专利名称：一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板及其加工方法
技术领域：
本发明涉及一种利用剑麻叶片及剑麻纤维和改性废旧通用塑料制备的建筑模板及其加工方法。
背景技术：
众所周知，建筑模板是建筑行业用量很大也必不可少的一个辅助工具，随着高层建筑的发展，现浇混凝土结构工程量日益增多，建筑模板的使用量也越来越大，据测算，每平方米的建筑面积一般平均都得需用约2.65平方米的建筑模板。建筑模板的大量使用，促进了模板技术的快速发展，模板工程设计和施工技术水平不断完善，品种规格迅速增加。目前主要有以下几种(1)木胶合板模板。它具有板面大，拼缝少，梁柱等节点处理方便等优点，但使用寿命短，周转次数少，分摊成本很高，并且浪费了大量宝贵的木材资源，与产业政策相违背。
(2)竹胶合板模板。具有强度高、刚度好、吸水率低、膨胀系数小等优点，但如直接使用，仍需大量的木仿作支撑，散支散拆效率低、浪费大，本质上仍是一种“材料”，而非“工具”。
(3)大型钢模板。它有两种一种是在组合小钢模的基础上加宽、加长、加厚而成，仍用U型卡连接；另一种是用槽钢等型材制成框架后再焊上钢板而成，一般用螺栓连接。大型钢模板具有板面大，拼缝少，刚度好，寿命长等优点，最大的缺点是笨重，装拆及搬运需机械配合，一般只适合在机械装备良好的大型工程使用。
(4)钢框竹胶合板模板(简称钢竹模板)。该模板体系是将高强覆膜竹胶合板镶在特制的钢框里，分别以槽钢和角钢作为模板的主肋和次肋，从而充分发挥了钢框和竹胶合板的优点，使两者结合后相得益彰，既克服了大型钢模板笨重的缺点，又具有竹胶合板的所有优点，并且使竹胶合板的使用寿命大大延长。
由于在拼装或拆卸模板时，浪费和损坏量较高，一般只能重复用两三次，故现实的建筑工程中，对竹、木等自然资源的消耗量极为惊人；若使用钢制模板，其拼装拆卸也非常麻烦，在大型建筑工程项目中，存放也非常不方便；目前，国内外使用的模板结构和材料都有很大发展，但在模板上打孔问题始终得不到较好的解决，模板打孔后受到损坏，尤其是竹模板、胶合板模板，使用时由于浇砼中水泥浆的浸蚀，模板容易变型，模板与对拉螺栓缝隙被水泥浆注满，拆模时，对拉螺栓产生很大抗力，模板面破坏较快，无法达到设计的使用次数，且平整度不好、容易开裂、使用寿命短，急待加以改进。
随着塑料加工业的发展，目前市场上也出现了利用废旧塑料和木材、竹材复合制成的木塑模板和竹塑模板，如专利CN1486841A、CN1584257A等，这种木塑模板和竹塑模板一方面解决了废旧塑料的回收再利用问题，同时也解决了常规模板容易变型，模板与对拉螺栓缝隙被水泥浆注满，拆模时模板面破坏较快，平整度不好，使用寿命短等方面的问题，具有良好的应用前景。
目前市场上出现的利用废旧塑料生产的建筑模板在生产上和使用中主要存在下列问题(1)由于木片、竹片这类材料本身与塑料之间没有亲和力，同时，为保证模板的物理机械性能，木片或竹片在排布时又要求紧密，塑料材料很难穿过这些木片或竹片形成“铆钉”效应，这造成生产的竹塑、木塑模板容易开裂；(2)木片、竹片对制成的建筑模板的增强作用都存在方向性，只有通过一定的排列方式才能使模板的受力达到各向同性，因此木片、竹片排布对制成的建筑模板性能有很大的影响，同时对整个加工过程来说非常复杂繁琐；(3)木片、竹片本身“脆性”较大，制成的建筑模板基本不具备弯曲性能，不能经过二次成型加工制成特殊形状的建筑模板。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种剑麻叶片及其纤维增强废旧通用塑料的建筑模板及其制造方法。其技术解决方案是建筑模板是由塑料基材、剑麻织物和干态剑麻叶片组成的层状物，塑料基材、剑麻织物和干态剑麻叶片按层次排放、经热压成型形成整体，其中剑麻织物和干态剑麻叶片为层状物的增强层。
塑料基材由废旧塑料和填充物混合而成，其中废旧塑料与填充物的重量百分比为80-90％∶10-20％废旧塑料可以是PVC、PP、PE的废弃物。
填充料的材料可以是木粉、谷壳粉、剑麻麻粒、碳酸钙，粉体粒径为0.1-200微米。
剑麻织物为机织物，其经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米。
干态剑麻叶片上有均匀分布的小孔。
可根据用途需要单独选用剑麻织物或干态剑麻叶片作为建筑模板的增强层。
