CN110194637B - 纤维增强板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维增强板材及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)将木浆纤维与水混合研磨制成纸浆，再将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和水进行混合而形成浆料；(2)将硫酸镁溶液与所述浆料混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。本发明的制备方法可以防止浆料与硫酸镁溶液反应迅速导致的浆料粘连。
Description
技术领域
本发明涉及一种纤维增强板材及其制备方法。
背景技术
无机矿物类板材包括硅酸钙板、矽酸钙板、水泥板、石膏板、玻镁板等，是建筑工程中应用较多的材料。无机矿物类板材的生产工艺往往包括胶凝材料和激发剂，激发剂激发胶凝材料的活性，使其充分水化，以提高无机矿物类板材的强度。
目前，玻镁板的生产工艺主要采用铺浆法制坯。硅酸钙板的生产工艺主要采用抄取法或流浆法。抄取法是网箱中的硅酸钙稀浆料在圆网轮的网面上脱水过滤形成初层，粘合后在无端毛布上形成“薄料层”，薄料层经过真空脱水后缠绕在运转的成型筒上形成湿坯。流浆法制硅酸钙板生产工艺，用流浆箱取代网箱，经流浆板均匀地铺在转动的毛毯上形成料层，其工艺简单。上述几种工艺都是采用“包含激发剂的各组分原材料预混合制浆，然后制坯”的方式，浆料中激发剂与其他组分反应迅速导致浆料容易发生粘连。
CN105418047A公开了一种纤维增强硅酸钙板的加工方法，包括以下步骤：S1、配料：按组成成分质量配比分别称取：石灰14-17％、石英砂53-57％、水泥16-18％、微硅粉3-6％、木质纤维5-7％、有机硅防水剂1-3％；S2、制浆：将步骤S1中称取的组分加水混合后打浆；S3、根据纤维板的尺寸制作相同大小且底面为透水性薄板的磨具，并在模具内涂敷脱模剂；S4、将所述的浆料倾入磨具中制胚，料胚中所含水分25-28％，料胚与有机硅防水剂质量比为1：0.1-0.4，在0.5-1kg/cm2压力下辊压整平，排除水分后置于压力容器中，在饱和蒸汽压，120-200℃下养护5-15小时后起模。上述专利文献采用“全组分原材料混合制成浆料，然后制坯”，浆料中激发剂与其他组分反应迅速导致浆料容易发生粘连。
CN105753428A公开了一种硫氧镁水泥板的制备方法，其包括以下步骤：(1)硫酸镁溶液的配制：在使用2天前开始预配，在沉淀池通过逐级沉降的方式，获取最上层的硫酸镁溶液，备用；(2)配料搅拌：采用自动计量系统，分别将氧化镁，硫酸镁溶液，粗木粉，细木粉装入氧化镁储料罐、粗木粉储料罐、细木粉储料罐、硫酸镁溶液储料罐中，改性剂和增强纤维在投料的时候采用人工投料的方式进行；(3)辊平铺装：将上述原料进行铺装，在每个下料斗的下方设置2道刮条，设置3层玻璃纤维网格布作为结构骨架；(4)固化成型：采用养护窑进行保温保湿养护来完成，养护窑内温度设置为25-28℃，湿度设置为35-40％，养护时间为2-3天；(5)切割砂光：将成型后的硫酸镁水泥板裁切成标准尺寸3000mm*1200mm，砂光带设置3条，再经过砂光处理，使表面的平整度大大提高，同时也方便后续的深加工。上述专利文献采用“全组分原材料混合制成浆料，然后制坯”，浆料中激发剂与其他组分反应迅速导致浆料容易发生粘连。
CN108863258A公开了一种高温稳定性好的防火用硅酸钙板的制备方法：将消石灰粉、石英粉、硅酸盐水泥、氢氧化铝、海泡泥、木浆纤维、硅灰石、云母、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石按重量百分比配好后进行混合，而后加水搅拌使混合物的浓度为15％-19％，通过流浆形成厚度为0.8mm～1.2mm的薄料层，再通过成型筒将各薄料层叠合，形成厚度为9mm～25mm的整体板坯；在浆料流浆过程中，将聚丙烯酰胺与水配制成0.1％的浓度的溶液与浆料混合，提高浆料的流浆滤水能力，保证流浆成型的顺利完成；板坯经1MPa的饱和蒸汽水热养护10h后形成具有强度的板材，板材经烘干及裁切加工后即可。上述专利文献采用“激发剂与部分组分原材料混合制成浆料，再添加絮凝剂聚丙烯酰胺，然后制坯”，虽然在制备浆料后又添加了絮凝剂聚丙烯酰胺，但是絮凝剂聚丙烯酰胺仅仅用于改善浆料回水系统浓度，仍然无法解决“浆料中激发剂与其他组分反应迅速导致浆料容易发生粘连”这一技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种纤维增强板材的制备方法，其可以防止浆料与激发剂反应迅速导致的浆料粘连。
