CN101104553B

CN101104553B - 无石棉建筑材料及其制法

Info

Publication number: CN101104553B
Application number: CN2007101290321A
Authority: CN
Inventors: 李吉柱
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: CN101104553A

Abstract

一种无石棉建筑材料及其制法，属于建筑材料技术领域，其特征是，由下列重量份数的原料制成：木质纤维5-12份，水泥45-50份，海泡石5-30份，PVA纤维1-5份。本发明的无石棉建筑材料与通常的石棉板具有同等的物理性质，且生产设备几乎与原有浆纸机的生产设备相同，因此使用原有浆纸机的生产设备即可。

Description

无石棉建筑材料及其制法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种使用纤维素及聚乙稀醇纤维制成无石棉建筑材料及其制法，例如：板材、瓦、砖等。

背景技术

石棉板是指以石棉和水泥为主要原料，经过浆纸机压榨定型而成的板。1900年奥地利Ludrich Hatschek先生发明了该工艺的制作方法，在欧洲各国获得了专利权，并被命名为“埃特尼特”(Eternit)，这便是现在石棉板的起源。这种石棉板用浆纸机制成，该浆纸机(wetmachine)适合大批量生产石棉板，并能够生产出品质稳定的产品，该优点被各国所接受。因此，哈捷克先生的专利权一经批准，各个国家都开始生产石棉板。

该石棉板的制作使用环网式造纸机和类似的浆纸机，从作为原料的泥浆中提取出薄膜，然后将该薄膜按所规定的厚度压制成型。用浆纸机制作时，将石棉和水泥与大量的水混合，形成泥浆后进行过滤脱水，脱水成片状后切成薄板，然后再在毛毡及压榨机中进行脱水，之后放入吸水箱和定型筒中再次进行脱水，可以说整个制作过程就是使用可以转动的设备进行的。换句话说，从本质上而言，该制作过程就是将泥浆进行过滤和压榨，将三维物质排列成二维物质，再将该二维物质重新排列成三维物质后转入下一工序。该浆纸机的组成部分包括汽缸、汽缸桶、搅拌机、毛毡、吸水箱、定型筒和甩干筒。

生产该浆纸的流程中，最重要的是使用汽缸进行过滤的工序和使用毛毡的工序。这是因为，作为主要原料的水泥注入后，都要经过金属网汽缸的隔板。水泥附着在汽缸上的金属网上，随着水的流动而移动，这才能充分接触到起到形成片状物作用的另一主要原料，即石棉。石棉使水泥制品生产变得容易的同时，也使水泥变得更有硬度。换句话说，石棉起到了水泥制品内部的加强纤维的作用，加强了水泥制作过程中的定型能力和过滤能力。特别是这种定型能力，加强了金属网上形成的基板柔韧性，将石棉和水泥的混合能力与水作用在一起，便形成了柔软的凝胶。过滤能力则可以帮助金属网汽缸和毛毡顺利地排出多余的水分。

但是，随着石棉对人体有害的呼声越来越高，向无石棉板转换的要求也就越来越多。要想转换成无石棉板，必须有能够代替上述石棉的加强纤维，让这种代替纤维在制作过程中发挥与石棉相同的作用。然而，一部分纤维虽然能够代替石棉的作用，但由于其经济效果不佳，无法替代石棉用于大规模生产石棉板的浆纸机生产设备中。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种无石棉纤维建筑材料，特别是无石棉板材；本发明的另一个目的是，提供一种无需转换浆纸机生产设备而生产无石棉建筑材料的制作方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种无石棉建筑材料组合物，其特征是，由下列重量份数的原料制成：木质纤维5-12份，水泥45-50份，海泡石5-30份，PVA纤维1-5份。

所述的木质纤维是聚乙烯醇纤维；进一步的，所述的聚乙烯醇纤维是针叶树木材纸浆经过牛皮纸浆工序制作而成的，木质素含量≤20％，经过漂白或未经漂白的纤维；

或者，所述的木质纤维是废纸木质纤维；

所述的水泥电波值≥3000BET，325目筛网的通过率≥90％；所述海泡石的比表面积为45000m²/kg，SiO₂重量含量≥50％；所述的PVA纤维是亲水性纤维，长度与直径比≥20。

本发明的另一种方案是将海泡石的原料用其他原料等同替代，具体如下：

一种无石棉建筑材料组合物，其特征是，由下列重量份数的原料制成：木质纤维5-12份，水泥45-50份，PVA纤维1-5份，硅石或者硅藻土4-6份，石英砂25-30份。

