专利名称：木质水泥板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种主要用于建筑的木质水泥板的制造方法。
背景技术：
在现有技术中，在水泥中混合了木片、刨花以及木质纸浆等木质增强材料的木质水泥板作为外墙材料或内墙材料等建筑板而提供。
作为上述木质水泥板的制造方法，有如下所述的干式法，该方法是在水泥等水泥类无机粉体中混合木质增强材料，接着在模板、传送板、平板等基板上散布该混合物形成底板，并在水分存在之下通过加热压实该底板使其一次硬化，然后将该一次硬化物脱模并进行高压蒸汽(autoclave)养护。
但是，在上述以往的干式法中，例如使用由落叶松、黄柳安木(Yellow-Lauan)等含有水泥硬化抑制物质即含有大量糖类之类的树种所组成的木质增强材料时，水泥类无机粉体一次硬化需要较长时间，如在短时间内脱模，则底板因水泥类无机粉体的硬化不良而发生回弹，从而将产生得不到所需形状的一次硬化物这样的问题。
但是，从木材资源的有效利用的观点来看，作为木质增强材料，优选利用因建筑物解体而产生的废旧木材，而所述废旧木材包括所述含有大量糖类的树种，仅将这样的树种挑选剔除是非常费事的。
再者，即使是同一树种，其芯材和边材的糖类含有量也不同，因而将产生一次硬化后到脱模的时间存在较大偏差的问题。
所以，人们期望一种木质水泥板的制造方法的实用化，该方法不问木质增强材料的树种或芯材和边材，均可以缩短一次硬化到脱模的时间且大致恒定。
另外，例如像粉煤灰那样的无机质骨料虽然廉价且在资源方面是有利的，但存在容易发生阻碍水泥硬化的问题。
在现有技术中，为促进水泥的硬化而使用氯化镁、氯化钙那样的碱土金属盐酸盐和水玻璃、或甲酸等，碱土金属盐酸盐因含有氯，所以存在污染环境的问题，而水玻璃或甲酸在单独使用时不能发挥显著的水泥硬化促进效果。
再者，作为水泥硬化促进剂，已经提出了使用钾矾、钠矾、铝矾之类的明矾的方案(如参照专利文献1～5)。
这些明矾可以单独地或组合数种使用，或与氟化物、铝酸钙、石膏、活性二氧化硅、碳酸碱金属盐、甲酸等一起使用。
专利文献1特开2000-16848号公报[权利要求书]专利文献2特开2001-261393号公报[权利要求1]专利文献3特开昭56-155050号公报[权利要求书]专利文献4特开平9-309754号公报[权利要求书]专利文献3特开昭55-113513号公报[权利要求书]但是，在上述以往的水泥硬化促进剂中，对于各种水泥硬化抑制物质不能期待表现出同等的效果，而且也不能保障其一次硬化强度和最终硬化强度都充分地高。
为发挥上述现有技术的水泥硬化促进剂的效果且消除不利的影响，可以不使用普通波特兰水泥(Portland cement)而使用大量含有C3A和石膏成份的特殊水泥，但这样的特殊水泥是价格昂贵的。
发明内容
作为解决上述现有技术的课题的方法，本发明提供一种木质水泥板的制造方法，其是在含有水泥类无机粉体和木质增强材料的混合物中添加由硫酸铝和硫酸钠组成的钠矾和硅酸钠而得到成形材料，将这样得到的成形材料散布在基板上形成底板，在水分存在之下加热压实该底板并使之一次硬化，然后对该一次硬化底板进行常温养护或高压蒸汽养护。
在上述钠矾中，硫酸铝和硫酸钠的比率设定在质量比为80∶20～50∶50的范围内，钠矾和硅酸钠的比率设定在质量比为25∶75～75∶25的范围内，且相对于100质量份的含有上述水泥类无机粉体和木质增强材料的上述混合物，上述钠矾和上述硅酸钠的混合硬化促进剂优选添加2.0～5.0质量份。
在该木质增强材料中也可以包括含有大量水泥硬化抑制物质的树种。另外，在上述制造方法中，通常该底板的一次硬化是与基板一起进行的，该常温养护或高压蒸汽养护是将一次硬化底板从基板上取下后进行的。
如上所述，硫酸铝主要对木质系的水泥硬化抑制物质具有抵抗性，所以作为木质增强材料，即便使用由含有大量水泥硬化抑制物质的树种所构成的材料，也迅速表现出较高的一次硬化强度，另外，硅酸钠主要对无机质类的水泥硬化抑制物质具有抵抗性，所以即便使用粉煤灰等廉价的、在资源方面不成问题的无机质骨料，也迅速表现出较高的一次硬化强度，而且硫酸钠使水泥的最终硬化强度得以提高，从而本发明可提供高强度的制品。
因此，在本发明中，作为木质增强材料的来源可选定广范围的树种，即便是由建筑物的解体等产生的废旧木材，也可以不加选择地供作木质增强材料的来源。
再者，在本发明中，也可使用粉煤灰等廉价的、在资源方面是有利的无机质骨料，而且即便使用这些木质增强材料或无机质骨料，进而即使使用廉价的普通波特兰水泥作为水泥类无机粉体，在本发明采用半干式制造方法时，一次硬化底板也迅速表现出硬度，因而可以大幅度缩短至脱模的时间，从而制得强度也较高的最终制品。
具体实施例方式
下面详细说明本发明。
