CN115466079A - 一种低密度防火板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度防火板及其制备方法，涉及防火建筑材料技术领域，原料按重量份数包括轻料40‑50份、水泥15‑20份、木浆8‑10份、石英砂10‑15份、氧化铝5‑7份、云母片5‑10份、蛭石粉3‑5份、硅灰石1‑5份和防水剂0.5‑1份；其中，轻料的制备方法，是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至(0.8‑1.2)MPa和(170‑185)℃，保温反应4‑7h，降温降压后制备而成。本发明提供的低密度防火板，兼具低密度、高强度的特性，防火、耐高温、隔热、吸音效果好，尺寸稳定，易加工。

Description

一种低密度防火板及其制备方法
技术领域
本发明涉及防火建筑材料技术领域，特别涉及低密度防火板的制备方法。
背景技术
目前市场上，低密度硅酸钙板只有少量企业可以做到0.8密度，低于0.5密度的硅酸钙板市场上非常少。目前只有台荣建材公司能做到密度0.5-0.6的硅酸钙板，但是该公司生产的硅酸钙板采用抄取法生产制成，这种低密度板材的料层薄(约0.2毫米)，且层数过多，虽然每层厚度较均匀，但层间结合力弱，装修后容易出现板材整体分层、鼓泡现象；在做耐火极限试验时，因层间结合力弱导致板材在接触火焰后30s后，就会一层层爆开，严重影响防火性能；这种低密度板材通过网箱成型，而网箱中料浆浓度较低(约为5-7％)，网箱中的纤维会顺着水流方向排布，导致生产出来的板材出现横纵向强度出现明显差异，一般纵向强度只有横向强度的65％，导致安装时必须严格按照板材纤维方向安装，否则会有断裂风险。这些不足之处都使其制备出的硅酸钙板抗折强度不足，吸水率过高，防火性能较差，无法适应低密度、高强度防火板材的市场需求。常规低密度硅酸钙板使用传统烘干方式，由于板材较厚(6-12mm)，使得低密度硅酸钙板内部的水分难以快速烘干，出厂水分高达15-25％，水分的偏高会导致后期施工易变形，运输成本增加。
现有的专利中，例如中国授权专利CN105777043B提供了一种轻质节能板，原料采用预料、氢氧化钙、氧化钙、石英砂、硅灰石、硅藻土、珍珠岩、木浆和增强剂；其中，预料是以氢氧化钙和石英粉为原料，加入氧氯化锆，在160-180℃反应4-8h，提升石英粉的活性后制备而成。然而，这种轻质节能板存在强度偏低、密度较高，吸水率过大，不易烘干的不足。
发明内容
针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种低密度防火板及其制备方法，通过在原料中加入了采用特殊制备方法制备的轻料，轻料以氧化钙、硅藻土为原料，加入氢氧化钠对轻料进行改性增强，最终制备的低密度防火板兼具低密度和高强度，防火、耐高温、隔热吸音效果好，尺寸稳定，易加工。具体通过以下技术实现。
一种低密度防火板，其原料按重量份数包括轻料40-50份、水泥15-20份、木浆5-10份、石英砂10-15份、氧化铝3-10份、云母片5-10份、蛭石粉1-5份、硅灰石1-5份和防水剂0.5-1份；
所述轻料的制备方法，是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至(0.8-1.2)MPa和(170-185)℃，保温反应4-7h，降温降压后制备而成；其中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比(0.4-0.7):1为准，水的用量以水固质量比(13-18):1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土的总重量的0.5％。
本发明提供的低密度防火板，通过加入轻料和防水剂，大大降低了防火板的密度，提高了防火、耐高温、隔热、隔音性能，使板材结构尺寸更稳定；解决了现有的板材如果密度降低导致的吸水率增大，强度降低问题。所使用的轻料采用氧化钙和硅藻土加水制备而成，使用氢氧化钠为改性剂，并控制钙硅比。氧化钙除了能遇水放热，节省反应能耗以外，还能与硅藻土在相对较低的温度下快速反应，生成更多硬硅钙。硅藻土在常温下不溶于水，在碱性和高温的情况下微溶于水，硅藻土的溶解度随温度的增加和碱性的提高而加快；氧化钙遇水立即开始水化，产生氢氧化钙；由于氢氧化钙微溶于水，加入氢氧化钠是为了提高水热环境的碱性，使硅藻土在低温环境下能够加快溶解，提前反应，给与轻料晶体长大的时间，使轻料稳定性进一步提高，球形团聚体的粒度更大。最终使生成的轻料密度更低，达到0.12-0.15，从而降低板材成品的密度，低至0.4-0.47g/cm3；还能在极大降低板材吸水率的同时又不堵塞板材结构中的微孔及毛细结构，从而确保板材机构原有的水气透过性，延续了板材结构的呼吸透气性。板材吸水率降低还能使蒸压后的板材含水率降低，大大节省烘干成本。
优选地，所述轻料的制备方法中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.7:1为准，水的用量以水固质量比13:1为准。
优选地，所述轻料的制备方法中，升压、升温至1.2MPa和185℃，保温反应7h。
