CN113416050B - 一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石3～7份，云母5～10份，玻化微珠2～7份，漂珠2～7份，玄武岩纤维2～5份，木浆纤维3～7份，硅酸盐水泥10～30份，消石灰10～30份，石英砂20～50份；本发明还公开了一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板的制备方法，先将玄武岩纤维分散到含三聚磷酸钠及聚氧化乙烯的水中，再加入其他原料进行混浆、板坯制备、压实、预养护、蒸压养护和烘干，得到硅酸钙板。本发明通过添加玄武岩纤维提高了硅酸钙板的抗折强度，通过添加玻化微珠和漂珠减小了密度，增强了热稳定性，制备的硅酸钙板具有强度高，质量轻，防火级别高的特点，且不含石棉绿色安全。

Description

一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板及其制备方法
技术领域
本发明属于硅酸钙板制备技术领域，具体涉及一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板及其制备方法。
背景技术
防火硅酸钙板要求在950℃高温下无变形、无开裂，既要有耐高温性能，又要有较低的密度及较高的强度，防火板应用构成的防火系统对于火势有阻隔作用，可用于防火墙、防火吊顶、通风排烟管道、钢结构防火包覆、电缆管道防火包覆等，在发生火灾时能减少火灾造成的危害，对于保证人的生命和财产安全起到重要作用。目前所用的防火板通常使用具有高强耐火的石棉纤维，石棉纤维被列入“一级致癌物”，已被很多国家禁止使用。
普通的硅酸钙板主要用纸浆作为增强纤维，防火性能和力学性能低，难以达到A1级防火标准，选用防火性能和力学性能良好的玄武岩纤维作为增强纤维，又存在玄武岩纤维难以分散在水中的问题，还是难以提高硅酸钙板的防火能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板。本发明通过添加玄武岩纤维提高了硅酸钙板的抗折强度，通过添加玻化微珠和漂珠减小了硅酸钙板的密度及热导系数，提高了硅酸钙板的热稳定性能，采用本发明的配比制备的硅酸钙板具有抗折强度高，质量轻，防火级别高的特点，且不含石棉更加绿色安全。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石3～7份，云母5～10份，玻化微珠2～7份，漂珠2～7份，玄武岩纤维2～5份，木浆纤维3～7份，硅酸盐水泥10～30份，消石灰10～30份，石英砂20～50份；所述无石棉轻质高强防火硅酸钙板的表观密度不高于0.95g/cm3，抗折强度不低于14MPa。
本发明的硅酸钙板以玄武岩纤维和木浆纤维作为增强纤维，相比于木浆纤维，玄武岩纤维为高强度的连续纤维，纤维较长作为增强纤维使得制备的硅酸钙板抗折强度更大，且玄武岩纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，具有良好的耐高温和耐腐蚀性能，进而使得制备的硅酸钙板具有良好的防火效果和防潮效果，不易受潮发生形变；本发明采用了玻化微珠和漂珠作为硅酸钙板的组分，玻化微珠和漂珠均为中空结构，与其他相同质量的材料相比，玻化微珠和漂珠的体积大，进而使得最终制备的同等尺寸规格的硅酸钙板密度更低，质量更轻，同时，玻化微珠表面玻化封闭，强度高，理化性质稳定，不易吸水，有利于减小硅酸钙板的收缩率，进而有利于提高硅酸钙板的热稳定性能，漂珠也为表面封闭结构，理化稳定性高，且腔内为半真空，只有极微量的气体，因此其热传导极微，使得最终制备的硅酸钙板热导系数小，具有良好的保温隔热性能；综上所述，本发明通过添加玄武岩纤维提高了硅酸钙板的抗折强度，通过添加玻化微珠和漂珠减小了硅酸钙板的密度，减小了收缩率及热导系数，提高了热稳定性能，采用本发明的配比制备的硅酸钙板具有抗折强度高，质量轻，热稳定性好的特点，且不含石棉更加绿色安全，具有推广价值，能满足各种建筑及公众场所的防火需求。
上述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石3～6份，云母5～7份，玻化微珠2～5份，漂珠2～5 份，玄武岩纤维2～4份，木浆纤维3～6份，硅酸盐水泥10～20份，消石灰10～20份，石英砂20～40份。采用上述优选技术方案，进一步控制了硅酸钙板的制备组分在上述质量份数范围，有利于增强制备的硅酸钙板的抗折强度，减少硅酸钙板的密度及热导系数，提高硅酸钙板的热稳定性能。
上述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石6份，云母5份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维3份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥15份，消石灰15份，石英砂35 份。
上述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，所述玻化微珠的粒径为50目～100目，容重为60kg/m3～80kg/m3。本发明采用粒径为 50目～100目，容重为60kg/m3～80kg/m3的玻化微珠，颗粒强度大，容重低，理化性能稳定，有利于降低硅酸钙板的密度，减小硅酸钙板的收缩率，提高硅酸钙板的热稳定性能。