采用下述步骤加工A、剑麻织物的制作a、将剑麻纤维精干麻采用传统加工工艺制成剑麻纱线，再将纱线在织机上编织成经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米的织物，b、将织好的剑麻织物在100℃、5-15％的氢氧化钠水溶液中煮漂30-60分钟，甩干，再放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃条件下烘干，织物含水率控制在1％以下，B、干态剑麻叶片的制作a、将采摘的剑麻叶片在沸水中煮5-10分钟，然后在热压机上在120℃、1-2MPa条件下热压干燥制成干态叶片，再将叶片裁剪到规定长度，然后在叶片上打上均匀分布的小孔，b、再将将经a所处理的叶片放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃下烘干，含水率控制在1％以下，C、塑料材料制备a、将废旧塑料先筛选分类并去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒，b、将废旧塑料颗粒与填充料按重量百分比为80-90％∶10-20％的比例一起喂入密炼机，在140-180℃下密炼10-40分钟，经三辊机在150-180℃压延塑化制成厚度为1-3毫米的薄片，D、模板热压成型在层压机上，将制备好的塑料薄片、剑麻织物与干态剑麻叶片按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在160-220℃、5-7MPa下层压20-40分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性废旧通用塑料建筑模板。
所采用的偶联剂为硅烷类复合偶联剂，溶液浓度为5-20％。
由于采用了本发明的技术方案，生产的建筑模板在各项物理指标达到要求外，还具有防水性好，耐腐蚀性强，不易开裂，平整度好，重复使用次数多，使用寿命长等优点，且原材料主要用废塑料回收再利用，降低了生产及建筑成本。同时，由于剑麻是一种多年生，高产稳产的经济作物，在我国广东、海南、福建等省均有种植，具有很高的产量。剑麻纤维具有纤维长，色泽洁白、质地坚韧、富于弹性、拉力强，耐磨擦，耐海水腐蚀等特点，是一种优良的复合材料的增强材料，并且剑麻织物和干态剑麻叶片均为柔性材料，因此加工的建筑模板可采用二次成型加工制成特殊形状的模板，可大大拓展废旧所料制备的建筑模板的应用领域。
图1是采用剑麻织物和干态剑麻叶片共同增强的建筑模板图2是仅采用剑麻织物增强的建筑模板图3是仅采用干态剑麻叶片增强的建筑模板具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的作进一步详细描述，见附图。
本发明就是利用剑麻纤维在制成织物后，可在各个方向均匀受力，剑麻织物和干态剑麻叶片均具有强力高、耐磨性好、耐腐蚀性好、柔韧性好等方面的优点，制成塑料基材1与剑麻织物2、干态剑麻叶片3所构成的建筑模板，该建筑模板是由塑料基材1、剑麻织物2和干态剑麻叶片3组成的层状物，塑料基材1、剑麻织物2和干态剑麻叶片3按层次排放、经热压成型形成整体，其中剑麻织物2和干态剑麻叶片3为层状物的增强层。塑料基材1由废旧塑料和填充物混合而成，其中废旧塑料与填充物的重量百分比为80-90％∶10-20％。废旧塑料可以是PVC、PP、PE的废弃物。填充料的材料可以是木粉、谷壳粉、剑麻麻粒、碳酸钙，粉体粒径为0.1-200微米。剑麻织物2为机织物，其经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米。干态剑麻叶片3上有均匀分布的小孔。并可根据用途需要单独选用剑麻织物2或干态剑麻叶片3作为建筑模板的增强层。
该建筑模板可采用下列工艺过程加工1、剑麻织物的制作(1)、将剑麻纤维精干麻采用传统加工工艺制成剑麻纱线，再将纱线在织机上编织成经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米的织物。在剑麻纱线和剑麻织物组织设计时，要充分考虑塑料与织物甚至纤维的结合性能，所以设计的剑麻纱线较细，且捻度较小，纱线比较蓬松，有利于塑料向纱线内部渗透，提高二者的结合强度；织物经纬密度设计的较小，有利于塑料穿过织物形成“铆钉”效应，提高二者的结合强力，平纹组织的织物受力时各向同性性能最好。