优选地，所述轻料的制备方法中，升温速率和降温速率均为(1-1.5)℃/min。
更优选地，低密度防火板的原料按重量份数包括轻料50份、水泥20份、木浆5份、石英砂10份、氧化铝3份、云母片5份、蛭石粉3份、硅灰石3份和防水剂1份。
本发明还提供了上述任一项低密度防火板的制备方法，包括以下步骤：
S1、按重量份数取轻料、水泥、木浆、石英砂、氧化铝、云母片、蛭石粉、硅灰石和防水剂，加水搅拌均匀制成浆料，水固比为(4-6):1；将浆料倒到毛毯上，经流浆成型制得第一板坯；
S2、将第一板坯进行养护，养护温度50-60℃，湿度不小于90％，养护时间6-8h，然后脱模得到第二板坯；
S3、将第二板坯进行蒸压，具体方法是先升温、升压至(165-180)℃和1.0±0.1Mpa，然后保温保压(14-15)h，最后在(4-5)h内降温降压直至常压，制得第三板坯；
S4、将第三板坯在(0.3-0.7)MPa，(90-110)℃条件下烘干至水分含量小于12％，制成低密度防火板成品。
本发明采用流浆法生产低密度防火板，制备的单一料层比较厚(1.0毫米以上)，料层整体有起伏，经过成型筒成型，各层间结合更紧密，不容易出现分层，耐火极限测试中板材接触火焰后没有爆裂声，受火面没有大面积碎裂。步骤S1中，浆料良好的流动性使其能直接均匀铺在毛毯上，且浆料浓度比较高(达到15-17％)，浆料中纤维很难随着水流方向排放，所以后期纵横向强度相差不大。步骤S3中，蒸压的温度和压力过低，会影响防火板的抗折强度，温度和压力对强度影响不大，但会有更多的副反应发生，还会增加能耗。步骤S4中使用0.03-0.07MPa的负压条件，能够加速第三板坯中水分的挥发，提高烘干效果。
优选地，步骤S3中，升温速率和升压速率分别为(40-45)℃/h、(0.2-0.25)MPa/h。
本发明采用提高配方中轻料的用量，引入混凝土内参防水剂，在降低板材密度的同时，相应的板材吸水率大大降低，板材吸水率降低后，整体质地提升，相应的抗折、抗冲击强度显著提升。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：经测试，本发明提供的低密度防火板，相比于现有的防火板，密度更低，最低达到0.42；强度更高，抗折强度达到12MPa，抗冲击强度达到2.4kJ/m2；导热系数≤0.15W/(m·K)，握螺钉力≥1000N；内结合强度≥1.2Mpa，耐火度≥1200℃；板材不含甲醛，具有净化甲醛的效果，甲醛净化效率87.1％；兼具低密度、高强度的特性，防火、耐高温、隔热、吸音效果好，尺寸稳定，易加工。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备的低密度防火板，其原料按重量份数包括轻料50份、水泥20份、木浆5份、石英砂10份、氧化铝3份、云母片5份、蛭石粉3份、硅灰石3份和防水剂1份；防水剂为瓦克化学(中国)有限公司的
Figure BDA0003869334690000041
BS 1802CN。
轻料的制备方法，是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后放入反应釜中；关闭进料阀和排气阀，按照1.5℃/min的升温速率，0.01MPa/min的升压速率，开始升压、升温至1.2MPa和185℃；关闭蒸汽阀门，进入保温阶段，保温反应7h；保温结束后开始泄压，按照1.5℃/min的降温速率，0.01MPa/min的降压速率，降温降压直至反应釜内为常压后，将制备成的轻料装入储存容器中备用；
上述轻料的制备方法中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.7:1为准，水的用量以水固质量比13:1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土总重量的0.5％。
经检测，本实施例制备的轻料主要为硬硅钙石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约3min，堆积密度为0.12-0.15g/cm3。
低密度防火板的制备方法为：
S1、检查配料机内是否异物，贮浆池内是否有异物，启动混浆机；
开启各物料的阀门，按上述重量份数取轻料、水泥、木浆、石英砂、氧化铝、云母片、蛭石粉、硅灰石和防水剂，加水搅拌均匀(约4min)制成浆料，水固比为7:1；开启抽浆泵电源，将浆料输进流浆箱，放浆使浆料直接流到毛毯上，经流浆成型制得第一板坯；
S2、将第一板坯堆垛码放，上下相邻的第一板坯之间放置钢板隔开；放入养护房进行养护，养护温度55±5℃，湿度≥90％，养护时间7h；如果是夏季，养护6h，如果是冬季，则养护8h；
养护完成后取出钢板完成脱模，得到第二板坯，第二版皮上下堆叠在一起，底部放置放热垫架等待蒸压；
S3、将第二板坯送入蒸压釜进行蒸压，具体方法是，先按照40-45℃/h的升温速率，0.2-0.25MPa/h的升压速率，升温、升压至180℃和1.0±0.1Mpa；达到规定的压力和温度后，保温保压15h；最后打开排气阀放气降压，在不少于5h的时间内匀速降温降压至常压，打开釜门，制得第三板坯；
S4、将第三板坯在0.6MPa，100℃条件下烘干至水分含量小于12％，制成低密度防火板成品。
最后将低密度防火板进行检测，磨边。