本发明所使用的水泥类无机粉体，是指以硅酸钙为主成分的水硬性无机粉体，作为这样的无机粉体，例如有普通波特兰水泥、快硬水泥、或在波特兰水泥中混合了高炉矿渣的炉渣水泥、混合了粉煤灰的粉煤灰水泥、混合了火山灰或白土等硅石物质的硅石水泥、高铝水泥、高炉矿渣等。
本发明中能够使用普通波特兰水泥，所以制造工序能够简化，且能提供廉价制品。
作为本发明所使用的木质增强材料，有木粉、刨花、木片、木质纤维、木质纸浆以及木质纤维束等，在该木质增强材料中，也可以混合以竹纤维、麻纤维、甘蔗渣、稻壳、稻草等木质纤维素为主成分的材料。作为优选的木质增强材料，有宽为0.5～2.0mm、长为1～20mm、纵横尺寸比(长度/厚度)为20～30的木片和直径为0.1～2.0mm、长为2～35mm的分枝及/或弯曲及/或已屈曲的木质纤维束。上述木质增强材料换算成干透状态，相对于水泥类无机粉体，通常添加5～50重量％左右。
除了上述水泥类无机粉体和木质增强材料以外，在本发明中也可以添加骨料，特别是轻质骨料。作为上述骨料，例如可以使用硅砂、硅石粉末、硅藻土、白色砂质沉积层(sirasu)、云母、微硅粉(silica fume)、飞灰以及矿渣等。作为上述轻质骨料，可以使用红磷锰石(palaite)、Sirasu Balloon(商品名)、膨胀页岩、膨胀粘度、烧成硅藻土以及煤渣等。
上述骨料相对于混合物的总固体分，通常添加5～30重量％左右。
在本发明中，作为上述水泥类无机粉体的硬化促进剂，使用由硫酸铝和硫酸钠所组成的钠矾和硅酸钠。
在上述硬化促进剂中，钠矾中的硫酸铝和硫酸钠的比率是80∶20～50∶50质量比，优选设定为80∶20～70∶30质量比，钠矾和硅酸钠的比率是25∶75～75∶25质量比，优选的是30∶70～70∶30质量比，更优选设定为40∶60～60∶40质量比。
上述钠矾中的硫酸钠使水泥的最终硬化强度得以提高，上述硫酸铝主要对木质系的硬化抑制物质具有抵抗性，再者，添加在上述钠矾中的硅酸钠主要对无机质系的水泥硬化抑制物质具有抵抗性，因而同时使水泥的一次硬化强度得以提高。
上述本发明的混合硬化促进剂，通常是先将硫酸钠的水溶液和硫酸铝的水溶液混合以调制大约15质量％的钠矾水溶液，然后在此溶液中添加大约20质量％的硅酸钠水溶液并进行混合搅拌而调制。
上述硫酸铝、硫酸钠及硅酸钠的混合硬化促进剂，相对于100质量份的含有水泥类无机粉体和木质增强材料的混合物，通常添加2.0～5.0质量份，优选添加2.5～4.5质量份，更优选添加3.0～4.0质量份。
在上述组成中如有需要也可以进一步添加熟石灰、生石灰、石膏、硫酸镁、铝酸盐类、水玻璃等除硫酸铝、硫酸钠、硅酸钠以外的硬化促进剂和天然蜡、蜡、石蜡、表面活性剂、硅等防水剂以及疏水剂等。
也可以添加聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚酰胺等塑料粉碎物或纤维或该塑料发泡体的粉碎物，发泡聚苯乙烯空心颗粒、发泡聚乙烯空心颗粒、发泡聚丙烯空心颗粒等发泡塑料空心颗粒，窑业类壁板(siliding)、木片水泥板、纸浆水泥板等废旧建筑板的粉碎物。
为制造本发明的木质水泥板，可适用半干式制造方法，该方法通常在由混合了预定量的上述组成的混合物所组成的成形材料中加水并将水分含有率设定为30～50质量％，接着在模板、传送板、平板等基板上散布该成形材料并形成底板，然后将该底板与基板一起加热压实使其一次硬化。在上述加热压实工序中，所适用的温度通常是60～100℃，压实压力通常是2～5MPa。
上述一次硬化结束后，所得到的一次硬化底板经脱模后进行常温养护或高压蒸汽养护。本发明因为迅速表现出一次硬化底板的强度，因而能够大幅度缩短至脱模的时间。高压蒸汽养护时的养护条件，通常是湿度为85％RH或以上，温度为150～180℃，处理时间5～12小时。常温养护或高压蒸汽养护后，经过干燥工序再进行表面处理便成为制品。如将二次养护设定为高压蒸汽养护，就能抑制对本来保留有硫酸铝、硫酸钠、硅酸钠的木质水泥板的影响(因这些混合硬化促进剂的吸水、吸湿而引起的板的尺寸发生很大变化的问题)。
本发明的木质水泥板也可以设定为二层构造或三层构造。二层构造时，首先将混合有纤细粒径的木质增强材的成形材料散布在基板上，接着将混合有粗大粒径的木质增强材料的成形材料散布在其上面而形成二层构造的底板，加热压实该底板并通过混合有上述纤细粒径的木质增强材料的成形材料形成致密构造的表层部，通过混合有上述粗大粒径的木质增强材的成形材料形成粗结构的里层部。再者，三层构造时，进一步将混合有纤细粒径的木质增强材料的成形材料散布在其上面形成三层构造的底板，加热压实该底板并将由上述混合有粗大粒径的木质增强材料的成形材料所形成的层作为芯层部，将在其上面的由混合有上述纤细粒径的木质增强材料的成形材料所形成的层作为里层部。另外，形成三层构造时，也可以层叠二片上述二层构造的底板并加热压实。此时，该底板层叠成使由混合有粗大粒径的木质增强材料的成形材料所形成的层相互接触。
