一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法及该复合材料技术

本发明专利技术公开了一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法及其复合材料，属于应用于建筑行业的材料及其制备方法技术领域，所述预压件指的是使用于建筑领域的块状物，板状物，预制墙，梁和平板，方法包括如下步骤：准备干燥的有机物纤维；准备由热塑性的生物塑料制成的第一外壳，以容纳用于形成复合材料的有机物纤维；提供若干设置于所述第一外壳内的套管，其内部空间中至少一部分含有所述有机物纤维，以此形成包含有有机物纤维、第一外壳和套管的复合材料，然后压缩所述复合材料；加热复合材料；冷却复合材料直至成型。该复合材料在各个方向都具有很好的抗剪切强度，且由来源广泛并可自行降解的材料制成。

A method for preparing a sustainable composite material for prefabricated parts for structural or non structural purposes and the composite material.

The invention discloses a method and a composite material for producing a sustainable composite material for the production of a structural or non structural use prepressure part, which belongs to the field of materials and the technical field of preparation for the construction industry. The prepressing part refers to a block, a plate, a precast wall used in the construction field, and a prefabricated wall, Liang Heping. The method comprises the following steps: preparing a dry organic fiber; preparing a first shell made of a thermoplastic bio plastic to accommodate an organic fiber used to form a composite material; provides a number of sleeves set in the first housing, at least part of the internal space containing the organic fiber, This form consists of a composite material with organic fiber, first shell and casing, and then compresses the composite material; heating composite material; cooling composite material until forming. The composites have good shear strength in all directions, and are made of materials that are widely distributed and self degradable.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法及该复合材料
本申请涉及一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法及该复合材料，所述复合材料用于建筑领域中，譬如用于该领域中结构性或非结构性的块状物，板状物，又诸如用于该领域中的预制墙面、横梁、厚板的所用之物。更具体地说，该方法的构思在于用包含一定量有机物纤维的复合材料来生产预压产品，产品例如块状物、板状物、预制墙面、横梁和路面等，该有机物纤维可压缩且能够降解，并处于干燥状态，所述复合材料设置在封闭的单元之内，前述有机物纤维和封闭的单元全部包含在一个第一外部套件内；所述第一外部套件和套管处于拉伸状态并由可降解的热塑性高分子聚合物制成，所述有机物纤维在所述第一外部套件、所述套管内被压缩成形并维持在一个相互作用的稳定状态，第一外部套件由具有稳定张紧力的生物塑料制成。