实施例2
本实施例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，其原料按重量份数包括轻料45份、水泥25份、木浆6份、石英砂10份、氧化铝3份、云母片5份、蛭石粉3份、硅灰石1份和防水剂1份。
所用的防水剂，轻料的制备方法以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
实施例3
本实施例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，其原料按重量份数包括轻料40份、水泥15份、木浆10份、石英砂15份、氧化铝10份、云母片10份、蛭石粉5份、硅灰石5份和防水剂1份。
所用的防水剂，轻料的制备方法，以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
实施例4
本实施例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，所用的轻料的制备方法有所调整，具体是：是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至0.8MPa和170℃，保温反应4h，降温降压后制备而成；其中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.7:1为准，水的用量以水固质量比18:1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土总重量的0.5％。
经检测，本实施例制备的轻料主要为硬硅钙石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约7min，堆积密度为0.26g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
实施例5
本实施例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，所用的轻料的制备方法有所调整，具体是：是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至0.8MPa和170℃，保温反应6h，降温降压后制备而成；其中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.7:1为准，水的用量以水固质量比13:1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土总重量的0.5％。
经检测，本实施例制备的轻料主要为硬硅钙石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约7min，堆积密度为0.24g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
对比例1
本对比例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，轻料的制备方法中，将所使用的原料硅藻土替换成石英砂。轻料的其他制备步骤都与实施例1相同。
经检测，本对比例制备的轻料主要为托贝莫来石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约4.5min，堆积密度为0.25g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的整体制备方法均与实施例1相同。
对比例2
本对比例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，轻料的制备方法中，将所使用的原料氢氧化钠替换成氧氯化锆。轻料的其他制备步骤都与实施例1相同。
经检测，本对比例制备的轻料主要为硬硅钙石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约7min，堆积密度为0.27g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的整体制备方法均与实施例1相同。
对比例3
本对比例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，轻料的制备方法中，所使用的原料只包括氧化钙、硅藻土和水，不含有氢氧化钠。轻料的其他制备步骤都与实施例1相同。
经检测，本对比例制备的轻料主要为硬硅钙石与硅钙凝胶的混合物，沉降时间约6min，堆积密度为0.28g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
对比例4
本实施例制备的低密度防火板，与实施例1的唯一区别是，所用的轻料的制备方法有所调整，具体是：是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至1.2MPa和185℃，保温反应6h，降温降压后制备而成；其中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.3:1为准，水的用量以水固质量比13:1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土总重量的0.5％。