另外，本发明还提供一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、称取玄武岩纤维，加入到质量浓度为1％～3％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm，所述聚氧化乙烯的加入量在水溶液中的质量占比为0.1％～0.3％；
步骤二、称取硅灰石、云母、玻化微珠、漂珠、木浆纤维、硅酸盐水泥、消石灰和石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料进行搅拌，得到质量浓度为15％～20％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料输送至制板机中制备板坯，板坯成型后切割，然后加入模板堆垛，再依次进行压实、预养护、脱模、蒸压养护和烘干处理，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
本发明通过使用两种分散剂，即1％～3％质量浓度的三聚磷酸钠及0.1％～0.3％质量浓度的聚氧化乙烯，实现了玄武岩纤维在水溶液中的均匀分散，使分散在水中的玄武岩纤维呈直径为13μm～15μm的丝状，其中，加入的三聚磷酸钠还具有金属螯合作用，通过与玄武岩纤维中的钙、镁离子络合，提高了玄武岩纤维的稳定性和坚韧性，进而有利于提高制备的硅酸钙板的抗折强度，同时，加入的聚氧化乙烯具有良好的絮凝和增稠作用，使得玄武岩纤维悬浮分散在水中，不易团聚，稳定性更高，进而使得玄武岩纤维均匀分布在硅酸钙板中，提高了硅酸钙板各部位强度的一致性，特别有利于防止硅酸钙板边角处发生变形，同时，直径为13μm～15μm的丝状的玄武岩纤维比表面积大，具有良好的吸附性，有利于提高纤维与其他原料之间的界面粘结性，充分发挥纤维增强的作用；本发明通过将坯体浆料的质量浓度控制在15％～20％，在确保各组分在水中均匀分散的同时，保证了后续坯体浆料输送的流动性；本发明通过对制备的板坯进行预养护处理，使板坯初步养护成型，提高了板坯的初始结构强度，有利于提高最终制备的硅酸钙板的力学性能，本发明通过对板坯进行蒸压养护处理，使板坯中的二氧化硅和氢氧化钙在高温水蒸气中反应生成托贝莫来石和硬硅酸钙石，提高制备的硅酸钙板的强度、抗折、抗压和抗拉等力学性能；综上所述，采用本发明的方法制备的硅酸钙板，玄武岩纤维均匀的分布其中，硅酸钙板各部位强度一致性高，制备效率高，且制备的硅酸钙板具有优良的力学性能，适合工业化大规模生产。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述木浆纤维加入混浆机前进行预先疏解，预先疏解的处理过程为：将木浆纤维加入水中经碎浆机破碎，经磨浆机磨浆，得到叩解度为38°SR～45°SR，纤维湿重为8g～9g的木浆纤维浆料。本发明通过对木浆纤维进行预先疏解，即通过碎浆机和磨浆机对木浆纤维产生破碎、拉伸、摩擦等作用力，使得木浆纤维的纤维形态改变，使木浆纤维能够分丝帚化，比表面积增大，进而使木浆纤维与其他原料组分之间的结合力增加，同时，木浆纤维在疏解过程中吸水润张，有利于提高纤维塑性，进而有利于提高以该木浆纤维制备的硅酸钙板的力学强度和组织均匀性；通过将木浆纤维的叩解度控制在38°SR～45°SR，纤维湿重控制在8g～9g，以此来控制木浆纤维的纤维比表面积和纤维长度，确保木浆纤维和强度和与其他原料组分之间的结合力，进而保证后续制备的硅酸钙板的力学强度。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述板坯制备的过程为：将坯体浆料采用网轮转移至毛布，经过伏辊挤压和真空脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，切割得到成型板坯。本发明采用网轮将坯体浆料转移至毛布，使坯体浆料中的木浆纤维和玄武岩纤维的分布具有一定的方向性，有利于提高增强纤维的均匀性，进而有利于提高硅酸钙板的强度；通过伏辊挤压和真空脱水处理，降低坯体浆料中的水分，实现板坯的初步脱水成型，有利于提高后续板坯堆垛的稳定性，保证制备工作的效率。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述预养护的温度为50℃～60℃，时间为7h～8h，湿度不低于90％。本发明通过对板坯进行预养护处理，并控制预养护过程的温度为50℃～60℃，时间为7h～8h，湿度不低于90％，使板坯形成充分的水化反应，该预养护的条件能有效避免板坯发生分层、开裂和变形等问题，提高板坯的初始结构强度，并为后续蒸压养护处理提供适宜的温度和湿度条件，促进二氧化硅和氢氧化钙与水的反应。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述蒸压养护处理的具体过程为：采用蒸压釜在通入饱和蒸汽的条件下，将蒸压釜内的压力在4h～5h内匀速升至0.85～1.0MPa，然后在170℃～190℃下保压9h～13h，最后将蒸压釜内的压力在4h～5h内匀速降至常压。本发明将蒸压釜内温度控制在 170℃～190℃，有利于促进二氧化硅、氢氧化钙和水发生反应生成稳定的托贝莫来石晶体，使板坯的各组分材料产生足够的粘结力；本发明将压力设置为0.85～1.0MPa，并保压9h～13h，有利于水蒸气进入板坯内部，使水化反应充分进行；本发明采用匀速升压、降压的方式，并将升压、降压时间控制在4h～5h内，有利于保持水化反应的稳定性，使水蒸气均匀进入板坯内部，在保证水化反应充分反应的同时节省能源，提高硅酸钙板的强度、抗压、抗折和抗拉性能及耐候性。