CN110746161B - 一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法 - Google Patents

一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，包括如下步骤：1)将棕丝在微波辐照条件下预处理；2)将步骤1)所得棕丝在改性溶液中浸泡改性；3)将步骤2)所得棕丝喷涂水泥浆；4)将将步骤3)所得棕丝均匀铺在制板模具中；5)将10‑15层步骤5)所得的完成布料的模具层层叠加，在微波辐照下，压制成型；6)脱除步骤5)所得各层模具，得10‑15块板材，养护后，既得微波改性无机胶凝木基板材。本发明利用微波技术结合改性材料对棕丝进行预先处理后，采用特定的制备方法进行水泥和棕丝的复合，最终解决了棕丝破坏水泥结构的问题，且有效利用了棕丝纤维强韧的特性增强复合板材的强度；拓宽了棕丝的应用。

Description

一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法
技术领域
本发明涉及一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，属于水泥板材的制备领域。
背景技术
棕丝作为一种传统纤维材料，被广泛用于编织行业，传统的扫帚、编织绳的主要材料就是棕丝。但轻工产品的棕丝用量偏小，东南亚地区每年产生大量棕丝远远没有得到有效利用。在东南亚地区棕丝类似秸秆，在收获果实后大部分被焚烧处理，产生大量污染。
近年，我国住建部门大力提倡装配式建筑、被动房、节能建筑等，这对传统建材提出高强、高精度、轻质、保温等诸多要求。建材行业也在传统技术的基础上积极寻求新技术，新材料。
现有技术中，有曾有人尝试利用棕丝结合水泥制成复合制品，如水泥棕丝花盆、护栏、花坛等公共园艺产品。但由于棕丝中含有破坏水泥结晶结构的盐类成分，这类成分不会立刻破坏水泥而是在一年至三年类缓慢腐蚀粉化水泥的结晶结构，因此，现有的水泥棕丝产品在产出一年以后，会大量出现质量问题，进而导致棕丝用于水泥的技术停滞不前，得不到推广应用。
发明内容
本发明提供一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，本发明利用微波技术结合改性材料预先处理棕丝后，采用特定的制备方法进行水泥和棕丝的复合，最终解决了棕丝破坏水泥结构的问题，且有效利用了棕丝纤维强韧的特性增强复合板材的强度；拓宽了棕丝的应用，变废为宝，解决了棕丝浪费和环境污染问题，又能增强建材强度等质量、减少了成本。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，包括如下步骤：
1)将棕丝在微波辐照条件下预处理，其中，微波辐照温度为200±10℃，微波辐照时间为10-15min；
2)将步骤1)所得棕丝在改性溶液中浸泡改性；其中，改性溶液的原料包括：水45-55份，硅酸钠溶液35-45份,硅微粉9.4-9.75份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，所述份数为质量份数；
3)将步骤2)所得棕丝上喷涂水泥浆；其中，棕丝和水泥浆的质量比为(0.5-0.8)：1，水泥浆的原料包括：水40-45份，硅酸盐水泥30-35份，硅微粉20-25份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，所述份数为质量份数；
4)将将步骤3)所得棕丝均匀铺在制板模具中；
5)将10-15层步骤5)所得的完成布料的模具层层叠加，在微波辐照下，压制成型；
6)脱除步骤5)所得各层模具，得10-15块板材，养护后，既得微波改性无机胶凝木基板材。
棕丝中含有是酸性盐类，且这种酸类盐会在很长一段时间内缓慢释放；水泥本身是碱性材料，对酸性抗性差，棕丝内的酸性盐类成分会缓慢腐蚀水泥结构，破坏产品强度；棕丝对水泥的破坏效果并不会立马显现，而是在一段时间后(通常是半年至两年)才会出现，导致水泥产品开裂松脱，严重的甚至会粉化；棕丝本身是强度很高的纤维材料，作为骨架强度很好，之所以没有大量应用在水泥制品中，主要原因就在于此。而本申请则通过先微波蒸发、再用碱性硅酸钠填补封闭，将此问题得到有效的解决，200±10℃的微波是将棕丝内部可蒸发的油脂、水份尽量蒸发，蒸发过程中棕丝内所含的酸性盐类会被水、油脂一并带走；由于微波对物料是由内而外的加热原理，配合200±10℃的环境，可以比较彻底的将棕丝内的水份、油脂、酸盐去除，同时形成微小的气孔和气路通道，杜绝日后棕丝破坏水泥产品的风险；给棕丝浸泡改性溶液有两个作用，一是提高棕丝表面粘度，使其更容易与喷涂的水泥粘粘，二是将碱性硅酸钠渗入棕丝纤维内部填补去除油脂和酸性盐类后所形成的空缺；之后在微波压制成型环节，硅酸钠在微波条件下迅速膨胀固化封闭棕丝内部，由于硅酸钠在微波条件下有迅速膨胀和迅速固化的特性，膨胀力可使硅酸钠更容易渗入气孔气路中封闭这些气路，同时迅速固化进一步防止残留的酸性盐类在日后渗出破坏。
上述方法利用微波技术结合改性材料预先处理棕丝后，采用特定的制备方法进行水泥和棕丝的复合，最终彻底解决了棕丝破坏水泥结构的问题，且有效利用了棕丝纤维强韧的特性增强复合板材的强度；拓宽了棕丝的应用，变废为宝，解决了棕丝浪费和环境污染问题，又能增强建材强度等质量、减少了成本。
为了提高微波预处理效果，步骤1)为，将成捆棕丝平铺在输送带上，平铺厚度为2-3cm，然后进入200℃±10℃的微波烘道进行预处理，微波烘道内输送速度为1.5-2cm/S，微波烘道的长度为9-18m。
为了进一步提高所得产品的耐火性，步骤2)中，浸泡2-3次，每次浸泡时间为5-8min，相邻两次浸泡的时间间隔为3-5min。
为了进一步提高微波预处理效果，步骤2)中，硅酸钠溶液的模数为2.2-2.3，硅微粉的细度为600-800目。
为了进一步提高改性效果，步骤2)中，改性溶液包括：水50份，硅酸钠溶液40份,硅微粉9.4-9.75份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，所述份数为质量份数。
