長度而考量漂白之軟木化學紙漿纖維，但因其等易於導致形成易碎板而未使用之。其等趨於具有與未經漂白之花旗松化學紙漿纖維相同或較之略高之強度，但通常具有遠小於未經漂白之花旗松化學紙漿纖維之撓性。

本發明可利用大量紙漿纖維。可使用松柏類與闊葉類樹種。此等亦稱為軟木與硬木。通常使用軟木，此因其等較硬木具有更長纖維之故。典型軟木種類係雲杉、冷杉、鐵杉、美洲落葉松、落葉松、松木、絲柏及紅木。典型硬木種類係白臘木、白楊、三葉楊、椴樹、樺樹、山毛櫸、栗樹、樹膠、榆樹、楓樹及大楓樹。回收之纖維素材料可用作纖維之原材料。本發明可使用化學、機械、熱磨機械及化學熱磨機械紙漿。可使用牛皮紙、亞硫酸鹽及蘇打水處理化學紙漿。纖維可係漂白或未經漂白。本發明可與未經漂白之花旗松化學紙漿纖維一起使用。

通常，軟木或松柏類種類可因纖維長度而被使用。硬木或闊葉樹種類具有1-2 mm之纖維長度。软木或松柏類種類具有3.5至7 mm之纖維長度。花旗松、低地冷杉、西部鐵衫、西部落葉松及南方松具有4至6 mm範圍內之纖維長度。漿化與漂白可因纖維斷裂而略微減少平均長度。

於紙漿之製造中，木質材料係以化學或機械類型方法分解為纖維。然後視需要漂白纖維。接著於儲料槽中以水使之漿化，然後將漿液轉至高位調漿箱並接著將其置於線上，脫水並乾燥以形成紙漿板。於儲料槽及高位調漿箱兩者中使添加劑與纖維組合。在脫水及乾燥之前、期間或之後亦可將材料噴灑於紙漿板上。

本發明之纖維係於儲料槽或高位調漿箱中以一種材料處理。

材料係球狀陽離子或非離子油。油可係植物油或礦物油。可利用表面活性劑處理以形成小球及以提供陽離子特性。經添加於紙漿之油之量係每噸經漂白之硫酸鹽紙漿的二至五kg油及每噸經漂白之亞硫酸鹽紙漿之一至三kg油。

可使用之其他植物油可係在紙漿之乾燥溫度(約100℃)下之液體的任何植物油。可使用之植物油可尤其包括杏油、摩洛哥堅果油(argan oil)、菊芋油、巴巴蘇油(babassu oil)、山俞油、膀胱莢油、婆羅洲脂堅果油(Borneo tallow nut oil)、葫蘆油、水牛葫蘆油、菜籽油、角豆莢油、蓖麻油、椰子油、苦配巴油(copaiba oil)、玉米油、棉籽油、海甘藍油(crambe oil)、萼距花油(cuphea oil)、亞麻薺油、亞麻籽油、葡萄籽油、大麻籽油、弘油(honge oil)、麻風樹油、荷荷巴油(jujuba oil)、木棉籽油、芒果油、白芒花籽油(meadowfoam oil)、綠玉樹油、芥末油、黃秋葵籽油、橄欖油、堅果油、棕櫚油、棕櫚仁油、花生油，石油堅果油、藜麥油、蘿蔔油、盞金花油、菜籽油、米糠油、芝麻油、大豆油與浮油。

一種併入利用已附著於纖維之陽離子或非離子油球處理的漂白紙漿之纖維水泥板可具有與併入未經漂白之花旗松化學紙漿纖維之纖維水泥板或併入以四級銨分散劑處理之漂白纖維的纖維水泥板相媲美之斷裂模數，且可具有遠高於併入未經漂白之花旗松化學紙漿纖維之纖維水泥板或併入以四級銨分散劑處理之漂白纖維之纖維水泥板在最大負荷下之撓曲。具有經油處理之纖維的油板之撓曲可大於其他板之兩倍。具有經油處理之纖維的板之衝擊強度可較具有漂白纖維之板或具有以四級銨分散劑處理之漂白纖維之板或具有標準未經漂白花旗松纖維之板高。

雖然不欲受理論之侷限，但吾等咸信可獲得較高撓曲之原因係較大球包覆全部纖維並允許纖維相對於纖維水泥板中之水泥板移動。此使基質內之纖維的摩擦力能量最大，從而替代將其緊緊地黏合於基質，導致纖維之拉伸強度成為抵抗負荷之唯一成分。此將允許纖維水泥板具有較附於纖維水泥板中之水泥的纖維更大之撓曲。

Claims (6)

1. 一種建築材料製品，其包括水泥質黏合劑、骨料與纖維素強化纖維，其中該纖維素強化纖維已藉陽離子或非離子油處理。
2. 如請求項1之建築材料製品，其中該纖維素纖維係纖維素化學紙漿纖維。
3. 如請求項2之建築材料製品，其中該紙漿纖維係漂白紙漿纖維。
4. 如請求項1之建築材料製品，其中該纖維素纖維係非為花旗松或紅木之纖維。
5. 如請求項1之建築材料製品，其中該油係呈小球形式之植物油。
6. 如請求項1之建築材料製品，其中該油係呈小球形式之礦物油。