CN1792580A - 将植物丝矿物化的方法及其建筑材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植物丝矿物化的方法及其建筑材料，是利用木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆类外壳其中至少一种以上的植物材料材切制做成植物丝的准备过程并以碳酸钙、氯化钙、硅酸钙、氧化钙、氧化镁、氯化镁、硫酸氧镁、氧化铁、氧化铝、硅酸铝、二氧化硅、珍珠岩、海泡石、焦宝石、高岭土其中至少一种以上矿物材料与溶液混合成硬化剂，再将该硬化剂与该植物丝混合，以使植物纤维矿物化的混合过程，并将该植物丝与硬化剂的混合物置于模具内，加压制成各种形体建材的成型过程，于该建材脱模后进行固化的固化过程，使其具有无机矿物材料的优点，并具有卓越防火性、隔热性、耐变形性，且无毒性、重量轻、强度高、生产成本低廉、符合环保要求。

Description

将植物丝矿物化的方法及其建筑材料

技术领域

本发明关于一种将植物丝矿物化的方法及其建筑材料，特别是指一种利用多样化植物材料制做成的植物丝，并与以无机矿物材料及溶液混合成的硬化剂混合，使植物纤维矿物化，并将该植物丝与硬化剂的混合物置于模具内，加压制成各种形体的建材后脱模，并进行固化以制成各种形体的建材的制造方法。

背景技术

习用木丝树脂板类的制程是将木材削成木丝后，混合于胶类或树脂与石膏、镁化物等无机物或水泥中搅拌，最后加压制成板状；与传统叠砖施工等其它工法比较，施工较为简便，并具有保温隔热性、吸音性、调湿性等优点；然而，上述木丝树脂板经长时间吸水时，会产生渗水变形并造成形状解体的缺点，且其防火性、耐候性、耐腐蚀性以及产量皆不佳，无法符合实际市场的需求，因此无法得到广泛市场接受；此外，树脂在火灾发生时会因高温燃烧而释放有毒气体，对环境与人体健康均会产生危害影响。

为改良上述习用木丝树脂板，市面上出现以水泥为固化物，且在水泥中添加少量无机矿物类添加物的木丝水泥板，以提高防火性、耐水性、耐候性及耐酸碱性；然而上述木丝水泥板因使用大量水泥以达到形体固化的效果，其防火性基本上只依赖水泥本身的耐火性，并未特别针对木丝纤维本身做一些难燃化处理，因此其防火性并不理想；此外，由于大量使用水泥，会将木丝搅拌时所形成的不规则空洞囊阻塞填满，透过水泥为媒介，造成热量与音波快速传递，会降低保温、隔热、隔音、吸音的效果；又因添加大量水泥，导致重量增加搬运不便、容易产生颜色变深，亦有变形的忧虑，再者，水泥于接触摄氏1000度以上高温时会发生龟裂及强度衰减等问题。

另外，在原料多样化方面 目前有尝试以木丝以外其它植物纤维作为建材原料使用；然而，水泥类的硬化剂会受到植物材料中所含的糖分及木质素影响，而严重妨碍到固化现象，因此除了其植物原料的选材受限，所制得的产品强度亦会受到限制，此外，还需要额外加工处理原料，增加制作成本；虽然可以考虑使用如炉渣水泥、粉煤灰水泥、Silica水泥等的混合波特兰水泥，及如Alumina水泥等耐高温水泥、高强度快干水泥等特殊波特兰水泥；但是以上产品只能改善水泥类硬化剂的防火性等一部分的问题，还是有硬化迟延以及变形等的缺点，并没有办法根本解决木丝水泥板的缺点。

由于材料准备过程处理不够妥当，植物丝的难燃性等矿物化过程的处理不够彻底，以水泥为主的硬化剂的使用量过多及其成型、固化不易等因素，混合过程、成型过程以及固化过程的技术不佳之故，无法同时达到重量轻、强度高、防火性强的要求，因此尚未达到可实用化、量产化的阶段。

