CN104496278A - 基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型岩棉材料的制造方法，包括将按重量份计25-35份的钛铁石、35-45份的玄武岩、5-8份的石灰石、8-10份的矿渣、20-30份的焦炭及3-5份的辅料配成混合原料进入冲天炉熔成岩浆，然后成纤、集棉、铺棉，再在三维压棉机上压制，经过固化、修整而成。所制得的岩棉材料外观呈黑色，成纤、憎水效果好，并具有良好的机械性能。

Description

基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法

技术领域

本发明涉及岩棉新型材料领域，具体来说涉及一种基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法。

背景技术

岩棉是一种无机材料，是以天然矿物岩石为原料制成的纤维集合体。市场上的一般岩棉是以玄武岩为基础制成，外观从浅黄或黄色至棕色。

现有的岩棉制造工艺涉及将矿石进料熔融而成的岩浆吹丝形成的纤维，通过摆锤铺陈形成疏松的多层岩棉层，这种多层岩棉经过压棉机的上下压辊经过压实，进入固化炉固化，形成岩棉制品。经过这种工艺制成的普通岩棉在厚度方向上仅仅具有二维层叠，而没有交联咬合，因此剥离强度很低，在用作建筑材料时，必要时还需要在厚度方向上利用铆钉等工件进行进一步固定，从而影响建筑工艺和材料寿命，并且这种对穿固定也对岩棉的实际使用效果造成了影响，例如影响了其隔离性能。

在现有技术中，对这个问题的解决方式之一是利用更强的胶粘剂，但是会出现环保问题，并且效果也并不理想。另一种方式是在制造过程中使岩棉的各层产生打褶。实用新型专利CN201220326750公开了一种具有打皱功能的岩棉定型系统，但是其并没有公开如何实现打皱的细节。中国专利申请201010512495.8公开了一种岩棉打褶机，通过多组上下压辊的速度差来实现岩棉的打褶，这种打褶方法所获得的产品使得各岩棉层产生褶皱，这种褶皱在厚度方向上产生分力，有利于提高岩棉产品的剥离强度，但是根据产品原理可知，并不能在各层之间建立连接，因此对于剥离强度提高的效果有限，在市场上销售的实际产品也证实了这一点。另一个缺点在于，岩棉产品内起伏的皱褶实际上增加了岩棉层在纵向方向上的拉伸裕量，赋予了这种岩棉产品更多的纵向和厚度方向的弹性，在建筑上，这种性质往往并不合乎需要。

发明内容

本发明的目的在于公开一种制造基于铁矿石的新型岩棉材料的方法，通过采用新的材料配方，获得具有特殊黑色外观的岩棉材料，适合于一些特定应用，并且利用新的配比，成纤效果好，纤维分布均匀，有利于在不同棉层间具有连接，从而形成相互搭接的结构，获得真正的三维结构，以提高岩棉产品的性能。

具体来说，本发明采用的技术方案如下：

一种基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）配料：将下列重量份的原料混合粉碎形成进炉原料：钛铁石25-35、玄武岩35-45、石灰石5-8、矿渣8-10、焦炭20-30及辅料3-5份；2）熔融：将配好的原料在冲天炉中熔成岩浆；3）成纤：将熔化的岩浆用离心机甩丝，同时喷洒粘结剂和憎水剂；4）集棉：甩出的纤维收集在集棉机的集棉网上；5）铺棉：利用摆锤机形成多层疏松岩棉层；6）压棉：将所述疏松岩棉层经过三维压棉机压制；7）固化：将经过三维压棉机压好的紧实岩棉体送入固化炉固化，形成具有层间搭接结构的三维整体结构；8）修整：按规格修剪成岩棉材料。

优选地，辅料是选自萤石、硅藻土或页岩中的任一种或多种的组合。

上述方法中所用的三维压棉机包括至少三组上下压辊，压棉机入口处的一组压辊称为第一组压辊，与其相邻的下一组压辊称为第二组压辊，以此类推，第一组压辊的下压辊组水平分布，而上压辊组有张开角度，形成张开的入口，第一组压辊的上下压辊之间具有速度差v₁，第二组压辊的上下压辊之间具有速度差v₂，而最后一组压辊的上下压辊之间有速度差或没有速度差，并且若速度差v₁为正，则速度差v₂为负，反之亦然，以此类推，在所述至少三组压辊中，第二组至倒数第二组压辊中有至少一组压辊采用的是花式压辊，所述花式压辊具有突出的压辊片和分布于压辊片之间的压辊槽。优选地，花式压辊的压辊片的宽度与压辊槽的宽度之间的比率是1:1-1.5。更优选，花式压辊的压辊片与纵向轴线的夹角为0度，相邻的两个花式压辊之间互相咬合。

