CN1067355C - 无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法 - Google Patents

无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种建材行业的无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法。目的是降低产品原材料成本，减少环境污染，提高市场竞争力，技术解决方案主要成份组成有纤维、云母、瓷土，工艺采用模压法或者流浆制板法。优点是采用瓷土，资源丰富，易加工，成本低，约2.5元～3元/米2，克服了原有石棉带来的污染问题，适应性广，不用改变原普通硅酸钙板生产线及生产条件，即能大规模化生产，是建材行业轻质高强度墙体的理想产品。

Description

无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法
本发明涉及一种建材行业的无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法。
在背景技术中，目前我国建材行业生产的普通硅酸钙板，是由3～5级石棉、石英粉和消石灰粉为主要原材料，以玻璃纤维、纸浆等为副材料，经选料、配料，用水均匀混合，再经水热合反应制成板材、常规生产方法是模压制板法和流浆制板法。水热合反应机理如下：1、进入蒸压釜前，已混合均匀的料浆和湿中的SiO2颗粒表面吸附Ca(HO)2，漫漫产生凝胶反应。由于所用的硅质材料是结晶体石英粉，所以其反应程度很低、很慢，这时由SiO2和CaO形式的初期水化物，称托贝莫来石凝胶(1.5～2.0 CaO.SiO2·nH2O)。2、在蒸压过程中，随着反应温度和时间的增加，凝胶会不断地形成和转化，其形态的转化过程是托贝莫来石凝胶→CSH(Ⅱ)→CSH(Ⅰ)→托贝莫来石隐晶体→托贝模来石。在这一连续的生成过程之间，是难以绝然加以区别的，有时在同一时间中，还会出现二种以上混合在一起的反应情况。3、经过一定温度的反应，结晶增长，逐渐变成结晶形的托贝莫来石(C5S6H5)，并随着水热温度和时间的进一步提高而向硬硅钙石(C8S8H)转化，因此SiO2和CaO的反应结晶物是通过反复进行而发生的，其反应速度、生成物的强度。随原材料种类、细度、杂质、分子比(C/S)、水热处理的温度和时间不同而变化。国内硅酸钙板的用途主要用于框轻结构的高层建筑作保温绝热防火复盖材料，以及内外墙体材料、天花吊顶和船舶的隔仑板，这种硅酸钙板是市场上石棉水泥板、石膏板及胶合板的理想替代产品，但是其配料中含有石棉，对人体健康有害，污染环境，80年代西方国家确认，对含有石棉物质的成型材料提出种种限制，甚至禁用。且我国石棉资源中出现中、长石棉供应紧张状况。次外硅质材料石英粉价格较贵，使制造费用增加，成本增高，板材市场价格约在17～18元/米2，由于上述两个因素，故很难在市场上，尤其是国际市场上立足。
中国发明专利公报于1993年3月3日公开了一种“高强度硅酸钙成型体及其制造方法”，公开号CN1069476A，申请号91105445.6，其目的是不再合成树脂，而使用玻璃纤维与料浆、分散强化，获得高强度硅酸钙建材。其特征是将雪硅钙石、硅酸钙凝胶与石英混合，玻璃纤维及料浆作为强化材料，其重量百分含量分别为2～10％。其制造方法中，钙硅质原料的克分子配比CaO/SiO2为0.6～0.9，纤维是由耐碱玻璃纤维和料浆组成，将钙质原料与二氧化硅、水混合，50℃以下制浆，再将浆体加热到80℃以上凝胶化处理，得到的胶状物与玻璃纤维及其它原料均混，加压3～30公斤/厘米2，脱水成形，得到成形体，在高压釜中加热反应，最终得到成形体，其不足之处，成分中含有石英，成本增加，工艺复杂，生产周期长，成本增高。
