專利名稱：木材型加強輕型復合板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種板材，主要可用作除承重墻體之外的各種建筑用板材以及工業用 板材。
背景技術：
現有除承重墻體之外的建筑用板材具有很多種形式，例如用作裝飾板的石膏板、 用作內墻板和隔墻板的水泥復合板等等，這些板材各自具有其優勢，均在一定領域內得到 有效地應用，但存在一個共有的缺點，就是消耗的自然資源比較多，而作為包裝箱等的工業 用板材則多采用木板，不僅消耗了大量的樹木資源，而且由于木板本身還可以受到蟲蛀、腐 蝕等侵害，并且容易變形，影響了使用效果。因此，基于環境友好和資源節約的考慮，應在滿足使用要求的條件下，盡可能地實 現廢棄物料的回收利用，減少自然資源的消耗量，最大限度地采用廢棄物料替代自然資源。另一方面，目前我國對以農作物秸稈為主的農業廢棄物的利用率還不高，盡管秸 稈還田的方式在一定程度上解決了秸稈的出路問題，但其利用價值還比較低，而對于雜草、 廢樹枝等其他植物體的利用還基本上沒有實現，由此也造成了這些資源的浪費。
發明內容
為克服現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種木材型加強輕型復合板，這種板 材消耗的自然資源少，并且可以將多種農業廢棄物用作其主要原料。本發明實現上述目的的技術方案是一種木材型加強輕型復合板，包括芯板和分 別位于所述芯板兩側的兩個側板，所述各側板均與所述芯板粘結成一體，其中至多一個側 板采用單層結構，至少一個側板采用多層結構，所述采用單層結構的側板設有一個粘結 層，所述采用多層結構的側板包括多個粘結層，相鄰的所述粘結層之間設有加強層，所述加 強層的兩側分別與所述相鄰粘結層粘結成一體，所述加強層采用網、織物或無紡布，所述粘 結層由混合料漿固化而成，所述混合料漿的原料中至少包含鎂質粘結物料100質量份，農 業廢棄物100-800質量份，所述鎂質粘結物料由氧化鎂和鎂鹽組成，所述氧化鎂與所述鎂 鹽之間的摩爾比為1 0.6-1. 4，所述鎂鹽為氯化鎂、硫酸鎂或氯化鎂和硫酸鎂任意比例的 組合，所述農業廢棄物采用粉料形式。本發明的有益效果是由于采用了氧化鎂和氯化鎂/硫酸鎂漿料作為粘結劑，可 以在其中添加大量的農業廢棄物的粉料作為填充劑，并通過在粘結層之間設置加強層的方 式有效地提高了側板的強度，由此可以實現板材所需的各種強度要求；由于大量地使用農 業廢棄物粉料作為填充劑，因此不僅使農業廢棄物得到有效地利用，大量地節省了自然礦 物資源和林木資源，而且還減少了因處理這些農業廢棄物所需的費用以及這些農業廢棄物 對農村環境的影響，因此特別適應于農業廢棄物產出多并且處理成本高、處理要求嚴的各 種場合；由于所使用的農業廢棄物均為植物體或者經過植物體轉換成的有機廢渣，因此這 種復合板材具有木材的質感以及相仿的加工特性，因此通常可以用于替代木材的使用場合；由于還在側板中間設置了芯板，可以根據實際情況，采用不同的芯板材料，以實現復合 板在保溫、隔聲、強度等各方面的特性，適應于不同場合的使用要求，同時還可以通過選擇 比重較輕的芯板，以降低整體復合板的比重，由此擴大了這種復合板材的使用范圍。根據 申請人:的實驗，在本發明給出優選的實施例中，可以在制品密度不大于800kg/m3的情況下， 可以實現抗彎載荷大于2800N，抗拉強度大于0. IMPa，抗壓強度大于5MPa，阻燃系數大于 0. 98 (m2. K)/W，而且在芯板采用具有良好隔音效果的發泡材料的情況下，厚度100mm的板材 的隔聲量可大于50dB。另外，由于側板還具有良好的加工性能，因此在選擇發泡水泥等適宜 芯板的情況下，這種復合板可以方便地進行機械加工，由此方便使用，擴大了使用范圍和 使用方式，降低加工難度。