该方法所获得的复合材料是由可降解且处于干燥状态的有机物纤维普遍构成的，其来源很普遍，其中可以列出的材料来源包括但不限于秸秆、茎、芦苇、树叶、树枝、草、木材的加工材料、或者来源于羽毛、动物鬃毛或其混合物，复合材料的其余部分由具有与上述有机物纤维性质类似的可持续性环保材料制成，即源自广泛的蔬菜种植领域的可降解有机生物聚合物，根据UNIEN13432的标准，所有的组成材料都是可降解。根据本专利技术所述的方法由此设计了制造由有机物纤维和固态生物塑料的混合物构成的一种复合材料，对该材料进行连续的压缩和加热，譬如说采用高频电磁波辐射（微波）对其进行处理。这样获得的复合材料既具有能够受力的结构特性又具有绝热特性，并且可用于建筑领域，如用于块状物、板状物、预制墙面、横梁和厚板等，以取代目前广泛应用于建筑领域的其他材料制成的产品，如隔热砖块、膨胀粘土砖、蒸压加气混凝土砌块、隔热板、预制墙、预制梁、预制柱和预制板等。
技术介绍
已知的复合材料技术为：复合材料由稻草和其它纤维经粘结剂相结合而制成，再由该复合材料制成产品，产品可以以结构性或非结构性的状态进行使用。譬如说，上述已知的复合材料被K.R.Camann等人在2010年举办的ASCE结构大会上所公开，公开文件的名称为“由复合稻杆砖制成的剪切力承载墙的设计方案及其性能表征”-"Designandperformanceofload-bearingshearwallsmadefromcompositericestrawblocks"(2010StructuresCongress-ASCE)。专利号为CN103448107的中国专利文件公开了包含有多层热压秸秆结构的并采用异氰酸酯树脂作为粘合剂制成的结构板。专利号为CN103538138的中国专利文件公开了是由竹子和稻杆制成的砖瓦，其采用了热压缩和冷却的方式进行制作。专利号为CN103419393的中国专利文件公开了一种模具和用于加工成型稻杆砖块的压制装置。专利号为CN102328336的中国专利文件中公开了一种制造砖瓦和预制组件的方法，所述砖瓦和预制组件由不同种类的茎杆和杂草构成，并具有以聚氨酯泡沫为基材的粘合剂，其构思在于将杂草和茎杆进行切割，采用微波将其干燥，与胶混合，成型，加入聚氨酯泡沫粘合剂，接着进行热压以成型。专利号为CN101736850的中国专利公开了一种小麦秸秆压模块用于砌筑墙壁的技术方案。专利号为WO200939440的专利文件公开了采用稻草和异氰酸酯粘合剂构成的用于建筑物墙壁的砌块。专利号为US20050223671和US20030208982的美国专利文件公开了一种由用湿度抑制物质和粘结材料处理的稻草秸秆构成的块状物及其制造方法，所述稻草秸秆彼此垂直平行排列，它们被横向压制并由各种材料制成的条带保持在一起；在砌块的相对面上制造的是用于使结构性物质和/或混凝土通过的孔。专利号为US5507988的美国专利文件公开了一种用于打浆、与添加剂混合、铺设和压制纤维材料（其中还包括稻草）以生产砌块的机器；其使用的粘合剂是胶或是水泥（包含有砂浆等）；材料被压碎成小块然后被压合并粘接，产品必须保持足够长的时间以进行粘合。专利号为EP345125的欧洲专利文件公开了一种热收缩系统，该系统包括用于生产一个稻杆层（或者各种聚合物如膨胀型聚氨酯或聚苯乙烯，或废弃物），该稻草层用于制造建筑上的砌块。专利号为SE7905308的瑞典专利文件公开了一种自力推进式机器，其能够在空间的所有方向堆积和压缩稻杆，用微波加热器加热并压缩稻杆，然后将其冷却以获得砌块。然而，现在已知的各种类型的系统存在许多限制性的缺陷，该缺陷尤其与生产构造用砌块的技术目的有关。第一个缺陷在于，没有一种已知类型的系统的建造目的在于生产仅由可降解材料构成的产品。第二个缺陷在于，已知类型的系统通常的生产思路为：预先润湿之后压缩天然来源的纤维材料以形成构件；但其不包含这样的生产思路：让构件保持着材料内部应力状态所带来的性能。因此在其使用状态下的构造中材料并不处于预压缩状态。换句话说，已知类型的材料被简单地定义为“预压缩”，即在包装期间产品被压缩，但不能够保持其内部应力。特别是在封装时，有机物纤维被任何液体弄湿的情况下，几乎完全丧失了其自身的弹性回复力学特性，并不趋向于恢复其初始形状，纤维“塑性”地适应了压缩过程中形成的新形状。
技术实现思路
因此，针对上述技术问题，本专利技术的第一个目的是提出一种用于制造由包含纤维的复合材料制成的预压件的方法，例如稻草和一种粘结材料，在制备过程中经受压缩和拉伸，一旦砌块制成并获得了最终的形状，砌块内部的各个组件材料基本上保留了压缩和拉伸时的内部应力，此外，本专利技术的目的是生产仅由可降解材料构成的用于建筑目的的预压件。上述目的通过根据所附权利要求中的一项或多项的方法和设备来实现。第一个优点在于，该方法能够生产预压件，该预压件受到内部材料相互作用的状态-特别是预压缩状态的影响，这种特性被设计用于提升使用时的性能，特别地，用本申请所述系统生产的预压件在压缩过程中是“预先通过考验的”，因为在它们的生产过程中，它们承受的应力远高于在使用过程中要承受的应力。