CN103184771A - 具有低导热系数的外墙用岩棉板及其成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有较低导热系数的岩棉板及其成型工艺，所述的岩棉板主要由多层岩棉层压制而成，成型工艺包括：备料、熔料、集棉、叠棉、固化成型、打孔、覆膜；本发明通过对目前建筑市场上保温工程用到的岩棉板的成型工艺进行改进，明显降低了岩棉板的导热系数，同时，本发明的岩棉板还具有A级防火保温性能，高的抗拉强度和工作特性，具有显著的经济效益和环保效益。

Description

具有低导热系数的外墙用岩棉板及其成型工艺
技术领域
本发明涉及岩棉板，特别是涉及一种具有低导热系数的外墙用岩棉板及其成型工艺。
背景技术
尽可能低的导热系数是所有保温材料追求的目标。目前建筑市场上保温工程用到的岩棉板，普遍存在导热系数与其它类型保温材料相比偏高等缺陷，这限制了岩棉保温板在建筑市场上的应用。为了解决上述问题，人们普遍通过表面涂层、提高产品密度、改变纤维三维立体分布状况等方法来降低岩棉板的导热系数，但上述几种方法的操作空间相对有限，且有些方法会带来其他问题，例如表面涂层在一定程度上影响产品的不燃性能，使材料的燃烧性能达不到A级要求；密度增加会影响不燃性能，而且高密度还受到工艺条件的限制；纤维三维立体分布状况的改变受到制品尺寸的限制，应用条件十分有限。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术的不足，提供一种具有低导热系数的外墙用岩棉板及其成型工艺。本发明通过对目前建筑市场上保温工程用到的岩棉板的成型工艺进行改进，有效解决了岩棉板普遍存在的与其它类型保温材料相比导热系数偏高等缺陷，同时本发明的岩棉板还具有A级的防火保温性能，高的抗拉强度和工作特性，具有显著的经济效益和环保效益。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种具有低导热系数的外墙用岩棉板，所述的岩棉板主要由多层岩棉层压制而成，并由打孔机械设备在固化成型的岩棉板上打出按一定规律分布的孔状结构。
进一步的，所述孔状结构可以是盲孔结构，也可以是开孔结构。
进一步的，所述孔状结构按一定的规律分布。
一种具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，它包括如下步骤：
(1)备料：取天然岩石，配以矿渣和适量的无机助剂，破碎并混合均匀后备用；
(2)熔料：取步骤1中备用的天然岩石，经高温熔化后，由高速离心旋转工艺，将液态的天然岩石离心成絮状的棉丝；并将所述棉丝利用压缩空气吹送到集棉机。
(3)集棉：采用摆锤法由离心处理过的棉丝中捕集薄层状棉丝，捕集过程中，在棉丝表面施加步骤(1)中配制的无机助剂，形成初级岩棉层；
(4)叠棉：将上述初级岩棉层，经摆锤机械的打折摆动作用送到输送机上，经过输送带的往复作用，形成多层折叠的岩棉结构；
(5)固化成型：步骤4中折叠后的棉层，经压辊机械压到所需厚度后送至固化炉进行固化，使多层棉层固化成一整体，经切割、裁边后，转入打孔工序；
(6)打孔：步骤5中切割、裁边后的岩棉板，由打孔机械设备在其表面上进行打孔。孔的分布规律为：在靠近岩棉板边缘3％～6％处打上一圈直径为Φ4～Φ7的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度可根据实际需要进行适当调节，孔的间距为4～8cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔4～8cm打一排直径为Φ4～Φ7的孔，孔的深度可根据实际需要进行适当调节。
(7)覆膜：步骤6中打孔后的岩棉板，在岩棉板的表面覆上一层具有低导热系数的膜结构，
5、根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的溶剂为丙酮。
6、根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的天然岩石按重量份配比包括玄武岩3000份、白云石1000份、矿渣1000份。
7、根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的无机助剂按重量份包括：浓度为25％的氨水120～150份、浓度为40％的树脂溶液1600～1850份、蒸馏水3000～3100份。
本发明的技术效果有：