所述硅石的表面积为180000m²/kg，SiO₂重量含量≥90％；所述的硅藻土的表面积为45000m²/kg，SiO₂重量含量≥70％；所述的石英沙的SiO₂重量含量≥80％，325目筛网的通过率≥40％。

一种无石棉建筑材料的制法，其特征是，包括下列步骤：

a)在192～396重量份的水中加入5～12重量份木质纤维，然后进行电解，制得滤水度为350-550的木质纤维泥浆；

b)将a)步骤中产生的泥浆与45-50重量份的水泥、1-5重量份的PVA纤维以及5-30重量份的海泡石均匀混合，制成固含量为10-15％的泥浆；

或者，将a)步骤中产生的泥浆与45-50重量份的水泥、1-5重量份的PVA纤维、硅石或者硅藻土4-6重量份、石英砂25-30重量份均匀混合，制成固含量为10-15％的泥浆；

c)将b)步骤中制得的泥浆脱水定型，制成无石棉建筑材料生料；

d)将c)步骤中产生的生料，在40-80℃下烘烤12小时以上；

e)将d)阶段中烘干后的生料放入高压炉内，在150-200℃的温度和7-18kg/cm²的压力下进行5-15小时的高温高压处理，制得所述的无石棉建筑材料。

所述的高温高压处理是先把高压炉内抽真空，然后向高压炉内充水蒸气，逐步升高温度和压力至上述设定值。

所述的无石棉建筑材料是无石棉板、无石棉瓦、无石棉砖中的一种。

该发明制成的无石棉建筑材料与原有的石棉板一样具有优秀的耐火性和指数稳定性，制作承板材时还可以制作成平板或曲板的形状。另外，还可以根据定型方法和压榨脱水方法的不同，制作出多种不同密度和厚度的无石棉板。在环网浆纸机中可以制作出12mm以下厚度的无石棉纤维水泥板。

以下为本发明使用原料的详细说明：

木质纤维是聚乙稀醇纤维，木质素含量在20％以下，是通过牛皮纸浆工序从针叶树木材纸浆中制作而成的，经过漂白或未经漂白的纤维都可以用。为了增加这种木质纤维在水泥表面的附着率，应经过粗糙的电解。电解按照加拿大标准滤水度为(CSF价)350-550范围即可。

所述的水泥按照中国工业规格的规定，可以使用普通硅酸盐水泥，只要达到下述要求：电波值≥3000BET，325目网的通过率≥90％。

海泡石是长度为6mm，湿法体积为500-700ml的纤维，在加工过程中该原料的使用如果少于5重量份，将会降低加工性，使产品压榨成型后难以保持固定形态，可伸长强度也会较低。相反，如果在加工过程中该原料的使用多于30重量份，可伸长强度变高，稳定性也较高，但压缩强度和横强度反而会降低，就无法发挥应有混合比率的性能改善效果，从而降低了经济性。另外，如果使用了长度小于2mm的海泡石，压缩成型后的成型品将难以维持固定形态，而且表面也会很粗糙。湿法体积小于200ml的话，就会产生裂缝，就无法体现出应有的品质了。

聚乙稀醇纤维是一种纤维表面带有羟基，具有亲水性结构的纤维，它易于分散，与水泥泥浆有很高的附着性。聚乙稀醇纤维还具有高伸长强度和弹性系数，可以提高无石棉板的物理性质。

下面以无石棉板为例，更加详细阐述本发明的制法如下：

将5-12重量％的木质纤维与剩余的固态原料即水泥、聚乙稀醇纤维、海泡石(或者硅石或硅藻土、石英砂)等混合在一起，这些原料在水中进行分解，形成固含量为10-30％的稀泥浆。这时将所有原料注入，继续搅拌泥浆。

在原料混合过程中，首先将木质纤维的浓度控制在3-4％(重量)左右，分批混合时间为10-20分钟左右，然后在电动混合机中进行混合，形成纤维泥浆。将该纤维泥浆添加入水泥等原料之中，泥浆浓度为10-15％(重量)，分批混合时间为10-20分钟左右，然后进行分离。

将按上述步骤制成的原料泥浆连续移动至毛毡传送装置上，以除去多余的未结合水分，并用环网浆纸机进行脱水，经过以上过程之后，大概可以除去90％的水分。该浆纸工序与原来的哈捷克工艺方法相同，都是连续将原料泥浆中的固态物形成片状，从而制成生板。