圖1是本發明的剖面結構示意圖；圖2是本發明的側板剖面結構示意圖；圖3是本發明采用多層結構的芯板的剖面結構示意圖。
具體實施例方式參見圖1-3，本發明提供的木材型加強輕型復合板包括芯板20和分別位于所述芯 板上、下兩側(依據圖示方位)的上、下側板10，所述各側板均與所述芯板粘結成一體，其 中至多一個側板采用單層結構，至少一個側板采用有多層結構，所述采用單層結構的側板 設有一個粘結層，所述采用多層結構的側板包括多個粘結層11、13、15，相鄰的所述粘結層 之間設有與加強層12、14，所述加強層的兩側分別與所述相鄰粘結層粘結成一體，所述加強 層采用網、織物或無紡布，所述粘結層由混合料漿固化而成，所述混合料漿的原料中至少包 含鎂質粘結物料100質量份，農業廢棄物100-800質量份，所述鎂質粘結物料由氧化鎂和 鎂鹽組成，所述氧化鎂與所述鎂鹽之間的摩爾比為1 0.8-1. 2，所述鎂鹽為氯化鎂、硫酸 鎂或氯化鎂和硫酸鎂任意比例的組合，所述農業廢棄物采用粉料形式。其中農業垃圾的添 加量應根據對復合板材的實際要求選定，可以理解的是，當農業廢棄物添加量增大到一定 程度后，生產出來的復合板材的強度將有所減低，相應的指標可以采用現有技術進行檢測。所述用作加強層的網、織物和無紡布優選玻璃纖維為原料。所述氧化鎂通常采用輕燒氧化鎂粉，所述輕燒氧化鎂粉同所述氯化鎂/硫酸鎂的 配比以及制備混合料漿時的加水量，可以依據現有技術，根據輕燒氧化鎂的性質和使用方 式確定。所述粘結層的混合料漿的原料中還可以包括甲基萘2-10質量份，有機氟和/或 有機硅表面活性劑0. 5-10質量份，所述有機氟和/或有機硅表面活性劑是指有機氟表面 活性劑、有機硅表面活性劑、有機氟表面活性劑和有機硅表面活性劑的任意比例的組合或 者同時含有氟和硅的有機表面活性劑，根據中請人的實驗，可以采用任意市售的產品，例如 各種用作表面活性劑的有機氟烷類物質和有機硅烷類物質，所述甲基萘采用甲基萘含量在 20%以上的甲基萘殘油或工業甲基萘。上述甲基萘和有機氟和/或有機硅表面活性劑可以同時添加，也可以單獨添加其 中的任意一種。根據申請人的實驗，同時添加這兩種成分后，側板的抗壓強度和抗彎載荷均可以提高10-15%左右。而單獨添加甲基萘時，側板的抗壓強度和抗彎載荷大約提高5-7% 左右，單獨添加有機氟和/或有機硅表面活性劑時，側板的抗壓強度和抗彎載荷大約提高 3-5%。對于市售的多種有機氟和/或有機硅表面活性劑，未發現不同產品之間的明顯差 別。對于添加這些成分后如何提高相應強度的機理，申請人還未做詳細的分析，也未見相關 的報道。另外，添加所述的甲基萘和有機氟和/或有機硅表面活性劑后，在保證板材整體 性能的基礎上，還可以明顯地提高農業廢棄物的添加量，根據申請人的實驗，在農業廢棄物 添加量高達80%的情況下，依然可以有效成型并滿足一定的強度等使用要求。通常，所述粘結層的混合料漿的原料中還可以包括草酸或其他酸類物質4-15質 量份和/或聚丙烯酸胺1-4質量份，其中草酸的加入有助于改善產品的PH值，改善固化反 應效果，并有利于延長使用壽命，而聚丙烯酸胺的加入盡管作用機理尚不完全清楚，但實驗 證明有助于提高復合板材的強度。