将表里层用成形材料A即如表1所示配比的混合物散布在基板上形成表层底板，接着将芯层用成形材料B即表1所示组成的混合物散布在该表层底板上形成芯层底板，再将上述成形材料A散布在该芯层底板上形成里层底板，这样，将所形成的三层底板和基板一起以3MPa的压实压力进行压实并在70℃的温度下一次养护6小时。
经过一次养护的一次硬化底板经脱模后在160～170℃的温度下进行7小时的高压蒸汽养护，使其最终硬化并成为具有三层构造的试料。
各试料的物性如表1所示。
表1
厚度膨润率以二次养护前后的厚度的测定结果为基础。
各试料中的硫酸铝和硫酸钠的质量比、钠矾和硅酸钠的质量比及混合硬化促进剂的添加量(质量份)如下实施例1-硫酸铝∶硫酸钠＝80∶20钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例2-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例3-硫酸铝∶硫酸钠＝50∶50钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例4-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝65∶35硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例5-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝35∶65硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例6-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为2.0质量份实施例7-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为5.0质量份比较例1-硫酸铝∶硫酸钠＝90∶10钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例2-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝10∶90
硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例3-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝90∶10硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例4-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为1.0质量份比较例5-氯化钙2.0质量份实施例1～7的试料是基于本发明的试料，与比较例5即添加2.0质量份的氯化钙代替本发明的混合硬化促进剂的现有技术示例相比较，其一次养护后的抗弯强度(一次硬化强度)及二次养护后的抗弯强度(最终硬化强度)都大致相同，而且厚度膨润率(回弹；Spring back)也较小。另一方面，钠矾中的硫酸铝的质量比大于80(90)的比较例1的试料，与实施例试料相比，其最终硬化强度低，且回弹也大一些，而钠矾的质量比小于25(10)的比较例2的试料，与实施例试料相比，其一次硬化强度和最终硬化强度都低，并且回弹也大。再者，硅酸钠的质量比小于25(10)的比较例3的试料，其最终硬化强度比实施例试料更低，并且回弹也较大，混合硬化促进剂的组成即便是在本发明的范围内，添加量小于2.0质量份(1.0质量份)的比较例4，其一次硬化强度和最终硬化强度都较低，并且回弹也大。
将表2所示配比的混合物散布在基板上形成底板，然后将该底板和基板一起以3MPa的压实压力进行压实并在70℃的温度下一次养护6小时，一次硬化底板经脱模后进行4天的自然养护来使其最终硬化而成为试料。各试料的物性如表2所示。
表2
厚度膨润率以二次养护前后的厚度的测定结果为基础。
各试料中的硫酸铝和硫酸钠的质量比、钠矾和硅酸钠的质量比及混合硬化促进剂的添加量(质量份)如下实施例8-硫酸铝∶硫酸钠＝80∶20钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例9-硫酸铝∶硫酸钠＝50∶50钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例10-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为2.0质量份实施例11-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为5.0质量份比较例6-硫酸铝∶硫酸钠＝90∶10钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例7-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝10∶90硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例8-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为1.0质量份比较例9-氯化钙2.0质量份本发明的实施例8～11，其一次硬化强度和最终硬化强度均与比较例9即使用了氯化钙的现有技术示例大致相同，并且回弹也较小。