由此可见，上述习用木丝树脂板、木丝水泥板以及植物丝矿物化的技术仍有诸多缺失，实非良善的设计，而亟待加以改良。

本案发明人鉴于上述习用木丝水泥板所衍生的各项缺点，亟思加以改良创新，并经多年苦心孤诣潜心研究后，终于成功研发完成本件将植物丝矿物化的方法及其建筑材料。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种将植物丝矿物化的方法及其建筑材料以及其应用，透过使植物丝带有难燃性的矿物化过程，不使用水泥或树脂与胶类，而使用耐火性高的无机矿物类为硬化剂的方式，使植物丝具有无机矿物材料的优点，并强化其产品的耐候性、耐变形性及防火性。

本发明的次一目的是在于提供一种容易加工、质轻、厚度薄、强度高且其使用范围广、品质稳定的高级建材。

本发明的另一目的系在于提供一种将植物丝矿物化的方法及其建筑材料，将实用价值低的中、小径木材或者活、废木等再生木材，以及棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆壳等植物纤维再生利用以制造建材，提供环境破坏降到最低、运用废弃物资的建材制作方法。

可达成上述发明目的的将植物丝矿物化的方法及其建筑材料，包括有植物材料、矿物材料以及使植物纤维矿物化、各种形体的建材成型到固化的完整制程；本发明的植物材料可为木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳以及豆类外壳等，其中将至少一种以上材料裁切或粉碎成适当大小来作为植物丝的准备过程；本发明的矿物材料包含碳酸钙、氯化钙、硅酸钙、氧化钙、氧化镁、氯化镁、硫酸氧镁、氧化铁、氧化铝、硅酸铝、二氧化硅、珍珠岩、海泡石、焦宝石、高岭土，其中将至少一种以上材料与溶液混合成硬化剂，再与上述植物丝混合的混合过程；再将该植物丝与硬化剂之混合物置于模具内，并施加压力，以塑造成各种形状(如板状或柱状)之成型过程；再由模具分离该成型的建材以将之固化的固化过程；由于水泥类的硬化剂受到植物材料所含的糖分及木质素妨碍现象极为明显，因此本发明不采用水泥或树脂与胶类，而采用其它无机矿物类作为硬化剂，将糖分及木质素影响降到最低，以扩大可利用植物丝原料来源以及简化原料处理过程；并于上述程序中使植物纤维矿物化，使该建材制成品具有无机矿物材料的特性与优点。

附图说明

请参阅以下有关本发明一较佳实施例的详细说明及其附图，将可进一步了解本发明的技术内容及其目的功效；有关该实施例的附图为：

图1为本发明将植物丝矿物化的方法及其建筑材料的流程图。

【图号说明】

1  准备过程

11  处理过程

12  裁切过程

13  干燥过程

2   混合过程

21  渗透阻燃材过程

22  混合硬化剂过程

3   成型过程

4   固化过程

具体实施方式

请参阅图1，本发明所提供的将植物丝矿物化的方法及其建筑材料，主要包括有植物材料、矿物材料以及该建材的生产过程；

该植物材料是为木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳以及豆类外壳等；

该矿物材料是为碳酸钙、氯化钙、硅酸钙、氧化钙、氧化镁、氯化镁、硫酸氧镁、氧化铁、氧化铝、硅酸铝、二氧化硅、珍珠岩、海泡石、焦宝石、高岭土等；

该生产过程是包含准备过程、混合过程、成型过程及固化过程；

该准备过程是为自多样化植物材料制作成植物丝的过程，包含处理过程、裁切过程以及干燥过程；

该处理过程是将该植物材料中不必要的成分去除，该木材，由于不采用水泥类硬化剂，其受到糖分及木质素妨碍影响不大而可忽略，因此本发明的木丝材料不需另外处理，若有需要，可将木丝浸泡于盐水及氯化钙溶液等方式另行处理；该棕榈纤维、椰子纤维及棉花杆等植物材料中因含有大量油脂、蛋白质、糖份、水分等不必要成分，应将一种或一种以上成分去除，去除方法是使用酵素或分解油等促进剂，以离心方式去除上述不必要成分，只使用其纤维为植物材料，然而，去除油脂、蛋白质、糖份、水分的方式不限定使用促进剂与离心分离；该竹子或回收免洗竹筷以滚筒辗压等方式加工成竹子丝状或绒状；另外，该棕榈纤维、草本类植物、坚果壳、豆类外壳等植物材料因表皮具有皮膜，化学成分不易渗透到内部，且其内部富含油脂、蛋白质、糖份，会阻碍后续处理，是故以搓揉或破坏表面等物理方法，或浸泡于化学药品中以去除皮膜的化学方法，或使用加水分解酵素等的生物学方法，并透过离心分离及蒸煮等方式以去除油脂、蛋白质及糖份；另外，将该木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆类外壳其中至少一种以上的植物材料，以氧化型或还原型等漂白方式加工，以作为植物材料使用；上述处理过程亦可于裁切之后再行处理。