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述板无石棉轻质高强防火硅酸钙板的含水率为6％～10％。本发明通过将无石棉轻质高强防火硅酸钙板的含水量控制在6％～10％，避免含水率过大引起板面翘曲及在后续深加工应用过程中出现质量问题。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过添加玄武岩纤维提高了硅酸钙板的抗折强度，通过添加玻化微珠和漂珠减小了硅酸钙板的密度，减小了收缩率及热导系数，提高了热稳定性，使采用本发明的配比制备的硅酸钙板具有抗折强度高，质量轻，防火级别高的特点，且不含石棉更加绿色安全，具有推广价值，能满足各种建筑及公众场所的防火需求。
2、本发明通过采用三聚磷酸钠及聚氧化乙烯作为玄武岩纤维的分散剂，实现了玄武岩纤维在水溶液中的均匀分散，使得玄武岩纤维悬浮分散在水中，不易团聚，进而使得玄武岩纤维均匀分布在硅酸钙板中，提高了硅酸钙板各部位强度的一致性，保证硅酸钙板质量稳定。
3、本发明通过对木浆纤维进行预先疏解，即通过碎浆机和磨浆机对木浆纤维产生破碎、拉伸、摩擦等作用力，使得木浆纤维的纤维形态改变，使木纸浆纤维分丝帚化，比表面积增大，使纤维与其他原料组分之间的结合力增强，同时，木浆纤维在疏解过程中吸水润张，有利于提高纤维塑性，进而有利于提高以该木浆纤维制备的硅酸钙板的力学强度和组织均匀性。
4、本发明通过对板坯进行预养护处理，使板坯充分水化反应，避免造成板坯分层、开裂、变形，使板坯初步养护成型，提高板坯的初始结构强度，并为后续蒸压养护处理提供适宜的温度和湿度条件，促进二氧化硅和氢氧化钙与水的反应。
5、本发明通过控制蒸压温度，促进二氧化硅、氢氧化钙和水发生反应生成稳定的托贝莫来石晶体，使板坯的各组分材料产生足够的粘结力，通过控制保压时间，促进水蒸气进入板坯内部，使水化反应充分进行，通过采用匀速升压、降压的方式，保持水化反应的稳定性，使水蒸气均匀进入板坯内部，提高硅酸钙板的强度、抗压、抗折和抗拉性能及耐候性。
下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步详细描述。
具体实施方式
本发明实施例1～实施例10中采用的硅灰石的粒径为100目～150目，主要成分为45％氧化钙、47％二氧化硅，烧失量小于4％；采用的云母的粒径为200目～250目，主要成分为40％二氧化硅、35％氧化铝、10％氧化钾；采用的石英砂的粒径为230目～300目，二氧化硅含量不低于90％；采用的玻化微珠的粒径为50目～100目，容重为60kg/m3～80kg/m3，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙；采用的硅酸盐水泥为普通硅酸盐P.O42.5水泥，主要成分为60％氧化钙、20％二氧化硅、5％氧化铝，烧失量小于4％。
实施例1
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石6份，云母5份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维 3份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥15份，消石灰15份，石英砂35份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取3份玄武岩纤维，加入到质量浓度为1％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.1％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取6份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.0g，叩解度为45°SR的木浆纤维浆料，再依次将6份硅灰石，5份云母，5份玻化微珠，5份漂珠，15份硅酸盐水泥，15份消石灰和35份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为20％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为50℃，湿度90％以上，预养8h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在4h内匀速升压至0.9MPa，在180℃下保压10h，然后在4h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为8％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，步骤一中将玄武岩纤维只加入到1％质量浓度的三聚磷酸钠水溶液中，经搅拌后玄武岩纤维不能充分分散，在水溶液中呈片状，未制得均匀分散的丝状的玄武岩纤维浆料，不再进行后续操作。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，步骤一中将玄武岩纤维只加入到0.1％质量浓度的聚氧化乙烯水溶液中，经搅拌后玄武岩纤维不能充分分散，在水溶液中呈片状，未制得均匀分散的丝状的玄武岩纤维浆料，不再进行后续操作。
