專利名稱:防水防火建筑材料的制作方法
本發(fā)明涉及一類防水防火的建筑材料，其基于由鎂氧水泥、一種或多種吸收性材料、木素磺酸鹽、具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽、水以及一種或多種添加物組成的組合體。本發(fā)明亦涉及生產(chǎn)這些材料的方法。
一百年來，鎂氧水泥或者索瑞耳膠結(jié)料，已為人們所公知。這種膠結(jié)料優(yōu)于波特蘭水泥就在于它能更迅速地固化且越變越堅(jiān)硬。另一方面，由于鎂氧水泥是稍溶于水，則造成由鎂氧水泥制成的產(chǎn)品其防水性能降低。然而，按照挪威專利NO-PS 151035所公開的，在添加按重量計(jì)為0.5-2%的硅酸乙酯之后，由鎂氧水泥制成的產(chǎn)品的防水性能可以大大的得到改進(jìn)。
由主要包含木質(zhì)纖維、無機(jī)填料、細(xì)分散的輕燒氧化鎂(MgO)及氯化鎂的水溶液組成的混合物，通過熱壓、固化而制成板狀或帶狀的建筑材料，及其生產(chǎn)方法，已敘述在挪威專利NO-PS 141889中。按照NO-141889所敘述的建筑材料制品，其特征在于，所述固化的混合物具有(a)氧化鎂與木質(zhì)纖維的比例按重量計(jì)為1∶3至1∶4，(b)氯化鎂與木質(zhì)纖維的比例按重量計(jì)為1∶9至1∶12，(c)不具化學(xué)活性二氧化硅的含量為木質(zhì)纖維的含量的2-15%，(d)基于木質(zhì)纖維含量計(jì)，可能高達(dá)5%的、最好為2-4%的水玻璃。
按照挪威專利NO-PS141889的工藝程序，其特征在于，包括30-40重量份的細(xì)分散的輕燒氧化鎂與其重量為3-4倍的且主要包含最大長度為20mm碎木塊的木質(zhì)纖維填料，2-8重量份惰性二氧化硅，至少為一種包含9-12重量份氯化鎂的水溶液及30-60重量份的水進(jìn)行混合，還可混合1-5重量份的水玻璃，并在15-50巴的壓力及120-220℃的溫度下使形成的混合物在3-20分鐘時(shí)間內(nèi)固化。按照NO-PS141889敘述的方法，可用擠壓法生產(chǎn)成連續(xù)的木質(zhì)纖維板，或可用平壓法制成一塊塊的木質(zhì)纖維板。
按照NO-PS141889制造的木質(zhì)纖維板，聲稱尺寸穩(wěn)定并且“已顯示，甚至在長時(shí)間浸泡在水中后未發(fā)現(xiàn)有顯著的膨脹現(xiàn)象”(見NO-PS141889，第7頁第1-4行)。
本發(fā)明涉及防水防火建筑材料，其特征在于，該材料具有成型及固化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)則包含一種或多種具吸收性能的組份、鎂氧水泥、一種或多種木素磺酸鹽、具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽還可加一種或多種無機(jī)添加物(填料)及可加硅酸乙酯所組成的分層的組合體材料。因此，最終的產(chǎn)品包含著兩個(gè)粘合體系，一個(gè)體系包含防水的鎂氧水泥，木素磺酸鹽、最好為木素磺酸鎂，而另一個(gè)體系包含該具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽及可加氧化鎂的反應(yīng)產(chǎn)物。
本發(fā)明也涉及生產(chǎn)上述建筑材料的方法，其特征在于，該方法是首先將一種或多種具吸收性能的材料與在堿性硅酸鹽中的活性二氧化硅分散體進(jìn)行完全的混合，還可與硅酸乙酯混合，然后與氧化鎂及無機(jī)填料混合，隨后再將在其中也分散了無機(jī)填料的、包含木素磺酸鹽的鎂鹽落液混合，此過程完成后，形成了最終組合物，并將之在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟葪l件下固化，直到混合物中的自由水結(jié)合成水合物后，再將所獲材料成型并硬化，以形成所需的建筑材料。