通常，為使用方便，所述氯化鎂可以采用波美度優選為28-32度的氯化鎂水溶液， 所述草酸可以采用水溶液形式，所述聚丙烯酸胺采用乳液形式。所述農業廢棄物為作為廢棄物的植物體以及以植物體為原料進行生產加工后的 廢渣，包括但不限于下列任意一種、幾種或全部的物料各種農作物秸稈、稻草、谷殼、麥秸、 木屑、枝椏材、廢舊木材碎料、樹葉、果殼、水果皮、蔬菜葉、茶葉碎末、荒草以及飲料廠、酒 廠、糖廠、制藥廠等生產加工企業形成的以植物體為原料的生產廢渣。由于農業廢棄物在 其中起到的僅僅是填充物的作用，并且這些農業廢棄物同鎂質粘結物料之間的粘結性都很 好，根據申請人的實驗，采用不同的農業廢棄物不會對產品的生產過程產生明顯的影響，但 對強度和機械加工性能則會根據不同的物料有所變化，其變化結果可以通過現有技術進行 檢驗。所述側板的制備方法可以為先鋪一層所述混合料漿，然后在鋪好的混合料漿表面 鋪上一層加強層并使該加強層同下面的混合料漿粘貼在一起，再在該加強層上面鋪第二層 混合料漿，在需要設置更多層粘結層和加強層時，以此方式循環，直至達到設定的粘結層和 加強層的層數，然后進行自然養護和干燥成型。所述芯板可以采用任意適宜的板材。為實現廢物利用，優選地，所述芯板可以采用 下列板材中的一種、多種或全部廢舊玻璃鋼板、廢舊彩鋼板、廢舊硬塑料板、廢舊巖棉板、 廢舊石板和發泡水泥板。所述芯板的層數可以為一層或多層，所述多層芯板21、23之間通過所述混合料漿 22粘結并固化。所述芯板可以為整塊板材，也可以由多塊板材拼接而成。所述芯板上可以設有或不設有通孔，當設有通孔時，構成粘結層的混合料漿可以 穿過這些通孔，使芯板兩側的粘結層相互連接，由此可以提高對芯板的固定強度，特別是在 板表面同粘結層的粘結強度不高的情況下，這種設置通孔的方式可以明顯地提高整個復合 板的強度和整體性，避免粘結層剝離或脫落。所述側板同所述芯板之間的粘結方式可以是在制備粘結層時直接將相應的混合 料漿鋪設在芯板的側面，在固化過程中粘結成一體；也可以是先制備好側板，然后在側板和 芯板之間涂上所述的混合料漿，這些混合料漿固化后將所述的側板和芯板粘結在一起。
所述發泡水泥板可以采用下列方式制備制備好水泥料漿和泡沫漿，將水泥料漿 和泡沫漿混合后裝入模具自然養護和干燥成型，形成發泡水泥塊，將所述的發泡水泥塊切 割成具有所需厚度的發泡水泥板。所述泡沫漿通常可以通過發泡劑采用相應的發泡機制備，所述泡沫漿中泡徑的大 小優選控制在0. 1 1mm之間，所述發泡劑優選為動物蛋白型發泡劑或采用增加了增泡組 分、穩泡組分、功能組分和調節組分的復合型發泡劑。所述廢舊玻璃鋼板、廢舊彩鋼板和廢舊硬塑料板通常可以在切割成型前或切割成 型后進行表面酸洗和堿洗，以提高可粘結性。所述水泥料漿中可以添加有下列任意一種、多種或全部的物料玻璃纖維、聚丙拉 絲、玻璃絲纖維布、玻璃絲網格布、玻璃絲纖維筋和廢棄的鋼筋，所述玻璃纖維和/或聚丙 拉絲的長度優選2-5mm，所述水泥料漿為硅酸鹽水泥料漿、普通硅酸鹽水泥料漿、火山灰硅 酸鹽水泥料漿、粉煤灰硅酸鹽水泥料漿、礦渣硅酸鹽水泥料漿、復合硅酸鹽水泥料漿或菱鎂 水泥。所述玻璃纖維、聚丙拉絲等碎料的添加量根據實際需要采用現有技術確定，所述玻璃 絲纖維布、玻璃絲網格布等片料可以分層鋪設，鋪設的層數和密度根據實際需要確定，所述 廢棄的鋼筋和玻璃絲纖維筋等類似鋼筋的料可以依據鋼筋混凝土中鋼筋的設置方式或其 他任意適宜的方式設置。對于上述材料以及其他添加材料(例如填充劑)，可以通過現有技 術檢測和選擇添加量和結構形式(可能的情況下)。