通过对比实施例1与对比例1和对比例2可知，在玄武岩纤维的水溶液中只添加三聚磷酸钠或聚氧化乙烯其中一种分散剂，玄武岩纤维在水溶液中呈片状而非均匀丝状，也并未使玄武岩纤维充分分散在水溶液中，片状的玄武岩纤维与坯体浆料中的其他组分粘连度低，且未均匀分散的玄武岩纤维不能保证制备的硅酸钙板各部位强度的一致性，以此状态的玄武岩纤维浆料用作增强纤维浆料并不能提高硅酸钙板的强度，因此，本发明同时添加的三聚磷酸钠和聚氧化乙烯分散剂，使得玄武岩纤维均匀分散并悬浮在水溶液中，进而保证玄武岩纤维均匀分布在硅酸钙板中，提高了硅酸钙板的力学强度，并提高了硅酸钙板各部位强度的一致性。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，制备原料中不含玄武岩纤维，并将木浆纤维的质量份数调整为9份。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，制备原料中不含玻化微珠和漂珠。
实施例2
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石6份，云母7份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维 4份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥20份，消石灰20份，石英砂40份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取4份玄武岩纤维，加入到质量浓度为3％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.1％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取6份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为9.0g，叩解度为38°SR的木浆纤维浆料，再依次将6份硅灰石，7份云母，5份玻化微珠，5份漂珠，20份硅酸盐水泥，20份消石灰和40份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为20％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为60℃，湿度90％以上，预养7h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在5h内匀速升压至1.0MPa，在190℃下保压9h，然后在5h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为6％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例3
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石3份，云母5份，玻化微珠2份，漂珠2份，玄武岩纤维 2份，木浆纤维3份，硅酸盐水泥10份，消石灰10份，石英砂20份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取2份玄武岩纤维，加入到质量浓度为2％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.2％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取3份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.5g，叩解度为40°SR的木浆纤维浆料，再依次将3份硅灰石，5份云母，2份玻化微珠，2份漂珠，10份硅酸盐水泥，10份消石灰和20份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为15％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为50℃，湿度90％以上，预养8h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在4h内匀速升压至0.85MPa，在170℃下保压13h，然后在4h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为10％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例4
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石6份，云母10份，玻化微珠4份，漂珠7份，玄武岩纤维3份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥20份，消石灰20份，石英砂30份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取3份玄武岩纤维，加入到质量浓度为2％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.3％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取6份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