本发明采用如下技术方案实现上述目的。
一方面，本发明提供一种纤维增强板材的制备方法，其包括如下步骤：
(1)将木浆纤维与水混合研磨制成纸浆，再将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和水进行混合而形成浆料；所述合成纤维选自玻璃纤维、丙纶纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种；所述填料选自纤维增强板材生产过程中产生的废料和/或边脚料；
(2)将作为激发剂的硫酸镁溶液与所述浆料混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。
根据本发明的制备方法，优选地，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料包括：
根据本发明的制备方法，优选地，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料包括：
根据本发明的制备方法，优选地，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料包括：
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，基于100重量份的纤维增强板材，硫酸镁溶液为5～30重量份；所述激发剂硫酸镁溶液的浓度为15～25wt％。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，基于100重量份的纤维增强板材，硫酸镁溶液为10～25重量份。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(1)中，还包括将浆料经抄取在毛布上形成浆料层的步骤。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，将硫酸镁溶液与所述浆料层混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。
根据本发明的制备方法，优选地，步骤(2)中，将硫酸镁溶液通过喷涂方式或淋涂方式添加到所述浆料层上，使硫酸镁溶液与所述浆料层混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。
另一方面，本发明提供上述制备方法得到的纤维增强板材。
本发明将部分组分原材料混合后制成浆料，然后将浆料与激发剂混合进行制板，可以防止浆料与激发剂反应迅速导致的浆料粘连。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
<制备方法>
本发明的纤维增强板材的制备方法包括以下步骤：(1)浆料的形成；(2)总料层的形成；(3)纤维增强板材的形成。
在步骤(1)中，先将木浆纤维与水混合而制备纸浆，然后将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和水进行混合而形成浆料。合成纤维选自玻璃纤维、丙纶纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种，优选为聚乙烯醇纤维。所述填料选自纤维增强板材生产过程中产生的废料和/或边脚料，优选为纤维增强板材生产过程中产生的边脚料。粒化高炉渣粉、氧化镁粉、木浆纤维、硅灰石、粉煤灰、砂光粉均可以选择本领域内常规的原料。优选地，步骤(1)还包括将浆料经抄取在毛布上形成浆料层的步骤。上述各组分均不含有激发剂，导致浆料形成过程中不会发生浆料粘连。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，粒化高炉渣粉可以为10～35重量份，优选为15～30重量份，更优选为17～25重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，氧化镁粉可以为25～50重量份，优选为30～45重量份，更优选为38～42重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，木浆纤维可以为2～8重量份，优选为3～7重量份，更优选为4～6重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，硅灰石可以为0.1～5重量份，优选为0.2～3重量份，更优选为0.5～2重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，合成纤维可以为0.1～3重量份，优选为0.2～2重量份，更优选为0.5～1.8重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，粉煤灰可以为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为3～6重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，填料可以为1～10重量份，优选为2～8重量份，更优选为3～6重量份。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，砂光粉可以为1～15重量份，优选为2～12重量份，更优选为3～8重量份。