本发明的目的是克服上述现有技术中的不足之处，研制一种新型的无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法，且具有与普通硅酸钙板性能相同条件下，轻质高强度，降低产品原材料成本，减少环境污染，提高产品在国际市场上的竞争能力。
本发明的技术解决方案如下：
产品组成重量比为：
主料：维纶纤维：    0.8～1.5％
      云    母：    14～18％
      瓷    土：    53～60％
      消石灰粉：    20～25％
辅料：玻璃纤维：    1～1.2％
      纸浆纤维(干)：1～1.5％
产品制作工艺采用常规模压制板法或流浆制板法，其中工艺参数钙质原料与硅质原料克分子比(CaO/SiO2)0.25～0.5，料坯水份为28～32％，蒸压养护工序参数为，升温时间：4小时，蒸汽压力：常温送气～0.8MPa，恒温时间：8小时，蒸汽压力：0.8～1.15MPa，150℃～175℃，降温时间：4小时，蒸汽压力：1.15～0.2MPa以下。
本发明的技术解决方案还包括：
产品较佳组成重量比为：
主料：维纶纤维：    0.8％
      云    母：    14％
      瓷    土：    53％
      消石灰粉：    25％
辅料：中矸玻璃纤维：1％
      纸浆纤维(干)：1.2％
本发明实施例说明如下：
例一，采用模压制板法工艺：一般用于生产12～25mm厚板。
1、生产工艺流程：(已有技术)
测定瓷土含水率应在2～5％后，待石灰陈化，消解后，测定有效75％含量，称量，分别对云母、玻纤、纸浆含水率测定。
料浆搅拌→料坯成型压制成型(抽真空)→脱压模垫板→蒸压养护→脱模板→成品。
2、操作方法：
①配料：在测定各种原材料含水率后，按上述材料组成范围确定配比，计算出各自的用量，并称量配料。
②纤维松解和料浆制备：把所有玻璃纤维和纸浆放入搅拌机中，再加入1/2总用水量进行松解约3分钟后，按顺序投入消石灰粉、维纶纤维、玻璃纤维、云母、瓷土和剩余的1/2的水，再搅拌3分钟左右，即制成所需料浆，料浆浓度约60％。
③成坯：料浆倒入成型模中，均匀铺平，待料浆稍成凝胶状后，强制加压脱水，制成料坯，料坯含水率应在28～32％。
④蒸压养护：将压制好的料坯放在蒸养模板上，送入蒸压釜进行蒸压养护，其饱和蒸气压力为0.8mPa左右，4小时升温至150℃～175℃，恒温8小时，降温4小时，脱去蒸压模板即为产品，根据用户需要可直接销售。
⑤切边：按市场需求的尺寸进行切边，制成符合标准的产品。
例二、流浆制板法：一般用于制作4～12mm厚的薄板材。该方法是混合料浆直接流铺在毛布上获得料层的生产方式。
1、生产工艺流程：(已有技术)
原材料→计量→制纤维浆→成型→板坯切割→板坯堆垛→蒸压养护→脱模→芯板成品→砂光→深加工产品堆垛→成品。
2、操作方发：
①配料及制浆：先测出瓷土SiO2含量和含水率，及消石灰粉有效CaO含量和含水率，纸浆用碎纸机制成浆，然后按配比要求分别计量各重量，再在打浆机内加入定量水，然后按顺序依次加入：纤维、纸浆、瓷土、云母、搅拌6～8分钟，料浆浓度12～15％。
②成型：将制好的料浆，抽入斗式储浆池，然后由斗储机出浆，经流浆槽进入流浆箱，流浆箱出口均匀地流铺在运行的毛布上，毛布经过抽真空的真空箱，抽吸料层水份，真空度：0.016～0.04MPa，料坯水份达28～32％。由毛布将薄料层，卷到成型筒上，成型筒压力：2.5～3.0MPa，薄料厚度0.3～0.45mm，达到所需板坯厚度后扯坯，料坯厚度由测厚仪控制，毛布速度40～45m/s。