为了提高生产效率，同时保证所得产品的耐火性，步骤3)为将步骤2)浸泡后的棕丝平铺在输送带上，平铺厚度2-3cm，平铺宽度60cm，棕丝以1.5-2cm/S的速度前进，依次经过5道水泥喷涂，每道水泥喷涂在60cm宽度内并排装有4个喷涂枪，喷涂枪喷口孔径为0.8-1cm。每道喷涂的量基本相等。
为了提高水泥改性效果，步骤3)中，硅微粉的细度为600-800目。
为了进一步提高所得产品的结构强度，步骤5)中，压制成型时的压力为100-150吨，压制时间为10-15分钟。
为了进一步提高所得产品的力学性能，步骤5)中，微波辐照的功率为20kw。
为了进一步保证所得产品的力学性能，步骤6)中，养护为在温度为15-25℃、湿度为70-80％的环境下养护2-3天。所得微波改性无机胶凝木基板材的厚度为0.5-1.5cm，小于1cm的可用于装饰板材等，大于1cm的可用于家具板材等。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，利用微波技术结合改性材料对棕丝进行预先处理后，采用特定的制备方法进行水泥和棕丝的复合，最终解决了棕丝破坏水泥结构的问题，且有效利用了棕丝纤维强韧的特性增强复合板材的强度，阻燃性达到A1级；拓宽了棕丝的应用，变废为宝，解决了棕丝浪费和环境污染问题，又能增强建材强度等质量、减少了成本。
附图说明
图1为实施例1中棕丝经过微波辐照预处理后的表面放大图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，包括如下步骤：
1)首先是微波辐照预处理：将成捆棕丝(海南棕丝，YX-401)平铺在输送带上，平铺厚度2cm，进入200℃的微波烘道进行预处理，并以2cm/S的速度前进，全程预处理时间约10min，处理后，棕丝表面形成微小的气孔和气路通道，如图1所示；
2)微波预处理后的棕丝进入改性浸泡环节：棕丝经过2道改性溶液池浸泡，每次浸泡约5min，2次浸泡间隔3min；2道改性溶液池中浸泡液成分相同，浸泡液组成为：水50wt％，工业硅酸钠溶液(模数2.2-2.3，益高化工)40wt％,硅微粉(800目，产自连云港东海县地区)9.4wt％，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉4115N)0.5wt％和纤维素(赫克力士EH02)0.1wt％；
3)浸泡后立刻进入水泥喷涂环节：浸泡后的棕丝平铺在输送带上，平铺厚度2cm，平铺宽度60cm，棕丝以2cm/S的速度前进，经过5道水泥喷涂，每道喷涂工序在60cm宽度内并排装有4个喷涂枪，喷涂枪喷口直径1cm，经过5道水泥喷涂后的棕丝和水泥浆的质量比为0.5：1；喷涂的水泥浆组成为：水42wt％，硅酸盐水泥(525小野田水泥)32.4wt％，硅微粉(600-800目，产自连云港东海县地区)25wt％，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉)0.5wt％和纤维素(赫克力士EH02)0.1wt％；
4)喷涂后进入微波催化及模具成型环节，将混合料均匀布置在模具模版上；
5)每张布料后的模具模版层层叠加，叠加至15层后，在微波辐照下，压制成型，微波辐照的功率为20kw，压制成型时的压力为150吨，压制时间为15分钟；
6)脱除成型后所得各层模具，得15块板材，在温度为20-25℃、湿度为70-80％的环境下养护3天，既得1.2cm厚度的微波改性无机胶凝木基板材。
实施例2
一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，包括如下步骤：
1)首先是微波辐照预处理：将成捆棕丝(海南棕丝，YX-401)平铺在输送带上，平铺厚度3cm，进入200℃的微波烘道进行预处理，并以1.5cm/S的速度前进，全程预处理时间约15min。
2)微波预处理后的棕丝进入改性浸泡环节：棕丝经过2道改性溶液池浸泡，每次浸泡约8min，2次浸泡间隔5min；2道改性溶液池中浸泡液成分相同，浸泡液组成为：水50wt％，工业硅酸钠溶液(模数2.2-2.3，益高化工)40wt％,硅微粉(800目，产自连云港东海县地区)9.75wt％，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉4115N)0.2wt％和纤维素(赫克力士EH02)0.05wt％；
3)浸泡后立刻进入水泥喷涂环节：浸泡后的棕丝平铺在输送带上，平铺厚度3cm，平铺宽度60cm，棕丝以1.5cm/S的速度前进，经过5道水泥喷涂，每道喷涂工序在60cm宽度内并排装有4个喷涂枪，喷涂枪喷口0.8cm，经过5道水泥喷涂后的棕丝和水泥浆的质量比为0.6：1；喷涂的水泥浆组成为：水44wt％，硅酸盐水泥(525小野田水泥)35wt％，硅微粉(800目，产自连云港东海县地区)20.7wt％，工业乳胶粉(瓦克工业乳胶粉)0.22wt％和纤维素(赫克力士EH02)0.08wt％；
4)喷涂后进入微波催化及模具成型环节，将混合料均匀布置在模具模版上；
5)每张布料后的模具模版层层叠加，叠加至10层后，在微波辐照下，压制成型，微波辐照的功率为20kw，压制成型时的压力为100吨，压制时间为12分钟；
6)脱除成型后所得各层模具，得10块板材，在温度为20-25℃、湿度为70-80％的环境下养护3天，既得0.6cm厚度的微波改性无机胶凝木基板材。
对比例1
直接将棕丝(海南棕丝，YX-401)平铺在输送带上，平铺厚度2cm，平铺宽度60cm，棕丝以2cm/S的速度前进，经过5道水泥喷涂，每道喷涂工序在60cm宽度内并排装有4个喷涂枪，喷涂枪喷口直径1cm，经过5道水泥喷涂后的棕丝和水泥浆的质量比为0.5：1；喷涂的水泥浆组成为：水42wt％，硅酸盐水泥(525小野田水泥)58wt％；将混合料均匀布置在模具模版上；再每张布料后的模具模版层层叠加，叠加至15层后，在微波辐照下，压制成型，压制成型时的压力为150吨，压制时间为15分钟；脱除成型后所得各层模具，得15块板材，在温度为20-25℃、湿度为70-80％的环境下养护3天，既得无机胶凝木基板材。
表1各例所得板材的性能表
Figure BDA0002293830020000051
Figure BDA0002293830020000061