關(guān)于本發(fā)明的新的且必不可少的特點(diǎn)在于，最終產(chǎn)品是由兩個(gè)粘合體系的組合體所構(gòu)成的。其中之一，體系A(chǔ)包含防水的鎂氧水泥與木素磺酸鹽，而另一體系B則包含具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽以及還可加氧化鎂間的反應(yīng)產(chǎn)物。由于最終產(chǎn)品具分層結(jié)構(gòu)，則兩粘合體系在固化初期是彼此分開的;在此期間，它們彼此間是不相容的，因此，推定它們的固化反應(yīng)是彼此獨(dú)立進(jìn)行的。
體系A(chǔ)具有良好的早期強(qiáng)度及短的壓制時(shí)間，并顯示高的防水防火性能。
體系B在一個(gè)較長的時(shí)間間隔內(nèi)逐漸形成并提高強(qiáng)度，同時(shí)也具有防水防火的有益效應(yīng)。此外，與體系A(chǔ)配合使用的木素磺酸鹽也有提高強(qiáng)度與防水性能的作用，特別是當(dāng)具吸收性能的基底材料包含木質(zhì)纖維時(shí)，尤其如此。
短的壓制時(shí)間對(duì)工業(yè)生產(chǎn)來說是特別重要的問題。按照本發(fā)明，在溫度為150-175℃之間時(shí)，其固化時(shí)間是在2分鐘的范圍。
以美國專利第2，466，145號(hào)中敘述的索瑞耳膠結(jié)料作為對(duì)比，顯然索瑞耳膠結(jié)料需要較長的固化時(shí)間。通常用索瑞再結(jié)合的木質(zhì)纖維體系所需固化時(shí)間高達(dá)20分鐘。
本發(fā)明的一個(gè)重要特征在于分層添加反應(yīng)的組分。作為對(duì)比的美國專利第1，175，427號(hào)指出不同的成分是如何進(jìn)行混合是無關(guān)重要的。與它相反，由于兩粘合體系的本質(zhì)，本發(fā)明的分層概念是必需的。
按照本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方案要求將具吸收性能組分盡可能地用堿性硅酸鹽(水玻璃)中活性二氧化硅的分散體的連續(xù)層進(jìn)行覆蓋。通過后加上的氧化鎂面層或涂層而使上述面層變成不水溶性。在此之后，將氯化鎂或硫酸鹽溶液與可能含有分散了的無機(jī)填加材料的木素磺酸鹽一起加入。在高壓下，具吸收性能的材料與粘合材料被壓實(shí)，并且在高溫下，從混合物中將自由水移走并以結(jié)晶水的形式將之貯存，而形成鎂氧水泥水合物。
當(dāng)將產(chǎn)品中的堿性硅酸鹽暴露于高溫如火焰中時(shí)，產(chǎn)品中的堿性硅酸鹽膨脹并有助于截?cái)嗫諝?氧氣)的供應(yīng)。在這些的條件下，鎂氧水泥能在很廣的溫度范圍內(nèi)釋放出水，如此以來便可限制溫度的升高及熄滅火焰。木素磺酸鹽起著鎂氧水泥結(jié)構(gòu)與作為基底材料的木質(zhì)纖維的纖維素間的橋梁作用，其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于，它令人驚奇地改進(jìn)了防水性能。在所使用的無機(jī)填料中，白云石特別令人感興趣，因?yàn)樗茉谥鸬臈l件下釋放出氣體二氧化碳。
下述實(shí)例說明，按照本發(fā)明的方法制造出來的建筑材料具有高的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，在水中浸泡只稍少膨脹且具有低的吸水性能，同時(shí)有良好的防火性能。下述組合物是按照指明的順序及比例進(jìn)行混合。
實(shí)例1(樣品989-28).實(shí)驗(yàn)室中制造。
1.粗木質(zhì)纖維 18.9%2.細(xì)木質(zhì)纖維 16.7%3.29.8%的活性二氧化硅分散在 5.1%水玻璃中 4.7%4.活性二氧化硅(“Micropoz”) 5.6%5.預(yù)混合料，包含 10.4%
6.白云石 5.6%7.重復(fù)利用的表面磨料 7.0%8.氧化鎂 15.6%9.5中的預(yù)混合料 10.4%100.0%壓制時(shí)間2.2分鐘壓制溫度160/170℃