该裁切过程是将木材削成薄片形状之后裁切成3mm以下宽度的植物丝来使用，长度控制于50公分之内，若植物材料为圆筒型，亦可顺着原筒***削成薄片之后再裁切，若植物材料为三角或是方形等角形木材，亦可随角型材料平面削成薄片之后再裁切，或将木材粉碎成类似木屑的颗粒形状或小碎片，植物丝裁切或粉碎的长度、厚度及宽度视建材使用目的及植物丝特性作适度调整；一般而言，植物丝厚度愈薄愈容易得到轻量化、高强度、高防火性、细致表面的建材；

该干燥过程是将上述处理好的植物材料再加以干燥，使其含水量为18％以下，以使阻燃材或难燃材容易渗透至该植物材料内部而提高难燃的效果；如果对产品品质影响不大，也可省略上述干燥过程。；

该混合过程是包含渗透阻燃材过程以及混合硬化剂过程；

该渗透阻燃材过程是使用市售阻燃材或难燃材，将液态的阻燃材或难燃材直接使用原液或稀释成适当比例使用，固态阻燃材或难燃材则溶解于水或溶剂使用，再将该干燥的植物丝浸泡于该阻燃材或难燃材液体中，经渗透后使该植物丝产生难燃性；该阻燃材或难燃材包括硅溶胶、硅酸钠等碱金属硅酸盐类以及磷酸盐类等液态无机胶黏剂；另外，也可以将天然硅酸盐矿物或炉渣。粉煤灰等人工硅酸盐矿物等的无机性矿物用水溶解的液体，或将他加工成超微细粉末化之后再添加于水中的溶液，也可当作阻燃材或难燃材使用；

该渗透阻燃材过程可视建材的功能需求与否，于制作过程中处理该植物丝或加以省略；

该混合硬化剂过程是将碳酸钙、氯化钙、硅酸钙、氧化钙、氧化镁、氯化镁、硫酸氧镁、氧化铁、氧化铝、硅酸铝、二氧化硅、珍珠岩、海泡石、焦宝石、高岭土等耐火性能高的无机矿物材料中至少一种以上材料与溶液搅拌混合，制成无机矿物性硬化剂，该无机矿物性硬化剂的矿物材料成分及比例，可视建材的用途及该植物丝的状态做调整；也可以考虑使用含有上述无机性矿物材料70％以上为主成分或以此为基准再添加其它带有防火性的无毒性黏着剂的方式制作替代用硬化剂；

将该无机矿物性硬化剂与该植物丝搅拌混合，使该植物丝黏着并可成型，并提高其耐火性能，再者，该无机矿物材料渗透至该植物丝内部，并在该植物丝表面形成无机皮膜，可将植物丝由内部矿物化，并进一步促使植物丝产生矿物化特性；

另外，该混合过程也可将植物丝浸泡于难燃剂或阻燃剂之后，再以于表面均匀涂抹或喷洒硬化剂的方式进行；或者，亦可于搅拌混合时，将难燃剂或阻燃剂的溶液或水，与硬化剂同时喷洒于植物丝上的方式进行。

该矿物性硬化剂的溶液可为水，阻燃材或难燃材的原液、稀释或溶解液体，或将天然及人工无机矿物用水溶解或制作成超微细粉末加水混合的液体。

该矿物性硬化剂中亦可添加少量炉渣、粉煤灰、水泥(波特兰水泥、混合波特兰水泥、特殊波特兰水泥)、树脂(无毒性树脂(水基性环氧树脂系、EVA系、PE系及压克力系)、热可塑性合成橡胶系(俗称透明胶)、***橡胶、乳胶系)、石粉(石灰、石膏、玉石、斜长石、辉石、滑石、玄武岩、金钢砂、萤石、蜡石、沸石、蛭石、硅藻土、火山灰、硅酸白土、凝灰岩、塑性黏土、页岩、云母石或其它类似组成成分的石粉)、金属氧化物(氧化锌、二氧化钛、二氧化锆、氧化亚铜)、氢氧化金属物(氢氧化钙、氢氧化铝)、硅酸盐矿物(硅酸镁、氟硅酸钠)、或改善性能混合剂(早强剂、快干剂、增强剂、分散剂、黏结剂、黏着剂、渗透利、起泡剂、发泡剂、消泡剂、减水剂、防水剂)等；