Claims (9)

1.一种微波复合棕丝水泥板材的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将成捆棕丝平铺在输送带上，平铺厚度为2-3cm，然后进入200℃±10℃的微波烘道进行预处理，微波烘道内输送速度为1.5-2cm/s，微波烘道的长度为9-18m；
2）将步骤1）所得棕丝在改性溶液中浸泡改性；其中，改性溶液的原料包括：水45-55份，硅酸钠溶液35-45份, 硅微粉9.4-9.75份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，份数为质量份数；
3）将步骤2）所得棕丝上喷涂水泥浆；其中，棕丝和水泥浆的质量比为（0.5-0.8）：1，水泥浆的原料包括：水40-45份，硅酸盐水泥30-35份，硅微粉20-25份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，份数为质量份数；
4）将步骤3）所得棕丝均匀铺在制板模具中；
5）将10-15层步骤4）所得的完成布料的模具层层叠加，在微波辐照下，压制成型；
6）脱除步骤5）所得各层模具，得10-15块板材，养护后，即得微波改性无机胶凝木基板材。
2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于：步骤2）中，浸泡2-3次，每次浸泡时间为5-8min，相邻两次浸泡的时间间隔为3-5min。
3.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤2）中，硅酸钠溶液的模数为2.2-2.3，硅微粉的细度为600-800目。
4.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤2）中，改性溶液包括：水50份，硅酸钠溶液40份, 硅微粉9.4-9.75份，乳胶粉0.2-0.5份和纤维素0.05-0.1份，份数为质量份数。
5.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤3）为将步骤2）浸泡后的棕丝平铺在输送带上，平铺厚度2-3cm，平铺宽度60cm，棕丝以1.5-2cm/s的速度前进，依次经过5道水泥喷涂，每道水泥喷涂在60cm宽度内并排装有4个喷涂枪，喷涂枪喷口孔径为0.8-1cm。
6.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤3）中，硅微粉的细度为600-800目。
7.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤5）中，压制成型时的压力为100-150吨，压制时间为10-15分钟。
8.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤5）中，微波辐照的功率为20kW。
9.如权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于：步骤6）中，养护为在温度为15-25℃、湿度为70-80%的环境下养护2-3天。
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