.4g，叩解度为42°SR的木浆纤维浆料，再依次将6份硅灰石，10份云母，4份玻化微珠，7份漂珠，20份硅酸盐水泥，20份消石灰和30份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为18％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为55℃，湿度90％以上，预养8h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在4h内匀速升压至0.9MPa，在180℃下保压12h，然后在4h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为7％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例5
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石5份，云母8份，玻化微珠7份，漂珠5份，玄武岩纤维 5份，木浆纤维5份，硅酸盐水泥10份，消石灰30份，石英砂40份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取5份玄武岩纤维，加入到质量浓度为2％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.2％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取5份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.5g，叩解度为40°SR的木浆纤维浆料，再依次将5份硅灰石，8份云母，7份玻化微珠，5份漂珠，10份硅酸盐水泥，30份消石灰和40份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为16％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为50℃，湿度90％以上，预养8h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在4.5h内匀速升压至1.0MPa，在190℃下保压9h，然后在4.5h 内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为7％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例6
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石7份，云母5份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维 3份，木浆纤维7份，硅酸盐水泥30份，消石灰10份，石英砂50份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取3份玄武岩纤维，加入到质量浓度为1％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.3％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取7份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.3g，叩解度为43°SR的木浆纤维浆料，再依次将7份硅灰石，5份云母，5份玻化微珠，5份漂珠，30份硅酸盐水泥，10份消石灰和50份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为15％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为55℃，湿度90％以上，预养7h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在5h内匀速升压至1.0MPa，在190℃下保压9h，然后在5h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为8％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例7
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石4份，云母6份，玻化微珠3份，漂珠7份，玄武岩纤维 3份，木浆纤维7份，硅酸盐水泥20份，消石灰20份，石英砂30份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取3份玄武岩纤维，加入到质量浓度为3％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.1％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取7份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.4g，叩解度为42°SR的木浆纤维浆料，再依次将4份硅灰石，6份云母，3份玻化微珠，7份漂珠，20份硅酸盐水泥，20份消石灰和30份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为20％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为55℃，湿度90％以上，预养8h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在4h内匀速升压至0.85MPa，在170℃下保压10h，然后在4h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为8％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例8