本发明发现，上述配比的各组分有利于形成合适粘附性的浆料，从而在浆料与激发剂混合过程中不会发生浆料粘连。
在步骤(1)中，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料可以包括：
在步骤(1)中，优选地，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料包括：
在步骤(1)中，更优选地，基于100重量份的纤维增强板材，所述浆料包括：
在步骤(2)中，将硫酸镁溶液与所述浆料混合而形成总料层。本发明的硫酸镁溶液为水溶液。优选地，将硫酸镁溶液添加到所述浆料中，使硫酸镁溶液与所述浆料混合而形成总料层。更优选地，先浆料经抄取在毛布上形成的浆料层，然后将硫酸镁溶液与所述浆料层混合而形成总料层。硫酸镁溶液的浓度可以为15～25wt％，优选为18～23wt％，更优选为20～21wt％。基于100重量份的纤维增强板材，硫酸镁溶液可以为5～30重量份，优选为10～25重量份，更优选为15～20重量份。硫酸镁溶液作为激发剂，可以激发浆料的水硬性，加速浆料的水化反应，进一步提高纤维增强板材的强度。硫酸镁溶液的添加方式优选为淋涂或喷涂。淋涂或喷涂的添加方式有利于防止激发剂与浆料或浆料层反应迅速导致的浆料粘连。
在步骤(3)中，总料层经加工得到纤维增强板材。优选地，总料层形成板坯，板坯形成具有强度的板材即纤维增强板材。本发明的纤维增强板材为纤维增强无机矿物类板材。总料层优选通过成型设备形成板坯。板坯优选经饱和蒸汽水热养护后形成具有强度的板材。成型设备可以为本领域常规的成型设备，优选为成型筒。板坯的厚度可以为4～25mm，优选为6～20mm，更优选为8～12mm。
根据本发明的一些实施方式，本发明的制备方法包括如下具体的步骤：
(1)先将木浆纤维与水混合制备得到纸浆，将合成纤维、砂光粉、硅灰石、粉煤灰与水进行预混合而得到预混物，然后将预混物与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、填料、纸浆和水进行混合而形成浆料，浆料经抄取在毛布上形成浆料层；
(2)将硫酸镁溶液通过喷涂的方式添加到浆料层上，使硫酸镁溶液与浆料层混合发生反应，形成总料层；
(3)总料层通过成型设备形成板坯，板坯经饱和蒸汽水热养护后形成具有强度的板材即纤维增强板材。
根据本发明的又一些实施方式，本发明的制备方法包括如下具体的步骤：
(1)先将木浆纤维与水混合而制备纸浆，然后将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和水进行混合而形成浆料，浆料经抄取在毛布上形成浆料层；
(2)将硫酸镁溶液通过喷涂的方式添加到浆料层上，使硫酸镁溶液与浆料层混合发生反应，形成总料层；
(3)总料层通过成型设备形成板坯，板坯经饱和蒸汽养护后形成具有强度的板材即纤维增强板材。
根据本发明的再一些实施方式，本发明的制备方法包括如下具体的步骤：
(1)先将木浆纤维与水混合而制备纸浆，然后将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和水进行混合而形成浆料，浆料经抄取在毛布上形成浆料层；
(2)将硫酸镁溶液通过淋涂的方式添加到浆料层上，使硫酸镁溶液与浆料层混合发生反应，形成总料层；
(3)总料层通过成型设备形成板坯，板坯经饱和蒸汽水热养护后形成具有强度的板材即纤维增强板材。
<纤维增强板材>
采用上述制备方法获得的纤维增强板材，由于采用将不包含激发剂的多种组分混合后制成浆料，然后将浆料与激发剂混合进行制板，防止了浆料与激发剂反应迅速导致的浆料粘连，从而有利于提高纤维增强板材的强度。纤维增强板材包括的组分如前所述，不再赘述。
以下实施例和对比例中的“份”表示重量份，除非特别声明。
以下实施例的纤维增强板材和对比例的板材的性能均采用《JC/T 564.1-2018纤维增强硅酸钙板第1部分：无石棉硅酸钙板》以及《GBT 7019-2014纤维水泥制品试验方法》进行测定。