该成型过程是将该植物丝与硬化剂的混合物置于模具内，并施加压力，以塑造成各种形状(如板状或柱状)的建材；

该成型过程可为常温加压，亦可将模具加热进行加压的方式来成型，此过程亦可促进植物丝组织产生矿物化特性；

该成型过程亦可为以震动、鼓风、梳整或刷整等方式将植物丝赋予方向性，再重叠数层之后加压成型；

该成型过程亦可为以先预压后再加压成型，或先以薄板预压，再重叠数层到需求厚度后，二次加压成型；

该成型过程亦可为不须模具定型，直接在压台上加压成型；

该固化过程是先将该成型的建材由模具中分离，再将该建材置放于蒸气室或温室内，使建材内部多余的水分蒸发，并且让植物丝与硬化剂固化；将建材置于蒸气室或温室是以高温来缩短固化时间，且因温度固定，较室外露天固化的品质稳定且均一，然而，亦可使用室外露天固化达成固化作用；

透过上述的植物丝难燃化过程、内部吸收无机矿物、表面形成无机矿物包覆膜层及植物丝固化的过程，可达成使植物丝产生矿物化的特性。

实施例一

以下依本发明之一实际实施案例，将植物丝矿物化的方法及其应用加以详细说明：

以废杂木为植物材料，随废杂木的***削成厚度约0.2mm的薄片，再切成宽度约2.0mm、长度约35cm的植物丝，再将该植物丝经干燥处理至含水量14％左右；

将难燃材或阻燃材以水稀释后，放入该干燥植物丝，使难燃材或阻燃材渗入该植物丝内部；之后取出植物丝，将该难燃材与硬化剂混合，该硬化剂是为轻量碳酸钙、氯化钙、氧化镁、氯化镁以及膨胀珍珠岩的混合物(体积比为2∶0.1∶2∶1∶2)；该硬化剂、该难燃材液体与该植物丝以重量比1∶111混合，该重量比可视该植物丝的状态与建材的用途适度调整；

再将该硬化剂、难燃材与该植物丝混合物放入于设定规格(例如：910×1820×12mm)的模具内，将该模具加热至摄氏80度并加压30分钟以快速成型；亦可于常温下加压制作，成型时间约为8小时；

随后将该建材脱模后置放于蒸气室进行固化过程，该蒸气室内温度维持在摄氏60度左右，以促进固化并维持建材品质稳定；

固化作用完成后即可得到具有卓越的防火性、无毒性、耐水性、耐腐蚀性、耐酸碱性、耐变形性，且量轻、强度高、厚度薄的建材。

该建材的形体及规格可依使用目的及模具形状而改变，如柱体、锥体、管状、弧形或球形等，不限于平板形状。

本发明所提供的将植物丝矿物化的方法及其建筑材料，与其它习用技术相互比较时，更具有下列的优点：

本发明所提供的建材，具有无机矿物材料的特性与优点，并具有卓越的防火性、无毒性、耐水性、耐候性、耐腐蚀性、耐酸碱性以及耐变形性。

本发明不使用水泥或树脂与胶类，而改采用其它无机矿物类作为硬化剂，将植物材料中所含的糖分及木质素对硬化剂的影响降到最低，以扩大可利用的植物丝原料来源，简化原料处理过程。

本发明所提供的建材及其制程是使用多样化的再生材料，将实用价值低的中、小径木材及活、废木等再生木材，以及棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆壳等植物纤维再生利用以制造建材，提供环境破坏降到最低、运用废弃物资源，并且容易取得材料。