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石7份，云母5份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维 4份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥30份，消石灰20份，石英砂40份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取3份玄武岩纤维，加入到质量浓度为2％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.2％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取6份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.5g，叩解度为40°SR的木浆纤维浆料，再依次将7份硅灰石，5份云母，5份玻化微珠，5份漂珠，30份硅酸盐水泥，20份消石灰和40份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为20％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为60℃，湿度90％以上，预养7h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在5h内匀速升压至1.0MPa，在190℃下保压9h，然后在5h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为8％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
实施例9
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板由以下质量份数的原料制备而成：硅灰石6份，云母6份，玻化微珠4份，漂珠7份，玄武岩纤维 5份，木浆纤维5份，硅酸盐水泥25份，消石灰25份，石英砂30份。
本实施例的无石棉轻质高强防火硅酸钙板制备过程包括以下步骤：
步骤一、称取5份玄武岩纤维，加入到质量浓度为2％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入水重0.2％的聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm；
步骤二、称取5份木浆纤维，加入水用碎浆机将木浆纤维破碎后，经磨浆机磨浆，得到纤维湿重为8.4g，叩解度为42°SR的木浆纤维浆料，再依次将6份硅灰石，6份云母，4份玻化微珠，7份漂珠，25份硅酸盐水泥，25份消石灰和30份石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料和上述制备的木浆纤维浆料到混浆机中进行搅拌，得到质量浓度为18％的坯体浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料经管道输送至制板机系统中，坯体浆料经网轮转移到毛布上，经过伏辊挤压和真空泵脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，板坯成型经切割后加模板堆垛，再经过压机压实，进入预养护房进行预养护，设置预养护房的温度为60℃，湿度90％以上，预养7h后脱模，成垛后送入蒸压釜进行蒸压养护，通入饱和蒸汽，在5h内匀速升压至1.0MPa，在190℃下保压10h，然后在5h内匀速降至常压，取出板坯并放入烘干房内烘干至含水率为7％，最后将板坯切割至所需的尺寸，一般为2440mm×1220mm，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
根据行标JC/T 564.1-2018《纤维增强硅酸钙板》及T/CBMF79-2020 《防火用硅酸钙板》中的试验方法对上述实施例1～实施例9、对比例3和对比例4制备的硅酸钙板进行性能测试，其中，热稳定性能是硅酸钙板在经过950℃高温处理4h后测得的数据，结果如表1所示。
表1
Figure RE-GDA0003222029020000171