将制成的生板按照所需厚度及密度进行压缩。为了在压缩过程中尽量保持产品的无瑕性，应该逐渐地增加压力的强度。因此，压缩时间至少应为30分钟，首先用15分钟逐渐增大到所需要的荷重，再用10分钟保持所需要的荷重，最后用5分钟逐渐消除荷重。但是，这种压缩并不绝对是上述浆纸机在生板制作过程中，在传送装置和定型筒中可以压缩而成的。

将压缩而成的生板进行切断和研磨，在40-80摄氏度的温度中进行烘烤。

再将经以上过程形成的生板放入高压炉内进行热烘烤，在150-200摄氏度的温度和7-18kg/cm²的压力下进行5-15小时的高温高压处理。即，先用2-8小时逐渐将压力增加到需要的压力，然后将该压力维持2-5小时，剩下的1-2小时逐渐减去压力。将高压炉内抽为真空状态，然后再向高压炉内输入水蒸气，这时水蒸气就很容易进入到生板内部，有利于生板的形成。

对于烘烤而成的板，根据不同的需要，将其放入干燥机中进行强制干燥，即进行完全干燥，或放置在空气中进行干燥，即气干。

其他的建筑材料，例如无石棉瓦、无石棉砖的制法与无石棉板的制法基本相同，只是成型工序有所不同。

具体实施方式

以下将通过实施例和比较例来对该发明进行详细说明，但实施例只是为了说明本发明而不限制本发明的保护范围。

实施例1-7

将1-7个示例中的原料泥浆中的固含量为10wt％，各实施例中使用的浆纸机为带有4个汽缸的哈捷克环网浆纸机。该环网浆纸机传送带的传送速度符合各浆纸的要求，要求生产出生板的厚度为8mm。

浆纸机中得到的各种生板，是将4张约为2mm左右厚的薄板压榨成1张生板而成的，压榨后大约有6mm的厚度。

各实施例的原料混合情况和主要物理性质见表一。表一中的物理性质是按照ASTM1185中登载的试验方法测量得到的。

木质纤维的电解：首先将木质纤维的浓度控制在3wt％，分批混合的时间为10-20分钟，在电解机中进行混合，从而形成纤维泥浆。

原料泥浆的制作：按照表一中的调配率将上述纤维泥浆与水泥等材料混合在一起，泥浆浓度为10wt％，分批混合的时间为10-20分钟。

成型：将上述原料泥浆在哈捷克环网浆纸机中进行脱水定型，制作成平板状的生板。

中期烘烤：将经过压缩的生板进行切断研磨，在烤箱中烘烤12小时以上，保持最高压，温度应维持在70摄氏度以上，以完成中期烘烤。

比较例1是普通型板。原料的调配按照表一中记载的进行，将水2100重量份、水泥280重量份、6级纤维蛇纹石棉62重量份以及分散剂分解率为60SR的废纸纸浆8重量份进行混合，形成原料泥浆后，放入与实施例1-7相同的哈捷克环网浆纸机中，制成6mm厚的生板，将该生板放入烤箱内烘烤12小时以上，保持最高压和70摄氏度的温度，最终完成中期烘烤。

表一：实施例1-7以及对比例1原料及产品物理性质

上表中的*表示，该强度是指生板干燥后在水中浸泡48小时后测量而得的温润强度。

本发明的无石棉纤维水泥板只是提供了一种不用石棉，而是用石棉的替代产品生产纤维板的实施例，也可以用除木质纤维外的草质纤维如：秸秆、芦苇、麦秸等替代。该板的形状可以是平面状、瓦片状、波浪状等。该板可在民用以及建筑等领域广泛使用。

Claims

1.一种无石棉建筑材料的制法，其特征是，包括下列步骤：

b)将a)步骤中产生的泥浆与45-50重量份的水泥、1-5重量份的PVA纤维、硅石或者硅藻土4-6重量份、石英砂25-30重量份均匀混合，制成固含量为10-15％的泥浆；

d)将c)步骤中产生的生料，在40-80℃下烘烤12小时以上；

2.根据权利要求1所述的无石棉建筑材料的制法，其特征是，所述的高温高压处理是先把高压炉内抽真空，然后向高压炉内充水蒸气，逐步升高温度和压力至所述设定值。

3.根据权利要求1所述的无石棉建筑材料的制法，其特征是，所述的无石棉建筑材料是无石棉板、无石棉瓦、无石棉砖中的一种。

4.一种权利要求1所述的无石棉建筑材料的制法制得的无石棉建筑材料。