在切割、裁边后的岩棉板上，由打孔机械设备在其表面上打出按一定规律分布的孔状结构，并且在打完孔的岩棉板上覆上一层具有低导热系数的膜结构。由于孔的引入，使得岩棉板结构内部的空气含量增加，而空气的导热系数比岩棉固体小，同时孔状结构使得岩棉内部之间的热传导中断，从而使岩棉板的导热系数明显降低；低导热系数的膜结构可以对孔结构进行封闭，进一步降低了打孔对岩棉板抗压强度的破坏。本发明对岩棉板的不燃性能没有影响，材料的燃烧性能为A级；本发明的岩棉板结构紧凑，布置方便，成型工艺简单，生产成本低。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
一种具有低导热系数的外墙用岩棉板，由多层岩棉层压制而成，尤其是，为解决岩棉板普遍存在的导热系数与其它类型保温材料相比偏高等缺陷，由打孔机械设备在固化成型的岩棉板上打出按一定规律分布的孔状结构。其中孔的形状、结构尺寸及分布按一定的规律进行，以充分保证岩棉板的抗压强度不变。
一种具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，它包括如下步骤：
(1)备料：取天然岩石，配以矿渣和适量的无机助剂，破碎并混合均匀后备用；
(2)熔料：取步骤1中备用的天然岩石，经高温熔化后，由高速离心旋转工艺，将液态的天然岩石离心成絮状的棉丝；并将所述棉丝利用压缩空气吹送到集棉机。
(3)集棉：采用摆锤法由离心处理过的棉丝中捕集薄层状棉丝，捕集过程中，在棉丝表面施加步骤(1)中配制的无机助剂，形成初级岩棉层；
(4)叠棉：将上述初级岩棉层，经摆锤机械的打折摆动作用送到输送机上，经过输送带的往复作用，形成多层折叠的岩棉结构；
(5)固化成型：步骤4中折叠后的棉层，经压辊机械压到所需厚度后送至固化炉进行固化，使多层棉层固化成一整体，经切割、裁边后，转入打孔工序；
(6)打孔：步骤5中切割、裁边后的岩棉板，由打孔机械设备在其表面上进行打孔。孔的分布规律为：在靠近岩棉板边缘3％～6％处打上一圈直径为Φ4～Φ7的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度可根据实际需要进行适当调节，孔的间距为4～8cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔4～8cm打一排直径为φ4～Φ7的孔，孔的深度可根据实际需要进行适当调节。
(7)覆膜：步骤6中打孔后的岩棉板，在岩棉板的表面覆上一层具有低导热系数的膜状结构。
下面结合具体实例进行说明：
一般情况下，外墙用保温岩棉板的主要参数指标为导热系数和垂直于板面抗压强度。
本发明的岩棉板的导热系数K的计算公式可用下式表示：
K＝K岩棉V岩棉+K空气V空气
其中：K岩棉：岩棉的导热系数(W/(m·K))
V岩棉：岩棉的体积百分含量(％)
K空气：空气的导热系数(W/(m·K))
V空气：空气的体积百分含量(％)
空气的导热系数通常小于0.03W/(m·K)，而岩棉的导热系数通常大于0.04W/(m·K)。根据上述公式，如果只考虑岩棉材料固体与气体比例，则空气含量越高其岩棉板导热系数越小。但气体的空间越大则岩棉材料内部空间的热辐射和对流热损失就越多导致密度小到一定程度后岩棉的导热系数又开始变大。同时空气含量的增加还会使岩棉板的垂直于板面的抗拉强度降低，综合各种因素的影响，岩棉板的空气含量必须控制在一定范围内才能得到理想的结果。
以最常用的1m×1m×0.12m岩棉板为例，在靠近岩棉板边缘5cm处打上一圈直径为Φ5的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度为岩棉板厚度的三分之一，孔的间距为5cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔5cm打一排直径为Φ5的孔，孔的深度为岩棉板厚度的四分之三。
经过计算，采用上述打孔方法制备的岩棉板，其空气的体积百分含量为37％，在保证岩棉板的垂直于板面的抗拉强度满足使用要求的情况下，岩棉板的导热系数有明显的降低。
岩棉板的垂直于板面抗压强度与岩棉板密度的估算关系式为：
TensileS＝-30.466+0.223Density+2.909Binder
式中：TensileS：垂直于板面抗拉强度(kPa)；
Density：密度(kg/m3)；
Binder：黏合剂百分比(％)，一般为固定值。
一般来说，外墙用岩棉保温板的垂直于板面抗压强度要求≥50MPa，从式中可以看出.岩棉板的垂直于板面抗压强度随着密度和黏合剂含量的增大而增大，而黏合剂含量在工艺过程中一般为固定值，不易修改；而打孔工艺由于引入了空气成分，使得岩棉板的密度下降，从而导致岩棉板的垂直于板面抗压强度降低，因此孔的多少和大小必须经过合理计算才能得到。