(2)、将织好的剑麻织物在100℃、5-15％的氢氧化钠水溶液中煮漂30-60分钟，甩干，再放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃下烘干，织物含水率控制在1％以下。氢氧化钠水煮的目的是去除纤维表面残留的蜡质和生产中添加的各种添加剂，偶联剂可采用硅烷类复合偶联剂，溶液浓度为5-20％，以提高剑麻纤维与塑料之间的亲和性能，提高二者之间的界面性能。
2、干态剑麻叶片的制作(1)、将采摘的剑麻叶片在沸水中煮5-10分钟，然后在热压机上在120℃、1-2MPa条件下热压干燥制成干态叶片，再将叶片裁剪到规定长度，然后在叶片上打上均匀分布的小孔。干态剑麻叶片的加工及其性能参见本人的专利CN1137806C，加入干态剑麻叶片的目的是进一步所加工的建筑模板提高抗弯曲性能，在叶片上打孔的目的是提高其与塑料的结合性能，由于叶片中剑麻纤维很长，故打孔并不会象木片、竹片一样损害其物理机械性能。
(2)、再将叶片放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃下烘干，含水率控制在1％以下；偶联剂可采用硅烷类复合偶联剂，溶液浓度为5-20％，以提高干态剑麻叶片与塑料之间的亲和性能，提高二者之间的界面性能。
3、塑料材料制备(1)、将废旧塑料先筛选分类并去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒；(2)、将废旧塑料颗粒与填充料按一起喂入密炼机，在140-180℃下密炼10-40分钟，经三辊机在150-180℃压延塑化制成厚度为1-3毫米的薄片。填充料的加入主要有两个目的(1)降低模板成本，(2)减轻模板重量。由于废旧塑料本身已含有一定量的非塑料类填充材料，因此为保证塑料在生产中的流变性能及制成模板的强度，在本发明技术方案中添加的填充料的重量百分比占基材重量(填充料重量加废旧塑料重量)的10％-20％，4、模板热压成型在层压机上，将制备好的塑料薄片、剑麻织物与干态剑麻叶片按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在160-220℃、5-7MPa下层压20-40分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性废旧通用塑料建筑模板。
虽然剑麻织物和干态剑麻叶片均作为建筑模板的增强层，对提高整个建筑模板物理机械性能起到作用，但由于二者自身性能上存在一定的差异，二者在本实施方案的建筑模板中的作用也有一定的差异剑麻织物在模板中主要起到均匀分散应力，提高材料的抗冲击性能和结构的稳定性；干态剑麻叶片由于有一定的刚度，对提高模板的抗弯曲性能起到更大的作用。因此，同时采用剑麻织物和干态剑麻叶片作为增强材料，可获得性能优越的建筑模板；但对于不同要求的建筑模板，也可单纯使用剑麻织物或干态剑麻叶片作为增强材料。
由于剑麻织物和干态剑麻叶片均具有较好的柔韧性，故对制成的模板可进行二次成型加工，制成特殊形状的建筑模板。
实施例1、废旧PVC基剑麻织物与剑麻叶片增强建筑模板(采用两层剑麻织物2和两层干态剑麻叶片3作为增强材料，两层剑麻叶片垂直排布，以废旧PVC作为基材1，以木粉作为填充物制成的建筑模板，如图1所示)(1)将剑麻纤维精干麻采用传统加工工艺制成细度为0.2千克/千米，捻度为80捻/米的剑麻纱线，再织成经密为10根/10厘米，纬密为10根/10厘米平纹组织织物，织物幅宽为1.5米。将织好的剑麻织物2在温度100℃、浓度为10％的氢氧化钠水溶液中煮漂30分钟，甩干，再放入浓度为5％KH550偶联剂溶液中浸泡30分钟，甩干后在120℃下烘干，织物含水率控制在1％以下。
(2)将采摘的剑麻叶片在沸水中煮10分钟，然后在热压机上在120℃、1.5MPa条件下热压干燥制成干态叶片3，再将叶片裁剪成长度为50厘米，然后打上0.5*0.5厘米的孔，孔与孔间距为1厘米。再将叶片放入浓度为10％KH550偶联剂溶液中浸泡60分钟，甩干后在120℃下烘干，含水率控制在1％以下。