有益效果：

本发明的岩棉材料原料按重量份包括钛铁石25-35、玄武岩35-45、石灰石5-8、矿渣8-10、焦炭20-30、辅料3-5份，所述配方生产出来的岩棉产品外观呈黑色，适合于一些特定应用，并且这种配比容易熔融，成纤效果好，纤维分布均匀。辅料选自萤石、硅藻土或页岩，进一步提高熔融效果。

一般的压棉机采用的是平整光滑的压辊，在有速度差存在下，通过压辊与所接触的岩棉层之间的摩擦力以及借助于岩棉层之间的摩擦力造成的这种摩擦力的向内逐级传递来形成岩棉层打褶。这种打褶是有局限性的，即每一层岩棉层的整体性没有改变，两个相邻的岩棉层之间原有的关系没有改变，并且在打褶过程中，相邻岩棉层之间的原有少量连接甚至被破坏，但是却没有建立新的连接，即在最终岩棉产品的厚度方向上的力学性能的改变并不是通过岩棉层间的连接来达到的，更多的是岩棉层的走向改变形成厚度方向上的分力。本发明利用采用花式压辊的压棉机制造出具有真正三维结构的岩棉产品。花式压辊具有突出的压辊片和其间的压辊槽，在压棉过程中，压辊速度差造成岩棉层褶皱，而压辊片与所接触的岩棉层之间的摩擦力使得这部分岩棉层的运行速度高于未接触压辊片的同一岩棉层的速度，从而对岩棉层的这一部分造成拉扯，这种作用也向内传递，甚至突出的压辊片直接作用于内部的岩棉层，从而使得不同岩棉层之间建立搭接，经过固化即获得具有层间相互联结的三维结构岩棉产品。这种三维结构增强了层间连接，使得各岩棉层之间不易分离，提高厚度方向的抗剥离性，还通过三维结构的刚性作用减少了厚度方向的弹性，提高厚度方向的抗压性，并且在纵向方向减少拉伸裕量和在横向上增强各层之间相互的保护作用，提高纵向和横向上的抗拉性，由此获得岩棉产品在各个维度上性能的增强。

附图说明

图1为用于制造本发明的新型岩棉材料的压棉机的总体侧视图。

图2为图1所示压棉机的部分细节图。

图3为图1所示压棉机所采用的花式压辊的结构示意图。

图4为普通打褶机所制造出来的岩棉打褶结构的照片。

图5为本发明的新型岩棉材料的剖面照片。

在图中：1-第一压辊组；2-第二压辊组；3-第三压辊组；4-驱动机构；5-压辊间距调节装置；6-张紧机构；7-压辊片；8-压辊槽。

具体实施方式

下面将结合附图来更详细的说明本发明。

本发明的新型岩棉材料的优势在于，通过采用新的配比，利用成纤效果好的配方，获得均匀的纤维分布，通过在岩棉内部形成层间连接，形成交错的三维结构，使得岩棉产品的总体性能得到增强。

现有技术的打褶仅仅具有岩棉层在水平方向上的走向改变，不同岩棉层之间没有直接相互作用，因而不能形成三维搭接结构。图4示出具有岩棉层褶皱的现有技术岩棉产品的剖面，由图4中可见，虽然岩棉层出现起伏皱褶，但是各层之间的关系仍然保持完整，层间关系不强。图5是本发明的岩棉产品，从图5中可以看出，各层之间的联结关系大为增强，甚至难以分辨出完整的岩棉层，各岩棉层之间交错咬合，使得整个产品成为了一个整体。

本发明的岩棉产品利用采用具有突出压辊片和压辊槽的花式压辊的压棉机制造而成。图1示出该种压棉机的结构示意图。图1所示的采用花式压辊的压棉机具有三组压辊，分别为第一组压辊1、第二组压辊2和第三组压辊3。应了解，虽然本图中出于示例的目的示出的是三组压辊，但是实际的压辊组数会有变化，例如四组或者更多组，例如在本图1所示的第三组压辊之后还有另外的压辊组。每一组的上下压辊组都有独立的驱动机构4，以便在每一组压辊之间和上下压辊之间制造速度差。或者速度差也可以借用共同或部分共同的驱动器，通过不同的传动机构采用不同的齿轮比来达成。上部还有上下压辊间距调节装置5。

