耐水耐火材料及其制造方法技术

一种组合物，它组合包含 （ａ）一种选自纤维素材料、矿物材料、有机废料和无机废料的细碎的材料；和 （ｂ）一定量的含可有效地赋予所述纤维素材料以耐水耐火性能的氯氧化镁和／或含氧硫酸镁的胶乳。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本申请是1993年10月28日提出的，序列号为08/141,965的部分继续申请。本专利技术涉及。本专利技术还涉及用来赋予众多纤维素材料以耐水耐火性能的组合物，这些纤维素材料包括各种木质纤维和粉粒，各种纤维素薄片，各种木条，和各种有机废弃物。天然木材，木质粉粒，纤维，和木片具有许多良好的性能，因而广泛用于木质复合结构材料中。然而，这些结构材料存在一些缺点或不足之处。具体来讲，木基制品不但天生易燃，而且暴露于湿气中易膨胀。这种膨胀导致粘接力和结构强度下降，从而限制这种结构材料的使用范围。另外，由于用以制造胶合板的胶合板级木材的供应源显著减少，此类胶合板的成本大幅度提高。这就使得利用“废弃”副产品如软木和硬木粉粒、木屑、薄片和纤维生产结构材料(如，面板、地板、墙板、木材替代物、天花板、屋顶护板和门)有经济上的必要性。制造工艺的改进使得由废木质纤维和有机副产物材料制成的产品在强度和尺寸稳定性上有所提高，这些材料现已广泛用于制作结构产品和工业产品。例如，这些产品包括，取向木条板(OSB)，中密度纤维板(MDF)、刨花板、纤维基板、层压板、石膏纤维板、纤维板和水泥纤维板。尽管在全球范围内使用上述材料制作大量建筑及工业制品，但此类制品的市场和应用还将继续扩大，假如这些有机和木质副产物在使用时的两大特点即缺乏耐火性和潮湿环境下的不良膨胀能得以克服的话。直到本专利技术之前，提高材料如OSB的耐火性和阻燃性仅局限于在最终OSB板表面涂覆涂料，其效果是很有限的。以前对诸如OSB薄板或板材等用传统的阻燃化合物象磷酸盐、铝酸盐和其它酸的盐进行预处理或加压浸渍的种种尝试(如耐火处理的层压板)均被认为是很不成功的。而且经这些化合物处理的OSB板要么以破坏模量测得的强度大幅度下降要么因膨胀而使尺寸稳定性下降。另外，上述建筑和工业制品的抗白蚁性一般都很差。因而，为了克服上述缺点，本专利技术的一个目的是制造出可燃性和膨胀性均显著降低的有机和木质副产物结构材料，如板材，例如使之不易燃烧和在潮湿环境如湿气中耐膨胀。另外，本专利技术的一个目的是制得抗白蚁性能优异的有机和木质副产物结构材料。本专利技术的另一个目的是提供可以将这些优异性能及其他性能赋予有机及木质副产物材料的方法。本专利技术的还一个目的是开发一种组合物，使用该组合物可使有机及木质副产物材料具有上述种种优异性能。至于本专利技术的其它目的和优点，有一部分将在以下的说明中阐明，而另一部分可很容易由该说明了解清楚或者通过本专利技术的实施而进一步了解。本专利技术的目的和优点可通过所附的权利要求书中具体指明的要点及其组合来认识和实现。专利技术概要为了实现本文所概括的本专利技术的目的，本专利技术涉及一种组合物，该组合物包含一种细碎的材料如纤维素材料和一定量含有能有效地赋予上述材料以耐水性和耐火性的氯氧化镁和/或含氧硫酸镁的胶乳。另外，本专利技术涉及制造耐水和耐火制品的方法。一个实施方案包括以下步骤将含有氯氧化镁和/或含氧硫酸镁和胶乳的组合物加到细碎的材料如纤维素材料或木质纤维素材料(如，木质纤维、木质细条、木质薄片、木质颗粒和纤维素纤维)、矿物纤维、有机废弃物或无机废弃物中，并混合这些组分使组合物涂覆于细碎的材料表面。此方法的一个可选择步骤是调节被涂覆材料的含水量。然后，本方法的下一步是将热固性树脂或冷固化树脂与已涂覆的材料混合。完成了这一步后，制成基板并随即经加热和/或加压形成耐水耐火制品。