(3)将从废品收购站回收的废旧PVC材料去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒；将重量比为15％的木粉与废旧塑料颗粒一起喂入密炼机，在150℃下密炼30分钟，经三辊机在180℃下压延塑化制成厚度为3毫米的薄片；(4)在层压机上，将制备好的塑料薄片、剑麻织物2与干态剑麻叶片3按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在200℃、6MPa下层压30分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性PVC建筑模板。
该模板标准样板的拉断强度46MPa，耐冲击强度为52KJ.M-2，抗弯强度为43MPa。
实施例2、废旧PE基剑麻织物增强建筑模板(采用两层剑麻织物2作为增强层，以废旧PE作为基层1，以谷壳粉作为填充物制成的建筑模板，如图2所示)(1)将剑麻纤维精干麻采用传统加工工艺制成细度为0.5千克/千米，捻度为60捻/米的剑麻纱线，再织成经密为20根/10厘米，纬密为20根/10厘米平纹组织织物，织物幅宽为1.5米。将织好的剑麻织物2在温度100℃、浓度为10％的氢氧化钠水溶液中煮漂30分钟，甩干，再放入浓度为15％KH550偶联剂溶液中浸泡30分钟，甩干后在120℃下烘干，织物含水率控制在1％以下。
(2)将从废品收购站回收的废旧PVC材料去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒；将重量比为10％的谷壳粉与废旧塑料颗粒一起喂入密炼机，在170℃下密炼20分钟，经三辊机在180℃下压延塑化制成厚度为3毫米的薄片；(3)在层压机上，将制备好的塑料薄片、剑麻织物2按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在200℃、6MPa下层压30分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性PVC建筑模板。
该模板标准样板的拉断强度42MPa，耐冲击强度为50KJ.M-2，抗弯强度为32MPa。
实施例3、废旧PVC基剑麻叶片增强建筑模板(采用两层剑麻叶片3作为增强层，两层剑麻叶片垂直排列，以废旧PVC作为基层1，以碳酸钙粉末为填充物制成的建筑模板，如图3所示)(1)将采摘的剑麻叶片在沸水中煮10分钟，然后在热压机上在120℃、1.5MPa条件下热压干燥制成干态叶片，再将叶片裁剪成长度为50厘米，然后打上0.5*0.5厘米的孔，孔与孔间距为1厘米。再将叶片放入浓度为20％KH560偶联剂溶液中浸泡60分钟，甩干后在120℃下烘干，含水率控制在1％以下。
(2)将从废品收购站回收的废旧PVC材料去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒；将重量比为20％的碳酸钙与废旧塑料颗粒一起喂入密炼机在，180℃下密炼40分钟，经三辊机在180℃下压延塑化制成厚度为3毫米的薄片；
(3)在层压机上，将制备好的塑料薄片、干态剑麻叶片3按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在220℃、7MPa下层压30分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性PVC建筑模板。
该模板标准样板的拉断强度36MPa，耐冲击强度为31KJ.M-2，抗弯强度为43MPa。
权利要求
1.一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于建筑模板是由塑料基材(1)、剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)组成的层状物，塑料基材(1)、剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)按层次排放、经热压成型形成整体，其中剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)为层状物的增强层。
2.根据权利要求1所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于塑料基材(1)由废旧塑料和填充物混合而成，其中废旧塑料与填充物的重量百分比为80-90％∶10-20％。