花式压辊的一个实施方案如图3所见，该花式压辊具有突出的压辊片7和其间的压辊槽8。本图3中所显示的压辊片走向与岩棉运行方向相同，但是应了解，实际的压辊片走向还可以与岩棉运行方向成角度，甚至相互连接形成整体的螺纹结构。

上述花式压辊的压辊片和压辊槽之间的宽度比一般在1：1-1.5之间。两个相邻的花式压辊可以相互咬合，如图2所示。在另外的一些情况下，两个花式压辊并不互相咬合，例如在螺纹式压辊的情况下，或者花式压辊与普通光面压辊相互交替间隔的情况下。

压制岩棉时，铺好的岩棉层从第一组压辊进入。第一组压辊的上压辊组向上张开一定角度，以便接纳疏松的岩棉层。第一组压辊一般不采用花式压辊，因为疏松的岩棉层不能将花式压辊与表面岩棉层的作用传递到内部，不能实现本发明的目的。但是也可以在第一组压辊的后若干个压辊中采用花式压辊。

第一组和第二组和第三组的上下压辊之间都具有速度差，并且速度差的正负关系相互相反。例如在第一组上下压辊速度差v₁为正的情况下，即第一组上压辊速度快于下压辊，则第二组上下压辊速度差v₂为负，即第二组上压辊速度慢于下压辊，并且第三组上下压辊差v₃为正。在速度差的情况下，原有进入压棉机的不同岩棉层开始以不同的速度运动，在进入时第一组压辊的作用下，上部岩棉层运动的比下部岩棉层快，但运动到第二组压辊时，下部岩棉层又比上部岩棉层快，到第三组压辊，上部岩棉层又比下部岩棉层快，如此造成各岩棉层在扭曲，形成打褶。

压棉机的第二组至第三组压辊采用花式压辊，如图1所见。在岩棉层与花式压辊接触时，压辊片与岩棉层接触，而压辊槽不能，因此造成同一岩棉层的不同部分之间的速度差，这种层内速度差向内逐级传递，特别是在褶皱的存在下，造成层内整体破坏，而形成层间搭接，形成三维联结。层间联结使得整个岩棉产品形成一个整体，增强整体刚性，使得产品的性能增强。

实施例1：按重量份计将钛铁石35份、玄武岩40份、石灰石6份、矿渣10份、焦炭25份、萤石3份、硅藻土1份混合粉碎加入冲天炉，炉温1470-1570℃度，充入液氧，熔融，岩浆通过四辊离心机成纤，出口处喷洒酚醛树脂粘结剂，经过集棉、摆锤机铺棉后，进入压棉机，固化后制成黑色三维结构岩棉。岩棉抗拉强度26kPa，压缩强度85kPa。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1. 一种基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）配料：将下列重量份的原料混合粉碎形成进炉原料：钛铁石25-35、玄武岩35-45、石灰石5-8、矿渣8-10、焦炭20-30及辅料3-5份；2）熔融：将配好的原料在冲天炉中熔成岩浆；3）成纤：将熔化的岩浆用离心机甩丝，同时喷洒粘结剂和憎水剂；4）集棉：甩出的纤维收集在集棉机的集棉网上；5）铺棉：利用摆锤机形成多层疏松岩棉层；6）压棉：将所述疏松岩棉层经过三维压棉机压制；7）固化：将经过三维压棉机压好的紧实岩棉体送入固化炉固化，形成具有层间搭接结构的三维整体结构；8）修整：按规格修剪成岩棉材料。

2. 如权利要求1所述的基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，辅料是选自萤石、硅藻土或页岩中的任一种或多种的组合。

3. 如权利要求1所述的基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，所述三维压棉机包括至少三组上下压辊，压棉机入口处的一组压辊称为第一组压辊，与其相邻的下一组压辊称为第二组压辊，以此类推，第一组压辊的下压辊组水平分布，而上压辊组有张开角度，形成张开的入口，第一组压辊的上下压辊之间具有速度差v₁，第二组压辊的上下压辊之间具有速度差v₂，而最后一组压辊的上下压辊之间有速度差或没有速度差，并且若速度差v₁为正，则速度差v₂为负，反之亦然，以此类推，在所述至少三组压辊中，第二组至倒数第二组压辊中有至少一组压辊采用的是花式压辊，所述花式压辊具有突出的压辊片和分布于压辊片之间的压辊槽。

4. 如权利要求3所述的基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，花式压辊的压辊片的宽度与压辊槽的宽度之间的比率是1:1-1.5。

5. 如权利要求4所述的基于铁矿石的新型岩棉材料的制造方法，其特征在于，花式压辊的压辊片与纵向轴线的夹角为0度，相邻的两个花式压辊之间互相咬合。