③切边：由流浆机成型筒上扯下的料坯，由接坯皮带运送到定位皮带上，然后用高压水进行按规格切边，水切割压力为30MPa，切好的板坯由真空堆垛机堆放在有小车的打孔蒸压垫板上，20～25张板坯为一小垛，4小垛共堆成100张左右为一蒸养小车，7～8车为一釜，当满釜后，送蒸汽进行蒸压养护。
④蒸压养护：与模压法相同。
⑤砂光：蒸压脱模后的产品为芯板，也可直接作为产品使用，也可用砂光机对板材两面砂光，达到高精度要求，其精度为±0.2mm，即成产品。
上述现有的模压法和流浆法都可用本发明的配方组成实施。其中配方组成中，与普通硅酸钙板比较，以纤维和云母代替石棉，瓷土代替石英粉，这是本发明的实质性特点，其中原材料中，维纶纤维：采用维尼纶厂生产的改性维纶纤维和高弹模维纶纤维。云母：采用高纵横比增强型商品云母，细度：100目和60目两种。消石灰粉：符合一等品，细度：180目，使用前测定有效CaO含量，要求67％左右。
瓷土：测定SiO2含量，7.5％以上，Fe2O3含量不高于0.5％，细度：150目(100目全通过，200目通过量不大于20％，中纤玻璃纤维：用短切玻璃纤维，长度：1.5cm。纸浆(干)：干纸用碎纸机制成浆，加入可改善板坯塑性和透水性。
本发明生产工艺中，消石灰粉与瓷土的克分子(CaO/SiO2)比为0.25～0.5，不同于普通硅酸钙板的0.1～0.9，这是本发明的又一特点，这样能够降低材料成本，并且简化了复杂配料计算，提高生产工艺性，板材的强度及其它指标易控制。本发明的料坯水份参数采用28～32％，这也是本发明的特点所在。这样容易控制蒸氧过程水分反应，进一步提高生产工艺性。蒸压养护工序中升温、恒温和降温时间，及其对应的蒸汽压力，也都是本发明的特点，更能保证蒸氧过程水化反应的充分利用，保证产品的质量及性能稳定。
本发明的优点和效果如下：
1、由于本发明采用瓷土代替石英粉制作，瓷土资源丰富，易加工，价格相对石英粉很便宜，如50元/吨的瓷土加工成100目～150目，需90元/吨，石英粉加工成200目，需200元/吨。
2、由于本发明采用维纶纤维和云母代替石棉，纤维起加筋作用，云母可达到石棉耐热性好的优良性能，而且价格便宜，如其平均价为1400元/吨，而3～5级石棉平均价3000元/吨，这样不仅能够大大降低产品成本，而且解决了以往石棉对人体健康的危害和环境污染的问题。
3、由于成份组成变化，故产品的总成本降低，普通硅酸钙板原材料成本价格5.5元/米2，本发明为2.5～3元/米2。
4、由于无石棉，成本低，故解决了以往因有石棉难以在国际市场上销售的问题，提高了国内外市场的竞争能力。
5、本发明几乎不改变原来普通硅酸钙板生产线及生产条件，只要按本发明的配方组成和工艺参数进行，即能大规模化生产。
6、本发明生产的产品与轻钢龙骨配套，能够组成各种防火，隔声节能的复合墙，是建材行业轻质高强度墙体的理想产品。

Claims (1)

1、无石棉瓷土硅酸钙板的制作方法，其特征是，产品组成重量比为：
主料：维纶纤维：    0.8～1.5％
     云    母：     14～18％
     瓷    土：     53～60％
     消石灰粉：     20～25％
辅料：玻璃纤维：    1～1.2％
     纸浆纤维(干)： 1～1.5％产品制作工艺采用常规模压制板法或流浆制板法，其中工艺参数钙质原料与硅质原料克分子比(CaO/SiO2)0.25～0.5，料坯水份为28～32％，蒸压养护工序参数为，升温时间：4小时，蒸汽压力：常温送气～0.8MPa，恒温时间：8小时，蒸汽压力：0.8～1.15MPa，150℃～175℃，降温时间：4小时，蒸汽压力：1.15～0.2MPa以下。
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