在另一实施方案中，耐水耐火制品可通过这样的方法制作，即边混合边把含有氯化镁和/或硫酸镁和胶乳混合物的液态组分施于(例如通过喷涂)细碎的材料如纤维素材料或木质纤维素材料(例如，木质纤维、木质细条、木质薄片、木质颗粒和纤维素纤维)、矿物纤维、有机废弃物、或无机废弃物。然后，在这一初步喷涂后，混入氧化镁粉末以便使该粉末涂覆于细碎材料的湿表面。完成之后，将剩余的液态组分喷涂在粉末涂覆的纤维素材料上。氯化镁或硫酸镁与氧化镁就地反应生成氯氧化镁或含氧硫酸镁。然后，可选择地，调节材料的含水量。随后，在被涂覆材料的表面施以热固性树脂或冷固化树脂。施加完树脂涂层后将材料制成基板并经加热和/或加压形成耐水耐火制品。需要明确的是上述一般性描述和以下的具体描述都仅为举例说明而不是限定本专利技术的权利要求范围。本专利技术的详细说明本专利技术的一个方面是一种组合物，该组合物含有氯氧化镁和含氧硫酸镁和胶乳溶液。该组合物还可包含其它组分如铝酸钙水泥、二氧化硅、二氧化钛、ZnCl2溶液、消泡剂和表面活性剂。美国专利5039454和4572862(在此引作参考)公布了由起始原料氯化镁和氧化镁制造氯氧化镁的方法，并且还公布了以硫酸镁和氧化镁为原料制造含氧硫酸镁的方法，有关术语曾在这些专利中使用。另外，这些专利指明了这些起始原料的可靠商业来源。详细而言，基本粘结组分，一种“水泥”，由一种高度煅烧(热活化的)氧化镁(MgO)组成，当它与MgCl2水溶液和/或MgSO4盐溶液混合时，结晶形成互相连接的晶体网络(以及其它离子键合体系)，从而通过连接体系中所含的纤维素材料而使该体系具有强度。高氧化铝铝酸钙水泥和胶态二氧化硅可以添加进去作为配伍的共粘结剂。“活化剂”水溶液(叫作调节液)是氯化镁(MgCl2)或硫酸镁(MgSO4)的盐溶液，或者它们的组合。这两种盐都是易溶于水的水合盐(分别是6H2O和7H2O)。实践表明，对MgO的固化有效的溶液必须是高浓度(40％到60％)，通常表示为比重，以比重值标识或以玻美度标识(比重1.22到1.26，或26°到32°玻美)。这些盐最好以反应所需要的化学计量比率加入，这样不会使某种盐过量，过量的盐会使表面风化或在水中或在潮湿条件下会渗出；或与空气中的CO2反应生成化合物，这些化合物因其体积大于其原先在初期固化水泥中所占据的体积而引起结构破坏。在本专利技术中，使用该盐溶液作为MgO水泥和铝酸钙水泥(如果使用的话)的普通水合剂。利用该溶液使铝酸钙水合不必使盐和MgO的比率保持在特定的化学计量比例。氧化镁，和任选的组分一氧化铝铝酸钙水泥，和二氧化钛都是粉末并且最好都是研磨得十分细的固体粉末。每种原料最好先在200°F的热空气炉中予以干燥。将干燥的材料混合或掺和在一起，如通过碾磨有效地掺混。各液体组份，MgCl2和/或MgSO4，和胶乳，以及如果使用的话还有消泡剂、ZnCl2溶液、二氧化硅胶体和表面活性剂，以类似的方式制备。如果使用某种表面活性剂的话最好是将其逐滴加入MgCl2和/或MgSO4溶液中，而二氧化硅胶体(如果使用的话)最好是缓慢地加到上述溶液中。这样会使透明溶液变成乳白色但不会产生沉淀。反应是强放热的。随后液态组分即可进行掺混。溶液的粘度将显著上升，放置后则又会下降。然后最好是在恒连机械搅拌下将混好的粉末慢慢加到液体相中，使每个粒子被液体充分浸湿。得到均匀的油漆状粘稠悬浮液。适用期通常较短-20至30分钟，溶液逐渐稠化直至变成软凝胶。在头1到1.5小时内凝胶渐渐硬化，放置2到4小时完全固化。适用期和固化时间可通过改变固液比例来调节-通过增减液相数量的方式更为方便。将固化温度升高到100°-400°F，涂料的完全固化时间将大幅度缩短。在本专利技术的配方中，涂料的完全固化即硬度及其他表面特性对液固比的变化较不敏感。各种类型的MgO(氧化镁)均可使用。不过，各种可用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：W·R·考尔克，L·巴赫，
申请(专利权)人：派洛泰特公司，
类型：发明
国别省市：