例如，在其他原料一定的情況下，可以 對不同玻璃纖維、聚丙拉絲等碎料添加量下的產品的有關指標進行檢測，以選擇適當的添 加量。所述水泥料漿中還可以添加有用作填充劑的所述農業廢棄物的粉料，所述水泥料 漿的制備方式以及填充劑的添加量可以根據現有技術確定。 所述最外層的粘結層的外側表面上還可以設有彩色水泥層，所述彩色水泥層的外 表面為光潔表面，由此具有一定硬度和光潔性的彩色表面，以滿足相應使用場合的需要， 由此可以減少墻面裝飾。下面，給出幾種混合料漿中的原料配比實施例(全部固體物料均應采用粉料，各 種農業廢棄物均按干物質計算，氧化鎂、硫酸鎂、氯化鎂、甲基萘、有機氟和/或有機硅表面 活性劑以及聚丙烯酸胺均采用純含量計算)實施例1 氧化鎂25公斤，硫酸鎂75公斤，麥秸40公斤，樹枝40公斤，鋸末20公斤。實施例2 氧化鎂41公斤，氯化鎂59公斤，廢棄木材50公斤，雜草50公斤，啤酒 渣100公斤，甲基萘殘油(按甲基萘計算，下同)5公斤。實施例3 氧化鎂26公斤，氯化鎂14公斤，硫酸鎂60公斤，廢木材碎料200公斤， 制糖的廢甘蔗渣350公斤，甲基萘殘油2公斤，草酸8公斤。實施例4 氧化鎂30公斤，氯化鎂40公斤，硫酸鎂30公斤，鋸末100公斤，稻草 100公斤，玉米秸200公斤，谷殼100公斤，樹葉100公斤，甲基萘殘油(按甲基萘計算)10 公斤，草酸15公斤。實施例6 氧化鎂21公斤，氯化鎂49公斤，硫酸鎂30公斤，高粱秸桿300公斤，樹 枝100公斤，堅果殼100公斤，干水果皮40公斤，干菜葉60公斤，茶葉渣100公斤，中藥渣 100公斤，草酸15公斤，甲基萘2公斤，氟烷基聚硅氧烷8公斤。
7
實施例7 氧化鎂24公斤，氯化鎂76公斤，草酸4公斤，飲料廠的酸棗渣100公斤， 甲基三氟丙基硅油0.5公斤。實施例8 氧化鎂30公斤，硫酸鎂70公斤，草酸8公斤，從城市垃圾中篩選出來的 木板、樹葉等植物性混合物料400公斤，谷殼100公斤，麥秸碎末200公斤，二甲基聚硅氧烷 5公斤，草酸7公斤。實施例9 氧化鎂30公斤，氯化鎂60公斤，硫酸鎂10公斤，草酸8公斤，玉米秸300 公斤，麥秸100公斤，樹葉200公斤，全氟羧酸鉻絡合物(由全氟羧酸和三氯化鉻在甲醇液 中生成的絡合物，下同)5公斤。實施例10 氧化鎂30公斤，氯化鎂60公斤，硫酸鎂10公斤，草酸8公斤，制糖廢 渣(甘蔗渣)200公斤，稻草200公斤，干水果皮400公斤，全氟羧酸鉻絡合物0. 5公斤，二 甲基聚硅氧烷5公斤，甲基萘殘油5公斤。實施例11 氧化鎂30公斤，氯化鎂60公斤，硫酸鎂10公斤，草酸8公斤，酒糟渣 300公斤，雜亂樹枝100公斤，茶葉渣100公斤，干荒草100公斤，全氟羧酸鉻絡合物10公斤。實施例12 氧化鎂24公斤，氯化鎂76公斤，草酸4公斤，樹葉600公斤，木屑100 公斤，碎麥秸100公斤，甲基三氟丙基硅油0. 5公斤，甲基萘殘油10公斤。實施例13 氧化鎂24公斤，氯化鎂76公斤，草酸4公斤，碎麥秸200公斤，甲基三 氟丙基硅油10公斤。實施例14 氧化鎂24公斤，氯化鎂76公斤，碎玉米秸桿100公斤，甲基三氟丙基 硅油0.2公斤。本發明具有類似于木材的硬度和質感，具有輕質、高強、隔聲、防水、保溫等性能， 主要有下列用途(1)用作建筑板材適用于樓房框架結構、鋼結構非承重外墻板、屋面板、隔墻板、 平房、廠房；還可用于建筑模板、通風管道、地面磚、門窗組合件；及用于建造活動房、活動 公廁、變壓器房、治安崗亭等。