经检测，本对比例制备的轻料主要为硅钙凝胶的混合物，沉降时间约8min，堆积密度为0.3g/cm3。
防火板各原料的种类和用量，所用的防水剂，以及低密度防火板的制备方法均与实施例1相同。
试验例：低密度防火板的技术指标和性能检测
取实施例1-5和对比例1-4制备的低密度防火板，按照GB/T7019-2014《纤维水泥制品试验方法》方法检测其密度、抗折强度、抗冲击强度和导热系数。具体检测结果如下表1所示。
表1低密度防火板的技术指标和性能检测结果
Figure BDA0003869334690000081
从上表1可以看到，相比于现有的CN105777043B提供的板材，采用本发明提供的轻料制备的低密度的防火板，在密度更轻的前提下，抗折强度、抗冲击强度更高，导热系数更低。在制备轻料的原料中，当将硅藻土替换成石英砂，将氢氧化钠替换成氧氯化锆，或者不使用氢氧化钠时，由于制备的轻料堆积密度偏高，降低板材密度的幅度不明显，不能做到超低密度板；最终使得制备的板材成品强度偏低。此外，经检测，本发明提供的防火板，随着密度的降低，其吸水率并没有出现显著上升，均保持在80-84％左右，这说明本发明制备的防火板在满足低密度、轻质化的同时，吸水率不仅没有上升，反而能保持相对较低的水平。如果出厂的成品含水率过高，后期容易出现因板材收缩带来的开裂，板材握螺钉力也受到影响。综合而言，采用实施例1的技术方案制备的低密度防火板性能更好，实施例1制备的防火板性能最优。
进一步地，按照GB/T17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测实施例1的低密度防火板的握螺钉力、内结合强度、甲醛含量，JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》检测其甲醛净化效率。经过测试，实施例1制备的低密度防火板，握螺钉力为1056N，内结合强度为1.25MPa，甲醛含量未检出，甲醛净化效率87.1％。
以上具体实施方式详细描述了本发明的实施，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节。在本发明的权利要求书和技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单改型和改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种低密度防火板，其特征在于，其原料按重量份数包括轻料40-50份、水泥15-20份、木浆5-10份、石英砂10-15份、氧化铝3-10份、云母片5-10份、蛭石粉1-5份、硅灰石1-5份和防水剂0.5-1份；
所述轻料的制备方法，是先将氧化钙、硅藻土、氢氧化钠和水搅拌均匀后，先升压、升温至(0.8-1.2)MPa和(170-185)℃，保温反应4-7h，降温降压后制备而成；其中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比(0.4-0.7):1为准，水的用量以水固质量比(13-18):1为准，氢氧化钠的加入量为氧化钙和硅藻土的总重量的0.5％。
2.根据权利要求1所述的低密度防火板，其特征在于，所述轻料的制备方法中，氧化钙、硅藻土的用量以钙、硅质量比0.7:1为准，水的用量以水固质量比13:1为准。
3.根据权利要求1所述的低密度防火板，其特征在于，所述轻料的制备方法中，升压、升温至1.2MPa和185℃，保温反应7h。
4.根据权利要求1所述的低密度防火板，其特征在于，所述轻料的制备方法中，升温速率和降温速率均为(1-1.5)℃/min。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低密度防火板，其特征在于，其原料按重量份数包括轻料50份、水泥20份、木浆5份、石英砂10份、氧化铝3份、云母片5份、蛭石粉3份、硅灰石3份和防水剂1份。
6.权利要求1所述的低密度防火板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按重量份数取轻料、水泥、木浆、石英砂、氧化铝、云母片、蛭石粉、硅灰石和防水剂，加水搅拌均匀制成浆料，水固比为(4-6):1；将浆料倒到毛毯上，经流浆成型制得第一板坯；
S2、将第一板坯进行养护，养护温度50-60℃，湿度不小于90％，养护时间6-8h，然后脱模得到第二板坯；
S3、将第二板坯进行蒸压，具体方法是先升温、升压至(165-180)℃和1.0±0.1Mpa，然后保温保压(14-15)h，最后在(4-5)h内降温降压直至常压，制得第三板坯；
S4、将第三板坯在(0.3-0.7)MPa，(90-110)℃条件下烘干至水分含量小于12％，制成低密度防火板成品。
7.根据权利要求6所述的低密度防火板的制备方法，其特征在于，步骤S3中，升温速率和升压速率分别为(40-45)℃/h、(0.2-0.25)MPa/h。
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