通过表1中数据可知，实施例1制备的含玄武岩纤维的硅酸钙板的抗折强度高达14.8MPa，相比于对比例3制备的不含玄武岩纤维，只含等量木浆纤维的硅酸钙板，实施例1制备的硅酸钙板的抗折强度提高了40.95％，同时，实施例2～实施例9制备的硅酸钙板的抗折强度也均不低于14.0MPa，说明玄武岩纤维有利于提高硅酸钙板的抗折强度，使得本发明制备的硅酸钙板抗折强度更高；实施例1制备的含玻化微珠和漂珠的硅酸钙板的表观密度为0.90g/cm3，相比于对比例4制备的不含玻化微珠和漂珠的硅酸钙板，实施例1制备的硅酸钙板表观密度下降了29.69％，实施例2～实施例 9制备的硅酸钙板的表观密度也均不高于0.94g/cm3，说明制备原料中含有的漂珠和玻化微珠有利于降低制备的硅酸钙板的表观密度，使得本发明制备的硅酸钙板质量更轻，同时，通过对比实施例1和对比例4发现，本发明实施例1制备的硅酸钙板的导热系数下降了40％，实施例2～实施例9制备的硅酸钙板的导热系数也均不高于0.16w/(m.k)，说明制备原料中含有的漂珠和玻化微珠有利于降低制备的硅酸钙板的导热系数，使得本发明制备的硅酸钙板的具有良好的隔热保温性能，此外，对比实施例1和对比例4 发现，含漂珠和玻化微珠的实施例1制备的硅酸钙板在质量损失率、长度收缩率、厚度收缩率及翘曲变形方面均有下降，对比例4制备的硅酸钙板在经过950℃高温处理4h后出现了裂纹缺陷，而实施例1制备的硅酸钙板稳定完整，未出现裂纹缺陷，说明制备原料中含有的漂珠和玻化微珠有利于降低制备的硅酸钙板的质量损失率、长度收缩率、厚度收缩率及翘曲变形，不易发生开裂，不易变形，提高了本发明制备的硅酸钙板的热稳定性，在发生火灾时，以本发明制备的硅酸钙板作为防火材料，不易收缩开裂造成坍塌事故，具有良好的防火性能。
值得说明的是，实施例1制备的含有漂珠和玻化微珠的硅酸钙板的抗折强度为14.8MPa，低于对比例4制备的不含漂珠和玻化微珠的硅酸钙板，但实施例1制备的硅酸钙板的表观密度低至0.90g/cm3，密度提高在一定程度上有利于提高硅酸钙板的抗折强度，而本发明制备的硅酸钙板兼具了密度低和抗折强度高的特点，具有更加广泛的应用场景。
综上所述，采用本发明的质量配比和制备方法制备的硅酸钙板具有密度小、抗折强度高、热稳定性好和导热系数低的特点，且不含石棉，燃烧无毒，更加绿色安全，具有推广价值和工业化生产前景，适用于各种建筑和及公共场所的防火。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石3～7份，云母5～10份，玻化微珠2～7份，漂珠2～7份，玄武岩纤维2～5份，木浆纤维3～7份，硅酸盐水泥10～30份，消石灰10～30份，石英砂20～50份；所述无石棉轻质高强防火硅酸钙板的表观密度不高于0.95g/cm3，抗折强度不低于14MPa；
所述无石棉轻质高强防火硅酸钙板通过以下步骤制备：
步骤一、称取玄武岩纤维，加入到质量浓度为1％～3％的三聚磷酸钠水溶液中，将玄武岩纤维搅拌均匀，再加入聚氧化乙烯进行搅拌，直至玄武岩纤维在水溶液中均匀分散，得到玄武岩纤维浆料，所述玄武岩纤维浆料中的玄武岩纤维呈丝状，丝径为13μm～15μm，所述聚氧化乙烯的加入量在水溶液中的质量占比为0.1％～0.3％；
步骤二、称取硅灰石、云母、玻化微珠、漂珠、木浆纤维、硅酸盐水泥、消石灰和石英砂加入到混浆机中，再加入步骤一中得到的玄武岩纤维浆料进行搅拌，得到质量浓度为15％～20％的坯体浆料；所述木浆纤维加入混浆机前进行预先疏解，预先疏解的处理过程为：将木浆纤维加入水中经碎浆机破碎，经磨浆机磨浆，得到叩解度为38°SR～45°SR，纤维湿重为8g～9g的木浆纤维浆料；
步骤三、将步骤二中得到的坯体浆料输送至制板机中制备板坯，板坯成型后切割，然后加入模板堆垛，再依次进行压实、预养护、脱模、蒸压养护和烘干处理，得到无石棉轻质高强防火硅酸钙板。
2.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石3～6份，云母5～7份，玻化微珠2～5份，漂珠2～5份，玄武岩纤维2～4份，木浆纤维3～6份，硅酸盐水泥10～20份，消石灰10～20份，石英砂20～40份。
3.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，包括以下质量份数的组分：硅灰石6份，云母5份，玻化微珠5份，漂珠5份，玄武岩纤维3份，木浆纤维6份，硅酸盐水泥15份，消石灰15份，石英砂35份。
4.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，所述玻化微珠的粒径为50目～100目，容重为60kg/m3～80kg/m3。
5.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，步骤三中所述预养护的温度为50℃～60℃，时间为7h～8h，湿度不低于90％。
6.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，步骤三中所述板坯制备的过程为：将坯体浆料采用网轮转移至毛布，经过伏辊挤压和真空脱水，形成薄料层缠绕在成型筒上，多层缠绕卷成平板，切割得到成型板坯。
7.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，步骤三中所述蒸压养护处理的具体过程为：采用蒸压釜在通入饱和蒸汽的条件下，将蒸压釜内的压力在4h～5h内匀速升至0.85～1.0MPa，然后在170℃～190℃下保压9h～13h，最后将蒸压釜内的压力在4h～5h内匀速降至常压。
8.根据权利要求1所述的一种无石棉轻质高强防火硅酸钙板，其特征在于，步骤三中所述无石棉轻质高强防火硅酸钙板的含水率为6％～10％。
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