地腳、圈梁、板材、地面均為組合拼裝，材料可重復使用，可根 據客戶需要隨時拆裝，不影響建筑物的各項性能要求，同時可以根據需要設計成各種顏色 和圖案，免去客戶二次裝修，降低了建筑成本。(2)裝飾、裝修板材例如防火板、吊頂天花板、仿石裝飾材料、仿古、仿歐浮雕家 俱、壁畫、文化石、文化磚、羅馬柱、藝術雕花門窗、藝術欄桿和浮雕花盆等。(3)道路交通領域可用于車、船艙隔板、高速公路的隔聲屏障、馬路護欄座、路 燈桿、路標指示牌等。(4)工業和日常包裝箱、工作臺、桌椅家具等。本發明的復合板材(100mm厚，芯板為發泡水泥板時)的保溫效果相當于700mm的 磚混墻，與傳統墻體相比，節省耕地面積85%，顯著提高田地利用率，且結構材料不存在生 銹腐蝕問題，可拼裝組合使用，拆卸方便，可重復使用3-5次，使用壽命百年以上。每平方米 的重量不大于60公斤，而同樣每平方米頁巖磚墻至少需要160塊磚，每塊磚的重量為2. 5 公斤，總重量為400公斤，因此同樣強度的標準情況下每平米強化復合板的自重僅為每平 米頁巖磚建筑的八分之一重量，大大減輕了建筑體本身的自重，在增加了安全性的同時減 輕了施工強度，提高了施工效率，體現該產品強而輕的市場優勢。用于建造廠房、樓房及民用設施，可比粘土磚建筑節省工程造價50%，縮短工期50%，節省鋼材50%，節省砌筑砂漿 50 %，節省抹面砂漿40 %，節省人工40 %，節省木材50 %，建筑物自重為磚混結構建筑重量 的1/8，有效增加建筑物實用面積近20%。
權利要求
一種木材型加強輕型復合板，包括芯板和分別位于所述芯板兩側的兩個側板，所述各側板均與所述芯板粘結成一體，其中至多一個側板采用單層結構，至少一個側板采用多層結構，所述采用單層結構的側板設有一個粘結層，所述采用多層結構的側板包括多個粘結層，相鄰的所述粘結層之間設有加強層，所述加強層的兩側分別與所述相鄰粘結層粘結成一體，所述加強層采用網、織物或無紡布，其特征在于所述粘結層由混合料漿固化而成，所述混合料漿的原料中至少包含鎂質粘結物料100質量份，農業廢棄物100 800質量份，所述鎂質粘結物料由氧化鎂和鎂鹽組成，所述氧化鎂與所述鎂鹽之間的摩爾比為1∶0.6 1.4，所述鎂鹽為氯化鎂、硫酸鎂或氯化鎂和硫酸鎂任意比例的組合，所述農業廢棄物采用粉料形式。
2.如權利要求1所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述粘結層的混合料漿的 原料中還包括甲基萘2-10質量份，或者有機氟和/或有機硅表面活性劑0. 5-10質量份， 或者甲基萘2-10質量份和有機氟和/或有機硅表面活性劑0. 5-10質量份，所述甲基萘采 用甲基萘含量在20%以上的甲基萘殘油或工業甲基萘。
3.如權利要求2所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述粘結層的混合料漿的 原料中還包括草酸4-15質量份和/或1-4質量份的聚丙烯酸胺，所述聚丙烯酸胺采用乳液 形式，所述氯化鎂采用波美度為28-32度的氯化鎂水溶液，所述草酸采用水溶液形式。
4.如權利要求1、2或3所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述農業廢棄物為 作為廢棄物的各種植物體以及以植物體為原料進行生產加工后的各種廢渣。
5.如權利要求4所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述側板的制備方法先為 鋪一層所述混合料漿，然后在鋪好的混合料漿表面鋪上一層加強層并使該加強層同下面的 混合料漿粘貼在一起，再在該加強層上面鋪另一層混合料漿，在需要設置更多層粘結層和 加強層時，以此方式循環，直至達到設定的粘結層和加強層的層數，然后進行自然養護和干 燥成型。