本发明所提供的建材质量轻、厚度薄，搬运方便且容易加工，使用范围广、品质稳定，是为一可广泛适用于各种室内外装潢的材料。

上列详细说明是针对本发明之一可行实施例的具体说明，然而该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或变更，例如：植物材料、矿物材料、难燃物、阻燃物的规格及用量比例，加工温度、时间以及模具形状及规格等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围中。

综上所述，本案不但在制造方法上确属创新，并能较习用物品增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件，于是依法提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明，至感德便。

Claims (21)

1、一种将植物丝矿物化的方法，其特征在于，其为一种矿物化植物丝建材的制作方法，其包含：

将木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆类外壳其中至少一种以上的植物材料制做成植物丝的准备过程；

将碳酸钙、氯化钙、硅酸钙、氧化钙、氧化镁、氯化镁、硫酸氧镁、氧化铁、氧化铝、硅酸铝、二氧化硅、珍珠岩、海泡石、焦宝石、高岭土其中至少一种以上矿物材料与水混合成硬化剂，并与该植物丝混合的混合过程；

将该植物丝与硬化剂的混合物置于模具内，加压制成建材的成型过程；

以及将该建材脱模后的固化过程。

2、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该棕榈纤维、椰子纤维及棉花杆所含的油脂、蛋白质、糖份及水分当中至少一种以上成分去除，只使用其纤维为植物材料的处理过程。

3、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该竹子或回收免洗竹筷以滚筒辗压方式加工成竹子丝状或绒状，以作为植物材料使用的处理过程。

4、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该棕榈纤维、草本类植物、坚果壳及豆类外壳以蒸煮、生物学、物理或化学方法破坏其表面皮膜，并将油脂、蛋白质及糖份当中至少一种以上成分去除，以作为植物材料使用的处理过程。

5、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该木材、棕榈纤维、椰子纤维、棉花杆、竹子、草本类植物、坚果壳、豆类外壳其中至少一种以上的植物材料，以氧化型或还原型漂白方式加工，以作为植物材料使用的处理过程。

6、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该植物材料裁切或粉碎成设定尺寸以下的碎片，或随圆柱形状木材***、或随角形材料平面削成薄片之后裁切，或将木材粉碎成木屑，以作为植物丝使用。

7、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该准备过程是包含将该植物丝以干燥过程处理。

8、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含使用难燃材、阻燃材的原液、稀释或溶解的液体，或将天然及人工无机矿物用水溶解或制作成超微细粉末加水混合的液体，或水其中至少一种以上与该矿物材料混合成硬化剂的混合过程。

9、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含将该硬化剂添加带有防火性的无毒性黏着剂。

10、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含将该干燥后的植物丝浸泡于难燃材或阻燃材的原液、稀释或溶解液体，或天然及人工无机矿物用水溶解或制作成超微细粉末加水混合的液体中，以将该溶液渗透到植物丝内部并使其难燃化。

11、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含将难燃化的植物丝于表面均匀涂抹或喷洒硬化剂。

12、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含将天然及人工无机矿物用水溶解或制作成超微细粉末加水混合的液体，或将液态无机胶黏剂当作阻燃材或难燃材使用。

13、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含包含将植物丝搅拌混合时，将难燃剂或阻燃剂的溶液或水与硬化剂同时喷洒于植物丝上。

14、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该混合过程包含将该硬化剂中添加阻燃材或难燃材、炉渣、粉煤灰、水泥、石粉、硅酸盐矿物、金属氧化物、氢氧化金属物、树脂及改善性能混合剂其中至少一种添加物。

15、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该成型过程包含可于常温下或将模具加热进行。

16、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该成型过程包含以震动、鼓风、梳整、刷整、挤压或滚压方式将植物丝赋予方向性，再重叠数层之后加压成型。

17、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该成型过程包含先以预压后再加压成型。

18、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该成型过程包含先以薄板预压再重叠数层到需求厚度后，二次加压成型。

19、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该固化过程包含不须模具定型，直接在压台上加压成型。

20、如权利要求1所述的将植物丝矿物化的方法，其中该固化过程包含先将该成型的建材由模具中分离，再将该建材置放于室内温度以上的高温内，使建材内部多余的水分蒸发，并让植物丝与硬化剂固化。

21、一种将植物丝矿物化的方法的应用，是以如权利要求1乃至20所述的将植物丝矿物化的方法所制造出的建材。