以最常用的1m×1m×0.12m岩棉板为例，在靠近岩棉板边缘5cm处打上一圈直径为Φ5的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度为岩棉板厚度的三分之一，孔的间距为5cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔5cm打一排直径为Φ5的孔，孔的深度为岩棉板厚度的四分之三。
经过计算，采用上述打孔方法制备的岩棉板，其密度约为80kg/m3，制得的岩棉板的垂直于板面的抗拉强度为53.6MPa，满足使用要求。
选用圆形孔是因为圆形孔没有明显的边界效应，不存在直线相交的地方，可以最大限度的减少应力集中。
在施工过程中，岩棉板的边沿要和其他材料相接，是最容易产生应力集中的位置，如果孔的深度过深且孔过于靠近边沿的话，会对岩棉板的抗拉和抗压强度造成大的影响，在施工过程中造成岩棉板的断裂和脱落。因此孔的分布规律为：在靠近岩棉板边缘3％～6％处打上一圈直径为Φ4～φ7的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度可根据实际需要进行适当调节，孔的间距为4～8cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔4～8cm打一排直径为Φ4～Φ7的孔，孔的深度可根据实际需要进行适当调节。
本发明的岩棉板与普通岩棉板的导热系数、垂直于板面抗压强度参数对比如下表所示：
显然，本发明的岩棉板导热系数与普通方法制备的岩棉板相比有明显降低，而抗拉强度变化不大。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种具有低导热系数的外墙用岩棉板，所述的岩棉板主要由多层岩棉层压制而成，其特征在于：由打孔机械设备在固化成型后的岩棉板打出按一定规律分布的孔状结构。
2.根据权利要求1所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板，其特征在于：所述孔状结构可以是盲孔结构，也可以是开孔结构。
3.根据权利要求2所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板，其特征在于：所述孔状结构按一定的规律分布。
4.一种具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)备料：取天然岩石，配以矿渣和适量的无机助剂，破碎并混合均匀后备用；
(2)熔料：取步骤1中备用的天然岩石，经高温熔化后，由高速离心旋转工艺，将液态的天然岩石离心成絮状的棉丝；并将所述棉丝利用压缩空气吹送到集棉机。
(3)集棉：采用摆锤法由离心处理过的棉丝中捕集薄层状棉丝，捕集过程中，在棉丝表面施加步骤(1)中配制的无机助剂，形成初级岩棉层；
(4)叠棉：将上述初级岩棉层，经摆锤机械的打折摆动作用送到输送机上，经过输送带的往复作用，形成多层折叠的岩棉结构；
(5)固化成型：步骤4中折叠后的棉层，经压辊机械压到所需厚度后送至固化炉进行固化，使多层棉层固化成一整体，经切割、裁边后，转入打孔工序；
(6)打孔：步骤5中切割、裁边后的岩棉板，由打孔机械设备在其表面上进行打孔。孔的分布规律为：在靠近岩棉板边缘3％～6％处打上一圈直径为Φ4～Φ7的孔(由这些孔构成一个方形结构)，孔的深度根据实际需要进行调节，孔的间距为4～8cm；在这个孔构成的方形结构中，每隔4～8cm打一排直径为Φ4～Φ7的孔，孔的深度可根据实际需要进行调节。
(7)覆膜：步骤6中打孔后的岩棉板，在岩棉板的表面覆上一层具有低导热系数的膜结构。
5.根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的溶剂为丙酮。
6.根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的天然岩石按重量份配比包括玄武岩3000份、白云石1000份、矿渣1000份。
7.根据权利要求4所述的具有低导热系数的外墙用岩棉板的成型工艺，其特征在于：所述步骤1中的无机助剂按重量份包括：浓度为25％的氨水120～150份、浓度为40％的树脂溶液1600～1850份、蒸馏水3000～3100份。
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