6.如權利要求5所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述芯板采用下列板材中 的一種、多種或全部廢舊玻璃鋼板、廢舊彩鋼板、廢舊硬塑料板、廢舊巖棉板、廢舊石板和 發泡水泥板，所述芯板的層數為一層或多層，所述多層芯板之間通過所述混合料漿粘結并 固化，所述芯板為整塊板材或者由多塊板材拼接而成，所述芯板上設有或不設有通孔，所述 芯板同所述側板的粘結方式為在制備粘結層時直接將相應的混合料漿鋪設在芯板的側面， 在固化過程中粘結成一體，或者所述芯板同所述側板的粘結方式是先制備好側板，然后在 側板和芯板之間涂上所述的混合料漿，這些混合料漿固化后將所述的側板和芯板粘結在一 起。
7.如權利要求6所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述發泡水泥板采用下列 方式制備制備好水泥料漿和泡沫漿，將水泥料漿和泡沫漿混合后裝入模具自然養護和干 燥成型，形成發泡水泥塊，將所述的發泡水泥塊切割成具有所需厚度的發泡水泥板，所述泡 沫漿通過發泡劑采用相應的發泡機制備，所述泡沫漿中泡徑的大小控制在0. 1 1mm之間， 所述發泡劑優選為動物蛋白型發泡劑或采用增加了增泡組分、穩泡組分、功能組分和調節 組分的復合型發泡劑，所述廢舊玻璃鋼板、廢舊彩鋼板和廢舊硬塑料板在切割成型前或切 割成型后進行表面酸洗和堿洗。
8.如權利要求7所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述水泥料漿中添加下列任意一種、多種或全部的物料玻璃纖維、聚丙拉絲、玻璃絲纖維布、玻璃絲網格布、玻璃絲 纖維筋和廢棄的鋼筋，所述玻璃纖維和/或聚丙拉絲的長度優選2-5mm，所述水泥料漿為硅 酸鹽水泥料漿、普通硅酸鹽水泥料漿、火山灰硅酸鹽水泥料漿、粉煤灰硅酸鹽水泥料漿、礦 渣硅酸鹽水泥料漿、復合硅酸鹽水泥料漿或菱鎂水泥。
9.如權利要求8所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于所述水泥料漿中還添加有 用作填充劑的所述農業廢棄物的粉料。
10.如權利要求9所述的木材型加強輕型復合板，其特征在于最外層的粘結層的外側 表面上還設有彩色水泥層，所述彩色水泥層的外表面為光潔表面。
全文摘要
本發明涉及一種木材型加強輕型復合板，包括芯板和分別位于所述芯板兩側的兩個側板，所述各側板均與所述芯板粘結成一體，其中至多一個側板采用單層結構，至少一個側板采用多層結構，所述采用單層結構的側板設有一個粘結層，所述采用多層結構的側板包括多個粘結層，相鄰的所述粘結層之間設有加強層，所述加強層的兩側分別與所述相鄰粘結層粘結成一體，所述加強層采用網、織物或無紡布，所述粘結層由混合料漿固化而成，所述混合料漿的原料中至少包含鎂質粘結物料100質量份，農業廢棄物100-800質量份，所述鎂質粘結物料由氧化鎂和鎂鹽組成。本發明主要可以用作各種建筑板材、工業板材及日常生活板材，實現了農業廢棄物的有效利用。
文檔編號B32B7/12GK101947869SQ2010102864
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者苗冠強 申請人:苗冠強