[发明专利]耐火木制复合材料，尤其墙板及上述材料的生产方法

说明书

本发明涉及耐火木制复合材料，尤其如墙板之类建筑板材，该复合材料主要含有一种木料组分如木片、木纤维、锯屑和/或木丝及一种粘结剂，并且本发明还涉及到制造该复合材料的工艺方法和所用的一种新水硬性粘结剂。

为了改进墙板的耐火、抗霉菌和抗白蚁等性能，在以木纤维、锯屑和木丝为基料的墙板中普遍使用的粘结剂主要是硅酸盐水泥、镁氧或镁石水泥和石膏。水泥粘结木制复合材料，如碎料板含有大约30-70%重量百分比的木纤维和碎木料，大致70%-30%重量百分比的无机粘结剂。粘结剂对工艺和产品的特性都起很大作用。

把经过多种予处理的木纤维与一种粘结剂，多种化学品和适量的水一起混合。在传送皮带或平板上形成一层或多层板料后，通常是接着用压机进行一次初级压制，然后在高温下再用主压机压制。压机的压力变化范围为5-40大气压，保持压制直到制品具有足够的强度脱模和运输。硅酸盐水泥粘结板的加压时间大致要8小时或更多而镁氧水泥达到脱模强度仅需10-15分钟。

压制以后贮藏，然后把板材修整、打光和包装。

用硅酸盐水泥粘结板材，压制时间长，接着的贮藏期也长，因此成本高并且经常给生产带来麻烦。

当硅酸盐水泥与适量的水混合时，有许多种化合物能很快对水泥的凝固和硬化发生作用。能加速水泥凝固的物质叫促凝剂，能延缓水化卮反应的叫缓凝剂。促凝剂主要包括碱金属和碱土金属盐酸盐、硫酸盐和硝酸盐等的简单速溶盐，它们能提高水相的离子浓度和水泥水化产物的溶解度。

缓凝剂包括速溶金属盐，这种盐与水泥中的石灰形成微溶或不溶的钙盐或者反应产物盖在水泥颗粒表面阻止了进一步水化。高分子量的可溶性有机物也有阻止水泥凝固作用。

最常用的硅酸盐水泥缓凝剂是碳氢化物，尤其是糖，当糖的浓度仅为水泥重量的万分之几时，就可以引起相当大的阻止水泥水化作用。

多种木料都含有许多可被离析的组分，这些组分对硅酸盐水泥的凝固具有强烈的缓凝作用。危害最大的组分是各种糖和淀粉、鞣酸、某些苯酚组分和半纤维素的分解产物。因此在生产水泥粘结木制复合材料中，只能选用上述各组分含量低的各种木料，或采用在不过多增加成本情况下可使上述组分减小到允许范围的木料。

特别是硬木中含有大量以戊糖形式存在的可离析的糖，所以一般不能采用硬木来制造以硅酸盐水泥作粘结剂的木制复合材料。

在硅酸盐水泥水化过程中，会释放出大量Ca（OH）₂，孔隙溶液（poresolution）的pH值约为12.5。在这样的pH值时，木料中的半纤维素分解成较小的单元，部分单元可以水溶，并使凝固时间延迟。

木材用于生产水泥粘结木制板材料的适用性可以这样测试，把予定量已知大小的木片与水泥和水一起混合形成浆料，在一个绝热计热器中测定硬化过程中的温度变化。按照这种方法就可以知道有关木料中可能的有害离析物，和任何缓凝作用的强度和严重性（W.Sandermann，R.Kohler，“关于水泥粘结木料的短期强度测试”，《木材研究》Bd18（1964）H12PP.53-59和W.Sandermann，U.V.Delm“化学因素对木料-水泥板强度特性的影响”，《木料和未处理的原材料》9H3（marz）1951pp.97-101）。按这种方法已对几百种不同木料做为制造水泥粘结碎料产品的适用性试验。木料种类不同则时间-温度曲线不同，而且在试验的温度变化和各种木料制成的水泥粘结板材的强度发展变化之间存在明显关系。

这个实验明确表明，软木总是比硬木具有更小的阻滞凝固时间作用。适用的木料如云杉、松树和枞树，反之象桦树和山毛榉则完全不适用，而橡树必须经过一定条件处理后才能使用。

即使是软木也能引起一定的阻滞凝固作用。按照常规应将木料彻底剥皮并在使用前在水下存放几个月。用此方法可以除去木料中一定量的有害成份使其对凝固时间的阻滞作用减弱。

另外使用一种所谓速凝水泥也能消除木料离析物的有害作用，这种速凝水泥是一种高C₃S（硅酸三钙）和C₃A（铝酸三钙）熟料组分的细磨水泥。在水泥熟料中C₃S和C₃A的反应速率比其它成分更快而且水化热也比其它成份更高。