该方法的另一个优点在于预压缩工序在很大程度上减小了使用期间砌块的变形。该方法的另一个优点还在于，它能够获得一种复合材料，由该复合材料具有较大的体积变量空间，可根据其用途而使其体积发生变化，也正是由于此特性，在制造期间，施加的较大的压缩力与较高的最终体积变量空间变量值相对应，并因此具有较高的机械承载能力和较低的隔热性能。该方法的另一个优点还在于，所获得的预压件具有优秀的隔热和隔音特性，这取决于预压件材料的固有特性，以及砌块内包含有很多彼此之间和外界均不相联通的含有空气的单元的实际结构。该方法的另一个优点还在于，所获得的砌块不仅可生物降解，而且完全可用作堆肥，因为它仅由根据UNIEN13432标准规定的可降解的材料制成，因此具有极高的可持续应用的环保特性。附图说明图1展示了一个实施例的横截面示意图，该实施例为根据本专利技术所述方法所制成的预压件，在横截面图像的任意方向上，突出显示了构成复合材料的组分在单元内的排布状况;图2展示了标准构件构造的轴测图，该标准构件采用如图1所示的根据本专利技术所获得的预压件制成;图3展示了标准组件构造另一角度的轴测图，该标准组件采用如图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：准备干燥的有机物纤维（7）；准备由热塑性的生物塑料制成的第一外部套件（2），以容纳用于形成复合材料的有机物纤维（7）；提供若干设置于内部的套件，其内部空间中至少一部分含有所述有机物纤维，以此形成包含有有机物纤维（7）、有塑性材料制成的外部套件和由塑性材料制成的内部套件的复合材料，然后压缩所述复合材料，压力高于1.0N/mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.07 IT 102015000043241;2015.08.07 IT 1020151.一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：准备干燥的有机物纤维（7）；准备由热塑性的生物塑料制成的第一外部套件（2），以容纳用于形成复合材料的有机物纤维（7）；提供若干设置于内部的套件，其内部空间中至少一部分含有所述有机物纤维，以此形成包含有有机物纤维（7）、有塑性材料制成的外部套件和由塑性材料制成的内部套件的复合材料，然后压缩所述复合材料，压力高于1.0N/mm2，优选的，压力为1.0N/mm2~13N/mm2；加热处于压缩状态的复合材料使外部套件和内部套件熔化，粘合到有机物纤维上以获得普遍存在的蜂窝状结构（3），所述蜂窝状结构（3）由三维分布的生物塑料构成、以连接在一起的一组闭合单元组成、并连接到外部套件上且粘附到与其接触的有机物纤维上；然后冷却处于压缩状态的复合材料直至由生物塑料构成的蜂窝状结构凝固为止，以保持一种平衡的协同作用状态，即压缩的有机物纤维和张紧的生物塑料之间永久的作用状态。2.根据权利要求1所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于：所述有机物纤维（7）被预先制成若干个束状结构，每一个束状结构被包裹在一片热塑性生物塑料材料制成的柱状的套管（4）中；所述套管（4）布置在模具（8）内并通过活塞（9）进行压缩，所述活塞（9）具有平行于所述套管（4）轴向方向的压缩行程，使得所述模具（9）内受压的有机物纤维（7）自行偏向各个方向；所述加热熔化步骤进行到套件（2）和若干所述套管（4）熔化为止。3.根据权利要求1或2所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于：所述加热熔化步骤通过高频率的电磁辐射照射来实现加热，其频率范围为2000-4000MHz，功率范围为5000W~10000W。4.根据权利要求2或3所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于：所述模具由可透过电磁辐射的材料制成。5.根据权利要求2~4中任一条所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于：所述套管（4）由压力压制而成，该压力的大小根据纤维材料所要达到的的最终密度来确定。6.根据权利要求2~5中任一条所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特征在于：所述模具自身由相互拆分的结构构成。7.根据权利要求2~6中任一条所述的一种制备用于生产结构性或非结构性用途预压件的可持续复合材料的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马泰奥·巴巴里，莱欧纳多·康提，博纳多·蒙蒂，马西莫·蒙蒂，朱塞佩·罗西，费德里科·罗蒂尼，马科·托尼，
申请(专利权)人：佛罗伦萨大学，
类型：发明
国别省市：意大利,IT