另一方面，钠矾中的硫酸钠的质量比小于20(10)的比较例6的试料，其最终硬化强度较低，钠矾的质量比小于25(10)的比较例7的试料，其最终硬化强度较低，并且回弹也大。再者，本发明的混合硬化促进剂的添加量小于2.0质量份(1.0质量份)的比较例8，其最终硬化强度较低，并且回弹也大。
使用表3所示配比的混合物即表里层用成形材料A和芯层用成形材料B，和实施例1～7同样地成为具有三层构造的试料。
各试料的物性如表3所示。
表3
厚度膨润率以二次养护前后的厚度的测定结果为基础。
各试料中的硫酸铝和硫酸钠的质量比、钠矾和硅酸钠的质量比及混合硬化促进剂的添加量(质量份)如下实施例12-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝50∶50硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例13-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝37.5∶62.5硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例14-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝25∶75硬化促进剂的添加量为3.5质量份实施例15-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝75∶25硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例10-硫酸铝∶硫酸钠＝75∶25钠矾∶硅酸钠＝100∶0硬化促进剂的添加量为3.5质量份比较例11-氯化钙2.0质量份本发明的实施例12～15的试料，与比较例11即使用了氯化钙作为硬化促进剂的现有技术示例相比，其一次硬化强度相当高，最终硬化强度也远远高于比较例11，而且回弹也远远小于比较例11。另外，没添加硅酸钠的比较例10的试料，其一次硬化强度和最终硬化强度比实施例的试料更低，并且回弹也大。
本发明即便使用普通波特兰水泥、及使用由含有大量水泥硬化抑制物质的树种所组成的木质增强材料，也能制得一次硬化强度和最终硬化强度都充分高的木质水泥板。
权利要求
1.一种木质水泥板的制造方法，其特征在于在含有水泥类无机粉体和木质增强材料的混合物中添加由硫酸铝和硫酸钠组成的钠矾和硅酸钠而得到成形材料，将这样得到的成形材料散布在基板上形成底板，在水分存在之下加热压实所述底板并使之一次硬化，然后对所述一次硬化底板进行常温养护或高压蒸汽养护。
2.如权利要求1所述的木质水泥板的制造方法，其中在所述钠矾中，硫酸铝和硫酸钠的比率设定在质量比为80∶20～50∶50的范围内，钠矾和硅酸钠的比率设定在质量比为25∶75～75∶25的范围内，且相对于100质量份的含有所述水泥类无机粉体和木质增强材料的所述混合物，所述钠矾和所述硅酸钠的混合硬化促进剂添加2.0～5.0质量份。
3.如权利要求1或2所述的木质水泥板的制造方法，其中在所述木质增强材料中，包括含有大量水泥硬化抑制物质的树种。
4.如权利要求1或2或3所述的木质水泥板的制造方法，其中所述底板的一次硬化与基板一起进行，所述常温养护或高压蒸汽养护是将一次硬化底板从基板上取下后进行的。
全文摘要
本发明提供了一种木质水泥板的制造方法，该方法即便使用由含有大量水泥硬化抑制物质的树种所组成的木质增强材料，也能使水泥硬化顺利进行。其特征在于在含有水泥类无机粉体和木质增强材料的混合物中，添加由硫酸铝和硫酸钠组成的钠矾和硅酸钠，将这样得到的成形材料散布在基板上形成底板，在水分存在之下加热压实所述底板并使之一次硬化，然后对所述一次硬化底板进行常温养护或高压蒸汽养护。上述钠矾中的硫酸铝和硅酸钠，可提高一次硬化强度，硫酸钠可提高最终硬化强度。
文档编号C04B28/02GK1704370SQ200510060079
公开日2005年12月7日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年6月3日
发明者朝仓文宏 申请人:日吉华株式会社