以下实施例和对比例中部分原料说明如下：
硫酸镁溶液的浓度为20wt％；
合成纤维为聚乙烯醇纤维；
实施例1～4的填料为纤维增强板材生产过程中产生的边脚料；
对比例1～3的填料为板材生产过程中产生的边脚料。
实施例1～3
纤维增强板材，包括如表1所示的原料。
表1纤维增强板材的原料
纤维增强板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表1所示的原料的质量，先将木浆纤维与60kg水混合而制备纸浆，然后将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉和1500kg水进行混合而形成浆料，上述混合过程中没有发生浆料粘连现象；浆料经抄取在毛布上形成浆料层；
(2)将硫酸镁溶液按照表1所示的质量通过喷涂的方式添加到浆料层上，使硫酸镁溶液与浆料层混合发生反应，形成总料层；硫酸镁溶液与总料层混合过程中也没有发生浆料粘连；
(3)总料层通过成型筒形成板坯，板坯经饱和蒸汽养护后形成具有强度的板材即纤维增强板材。纤维增强板材的性能参数见表3。
实施例4
除了“将硫酸镁溶液的添加方式由喷涂改为淋涂”之外，其余条件与实施例1相同。
对比例1～3
板材，包括如表2所示的原料。
表2板材的原料
| 原料/kg | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 |
| 粒化高炉渣粉 | 18 | 20 | 20 |
| 氧化镁粉 | 42 | 42 | 45 |
| 木浆纤维 | 3 | 4 | 5 |
| 硅灰石 | 1 | 1 | 0.5 |
| 合成纤维 | 2 | 1 | 0.5 |
| 粉煤灰 | 5 | 4 | 3 |
| 填料 | 5 | 5 | 6 |
| 砂光粉 | 4 | 5 | 5 |
| 硫酸镁溶液 | 20 | 18 | 15 |
板材的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表2所示的原料的质量，先将木浆纤维与60kg水混合而制备纸浆，再将纸浆与粒化高炉渣粉、氧化镁粉、硅灰石、合成纤维、粉煤灰、填料、砂光粉、硫酸镁溶液和1500kg水进行混合而形成浆料，上述混合过程中硫酸镁溶液与其他组分反应迅速而导致浆料粘连，浆料经抄取在毛布上形成浆料层；
(2)浆料层通过成型筒形成板坯，板坯经饱和蒸汽养护后形成板材。板材的性能参见表3。
表3产品的性能
| 编号 | 表观密度kg/m<sup>3</sup> | 吸湿变形率/％ | 干态抗弯强度/MPa |
| 实施例1 | 1.40 | 21 | 12 |
| 实施例2 | 1.42 | 22 | 11 |
| 实施例3 | 1.38 | 21 | 14 |
| 实施例4 | 1.41 | 20 | 14 |
| 对比例1 | 1.32 | 26 | 8 |
| 对比例2 | 1.25 | 28 | 8 |
| 对比例3 | 1.30 | 27 | 9 |
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (4)
1.一种纤维增强板材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将4～6重量份木浆纤维与水混合研磨制成纸浆，再将纸浆与17～25重量份粒化高炉渣粉、38～42重量份氧化镁粉、0.5～2重量份硅灰石、0.5～1.8重量份合成纤维、3～6重量份粉煤灰、3～6重量份填料、3～8重量份砂光粉和水进行混合而形成浆料；所述合成纤维选自玻璃纤维、丙纶纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或多种；所述填料选自纤维增强板材生产过程中产生的废料和/或边脚料；
(2)将作为激发剂的10～25重量份浓度为15～25wt％的硫酸镁溶液与所述浆料混合而形成总料层，所述总料层经加工得到100重量份的所述纤维增强板材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括将浆料经抄取在毛布上形成浆料层的步骤。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述硫酸镁溶液与所述浆料层混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将硫酸镁溶液通过喷涂方式或淋涂方式添加到所述浆料层上，使硫酸镁溶液与所述浆料层混合而形成总料层，所述总料层经加工得到所述纤维增强板材。
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