3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于废旧塑料可以是PVC、PP、PE的废弃物。
4.根据权利要求1和权利要求2所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于填充料的材料可以是木粉、谷壳粉、剑麻麻粒、碳酸钙，粉体粒径为0.1-200微米。
5.根据权利要求1所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于剑麻织物(2)为机织物，其经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米。
6.根据权利要求1所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于干态剑麻叶片(3)上有均匀分布的小孔。
7.根据权利要求1所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板，其特征在于可根据用途需要单独选用剑麻织物或干态剑麻叶片作为建筑模板的增强层。
8.一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板的加工方法，其特征在于采用下述步骤加工A、剑麻织物的制作a、将剑麻纤维精干麻采用传统加工工艺制成剑麻纱线，再将纱线在织机上编织成经密为5-30根/10厘米，纬密为5-30根/10厘米的织物，b、将织好的剑麻织物在100℃、5-15％的氢氧化钠水溶液中煮漂30-60分钟，甩干，再放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃条件下烘干，织物含水率控制在1％以下，B、干态剑麻叶片的制作a、将采摘的剑麻叶片在沸水中煮5-10分钟，然后在热压机上在120℃、1-2MPa条件下热压干燥制成干态叶片，再将叶片裁剪到规定长度，然后在叶片上打上均匀分布的小孔，b、再将将经a所处理的叶片放入偶联剂溶液中浸泡30-60分钟，甩干后在120℃下烘干，含水率控制在1％以下，C、塑料材料制备a、将废旧塑料先筛选分类并去除杂物，然后采用机械水洗净化，再经破碎机剪切破碎，制成颗粒，b、将废旧塑料颗粒与填充料按重量百分比为80-90％∶10-20％的比例一起喂入密炼机，在140-180℃下密炼10-40分钟，经三辊机在150-180℃压延塑化制成厚度为1-3毫米的薄片，D、模板热压成型在层压机上，将制备好的塑料薄片、剑麻织物与干态剑麻叶片按所需尺寸及间隙厚度叠层，然后在160-220℃、5-7MPa下层压20-40分钟，然后自然冷却，脱膜即制成天然剑麻纤维增强改性废旧通用塑料建筑模板。
9.根据权利要求8所述的一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板的加工方法，其特征在于所采用的偶联剂为硅烷类复合偶联剂，溶液浓度为5-20％。
全文摘要
本发明涉及一种再生塑料基剑麻纤维增强建筑模板及其加工方法。该模板由塑料基材(1)、剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)组成的层状物，塑料基材(1)、剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)按层次排放、经热压成型形成整体，剑麻织物(2)和干态剑麻叶片(3)为层状物的增强层。该建筑模板是通过废旧通用塑料经过分选、净化后破碎成细小颗粒，与填充材料一起经密炼制成一定规格的薄片，再在层压机上与干态剑麻叶片和剑麻纤维织物叠和热压制成。本发明的建筑模板强度高、耐腐蚀性好、耐雨水、表面光滑、施工方便、并且天然环保、能循环再生使用。本发明生产工艺路线简单，无污染，易于工业化生产，该模板能二次成型制成特殊形状的建筑模板。
文档编号C04B18/20GK1911854SQ20061002004
公开日2007年2月14日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年8月25日
发明者易长海, 徐卫林, 崔卫钢, 姚献民 申请人:武汉科技学院