實(shí)例2(樣品989-14).實(shí)驗(yàn)室中制造。
1.粗木質(zhì)纖維 20.8%2.細(xì)木質(zhì)纖維 18.4%3.水玻璃 5.2%3.活性二氧化硅29.8%分散體 4.7%4.白云石 6.1%4.活性二氧化硅(“Micropoz”) 6.1%5.氧化鎂 17.2%6.預(yù)混合料，包含 21.5%
100.0%壓制時(shí)間2.2分鐘壓制溫度160/170℃
實(shí)例3(樣品989).大規(guī)模試驗(yàn)。
100.0%壓制時(shí)間2.5分鐘壓制溫度163/170℃實(shí)例4(樣品498).大規(guī)模試驗(yàn)。
7.硅酸乙酯 0.5%8.33%氯化鎂溶液 18.5%100.0%壓制時(shí)間3分鐘壓制溫度120/136℃
實(shí)例5(樣品989-60).實(shí)驗(yàn)室中制造。
1.粗木質(zhì)纖維 18.7%2.預(yù)混合料，包含 19.9%25.9%水7.4%木素磺酸鹽(鈣)30.3% MgCl2·6H2O36.4%活性二氧化硅(“Micropoz”)3.細(xì)木質(zhì)纖維 16.5%4.重復(fù)利用的表面磨料 6.1%5.氧化鎂 15.4%6.2中的預(yù)混合料 19.9%7.水玻璃 3.5%100.0%壓制時(shí)間2.2分鐘壓制溫度170/170℃對(duì)完全固化的建筑材料板進(jìn)行下列性能測定彎曲強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度在水中浸泡2小時(shí)及24小時(shí)后，膨脹率%及吸水率%的測定。并按照挪威測試規(guī)范程序NS3903及NT火004進(jìn)一步對(duì)建筑材料板進(jìn)行防火性能的測定。
在特隆赫姆(Trondheim)SINTEF防火技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的試驗(yàn)所得的燃燒氣體溫度曲線及煙密度曲線作為參考。
試驗(yàn)結(jié)果實(shí)例號(hào) 1 2 3 4 5彎曲強(qiáng)度，兆帕， 9.0 11.5 12.5 8.1 10.45個(gè)樣品的平均值橫向拉伸強(qiáng)度，兆帕， 0.51 0.54 0.52 0.45 0.515個(gè)樣品的平均值在水中的膨脹率，2小時(shí)后，% 2.0 5.2 3.9 4.7 4.13個(gè)樣品的平均值在水中的膨脹率24小時(shí)后，% 7.1 11.7 12.6 12.7 10.83個(gè)樣品的平均值吸水率2小時(shí)后，% 9.0 16.0 16.0 14.1 9.73個(gè)樣品的平均值吸水率24小時(shí)后，% 23.7 32.0 33.0 34.2 26.43個(gè)樣品的平均值防火試驗(yàn)NS3903及NT火004極限K1/IN1極限曲線1下 是 是 是 是 是
權(quán)利要求
1.防水防火的建筑材料，其特征在于，該材料組合體是呈層結(jié)構(gòu)，然后成型并硬化，所述組合體包含一種或多種具吸收性能的組分、鎂氧水泥、一種或多種木素磺酸鹽、具化學(xué)活性二氧化硅，堿性硅酸鹽，還可包含一種或多種填料添加物及可包含硅酸乙酯，從而使最終產(chǎn)品包含兩個(gè)粘合體系，其中一個(gè)體系包含防水的鎂氧水泥與木素磺酸鹽，而另一個(gè)體系則包含具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽及還可包含氧化鎂間的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.按照權(quán)利要求
1所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含按重量計(jì)為10至70%的具吸收性能的材料。
3.按照權(quán)利要求
1至2所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含10至70%鎂氧水泥。
4.按照權(quán)利要求
1至3所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含按重量計(jì)為0.1至15%的木素磺酸鹽。
5.按照權(quán)利要求
1至4所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含1至15%的具化學(xué)活性二氧化硅。
6.按照權(quán)利要求
1至5所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含1至25%堿性硅酸鹽。
7.按照權(quán)利要求
1至6所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含0至5%硅酸乙酯。
8.按照權(quán)利要求
1至7所述的建筑材料，其特征在于，該材料包含0至30%無機(jī)填料添加物。
9.按照權(quán)利要求
1至8所述的建筑材料，其特征在于，該材料所含的吸收性組分是由纖維素纖維、木質(zhì)纖維、珠光巖、飛灰、礦棉、玻璃棉、硅藻土或者這些單質(zhì)組分的兩種或多種混合物組成的。
10.按照權(quán)利要求
1至9所述建筑材料，其特征在于，該材料所含的鎂氧水泥是由氯氧化鎂水合物、含氧硫酸鎂水合物或這些含氧鹽水合物的混合物組成的。
11.按照權(quán)利要求
1至10所述的建筑材料，其特征在于，該材料所含木素磺酸鹽組分是由木素磺酸鹽的鈣鹽或鎂鹽，或它們的組合物，或可轉(zhuǎn)化成鎂鹽的其它木素磺酸鹽類組成的。
12.按照權(quán)利要求
1至11所述的建筑材料，其特征在于，該材料所含的細(xì)磨的二氧化硅組分是由具化學(xué)活性二氧化硅組成的。
13.按照權(quán)利要求
1至12所述的建筑材料，其特征在于，該材料所含堿性硅酸鹽是由硅酸鈉水玻璃或硅酸鉀水玻璃、或這些水玻璃的混合物組成的。
14.按照權(quán)利要求
1至13所述建筑材料，其特征在于，該材料所含無機(jī)填料添加物是由白云石或長石、或其組合物組成的。
15.生產(chǎn)按照權(quán)利要求
1至14所述建筑材料的方法，其特征在于，將包含一種或多種吸收性材料、氧化鎂、木素磺酸鹽、一種鎂鹽、水、堿性硅酸鹽、活性二氧化硅及還可包含硅酸乙酯及無機(jī)填料添加物進(jìn)行完全的混合，然后將完成的組合物成型，并在高壓與高溫下固化，直至混合物中的自由水轉(zhuǎn)化成水合物，并把材料成型與硬化成所需的建筑材料。
16.按照權(quán)利要求
15所述的方法，其特征在于，該方法包括將預(yù)先混合的、包含吸收性材料、氯化鎂水溶液，還可包含硫酸鎂、及一種木素磺酸鹽進(jìn)行完全的混合，并在這預(yù)混合料中添加氧化鎂，及最后加入無機(jī)填料添加物，在此之后，將生成的混合物在高溫高壓下，壓制成型，直到其中的自由水結(jié)合成水合物，且把材料轉(zhuǎn)改成所需要的建筑制品為止。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種防水防火建筑材料，它包括一種或多種吸收性組分、鎂氧水泥、具化學(xué)活性二氧化硅、堿性硅酸鹽、一種或幾種無機(jī)填料、一種或幾種木素磺酸鹽、最后為硅酸乙酯經(jīng)分層、成型及硬化的組合體，由此產(chǎn)生的最終產(chǎn)品是由兩個(gè)粘合體系構(gòu)成的，其中之一包含活性二氧化硅、堿性硅酸鹽、氧化鎂，而另一個(gè)則由鎂氧化泥與一種木素磺酸鹽組成。還涉及其生產(chǎn)方法，其特征為形成兩個(gè)粘合體系及具有很短的壓制時(shí)間。
文檔編號(hào)C04B9/02GK87100146SQ87100146
公開日1987年8月19日 申請日期1987年1月10日
發(fā)明者約漢尼斯·G·伯格, 羅伯特·史密斯·約翰森 申請人:挪威普羅科公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan