CN1900005A - 高强硫酸钙棉纤维板及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高强硫酸钙棉纤维板及其制造工艺，由硫酸钙、棉纤维为原料；其配方如下：硫酸钙75－95份，废棉纤维5－25份，水份20－30份，促凝剂0.1－1％，缓凝剂0.1－1％，防水剂0.1－3％。其制造方法采用全干料生产法，制作干纤维个体与干石膏粉均匀结合，再将配合好的辅助剂，进行喷雾搅拌；其搅拌后的疏松干粉料；经机械铺装成型，高压压制，切割齐边后，再经水化完成而定性。其利用废物料作原材料，具有生产成本只有5.50元/张(2.98平方)；只须120万的总资金，年产300万平方米，工艺设备自动控制等优点，而且有效解决废物再利用问题。产品的各项质量性能，已达到或超过现有同类石膏纤维板的指标。

Description

高强硫酸钙棉纤维板及其制造工艺

技术领域

本发明涉及硫酸钙棉纤维板及其制造工艺，属于建筑材料技术领域。

背景技术

现有技术中，建筑房屋中使用的隔墙、装饰用石膏纤维板品种多样、结构各异；如有纤维石膏板、石膏刨花板、硅酸钙板、玻纤增强石膏板和纸面石膏板等。其市场需求量相当大，但板材的生产企业利润却很低。其原因是现有石膏板生产工艺技术几乎还停留在50年代时期，而设备造价却不断攀升；世界上第一条石膏刨花板生产线于1986年在芬兰建成，年产量为4万立方米；1988年在挪威建成世界上第二条石膏刨花板生产线，年产量为6万立方米。我国山东省苍山县建成中国第一家石膏刨花板生产线，设备全部引进，总投资约2亿元，内蒙古东胜市采用国产设备建成了1.5万立方米的石膏刨花板及水泥刨花板联合生产线。设备资金1.5亿元；湖北孝感捷弗墙体材料有限公司，投资3000多万元建成的年产300万平米设备生产线，引进的德国纤维石膏板生产线，是90年代较为先进的生产技术；其以上的生产技术，采用的依然是天然原料和传统的浆湿法或半干法的生产方法，产品成本相当高，投资资金高得惊人；

首先，在主要原料的使用上，没有改变和创新，原料大多采用的还是天然石膏为主，辅料大多采用木质纤维为主；其次生产工艺技术上也没有创新，特别是采用浆料法生产，造成在生产过程中能耗大，设备投资相应高，而生产规模却又相应小等诸多问题，造成了直接生产费用长期居高不下。

以上各种石膏板材，其生产方法有的用浇注成型工艺，有的用流浆法压制脱水成型工艺，有的用抄浆法生产。板材生产费用高的主要原因；浆料法(湿法)纤维浆要耗大量的水和电，再加之后工序的干燥耗能，特别是产生的污水存在二次污染须处理；因此，现有生产技术存在诸多需要解决的问题。

现将目前现有石膏纤维板材的技术路线，作如下分析：

A：生产原材料方面：

(1)天然石膏为基本原料；

(2)以木质纤维或玻璃纤维为加强筋，以提高强度。

B：生产方法方面：

将天然二水石膏煅烧粉碎后，制成半水石膏粉；将(或)木材或纸板加工成纤维浆；将添加剂与水进行配合后，与纤维浆混合，再将石膏粉放入，进行共同搅拌；采用流浆法或抄浆法生产(即湿法生产)成坯；压制脱水成型；将富裕的水干燥蒸发后，获得产品石膏板。

C：产品结构方面：

(1)纤维与石膏粉无序混合；即“纤维石膏板”；

(2)玻纤网间夹层或双间夹层；即“增强玻纤石膏板”；

(3)石膏与纤维混合为中间层，纸在两面；即“纸面石膏板”；

了解现有石膏板生产技术，可以发现现有技术存在如下诸多问题：

1、原材料问题：

都是以天然石膏和木质纤维刨花或纸板纤维为原料，原料采制困难，且成本高，加工过程能耗大；没有利用廉价的化学石膏，原料价居高不下；

2、板材生产制作过程的问题：

问题1)：浆料法(湿法)生产，纤维浆需要耗大量的水和电；特别是回收的纸板制浆，须浸泡、打浆、清洗纤维浆中的泥沙，产生污水存在二次污染；

问题2)：很难把握好纤维浆的浓度，把握好浆的流动性；制造过程的循环水中含有添加剂，会影响再使用质量；

问题3)：当石膏粉与纤维浆搅拌时，搅拌机上会缠绕很多的纤维，搅拌机的死角会积淀过于饱和水的原料，须不断清理；使原辅料不能精确配方，产品质量不稳定，且不利于连续生产；

问题4)：纤维经长时间的水泡制后，其质松软，强度受影响；

问题5)：水饱和的纤维，在与半水石膏拌和成型后，会影响石膏板的水化，板的强度降低；

问题6)：当半水石膏提前遇水后，会提前胶凝，降低板的强度；

问题7)：湿法压制成型的板，其水分量是终级产品板水化量的数倍，必须要耗大量的热能，才能将其蒸发干燥掉；

问题8)：生产设备庞大，年规模产200万平米，所需设备资金量最少在2000万人民币；装机电量不小于800-1200KW；产品直接生产费用自然高；

问题9)：辅料成本高：如：木丫枝材价1100元/吨，回收纸板价：1200元/吨。

问题10)板结构影响强度：纤维在石膏粉中是无序混合；必然影响强度。

另外，已经公开的有关石膏纤维板的专利申请很多，诸如中国专利96118317.9；01104166.8；02202232.5；00236591.X；96192771.2；97114128.2；99118576.5；98801196.4等等，均未创造性解决上述根本的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提出一种成本低、强度高、制造工艺简洁、而且投资少的高强硫酸钙棉纤维板及其制造方法。

采用以下技术方案可以实现本发明的目的：

高强硫酸钙棉纤维板的构成：由(1)主要原料之一是硫酸钙(别名：石膏)：包括化学石膏、天然石膏、脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等；其工业生产的废渣石膏统称化学石膏；(2)主要原料之二是棉纤维：是一种纺织工业生产中不可再用于纺织，即纺织生产的车间扬尘，废棉回收纤维；和废旧棉纺制品粉碎后回收的复合纤维；

以缓凝剂、促凝剂、防水剂以及水份为组合剂；其配方如下：硫酸钙75-95份，废棉纤维5-25份，水分20-30份，促凝剂0.1-1％，缓凝剂0.1-1％，防水剂0.1-3％。

其结构特点是硫酸钙与棉纤维结合形成；其板材由上、下细表层，中间较粗层组成，中间层是由粗棉纤维与粗硫酸钙粉组成，上、下表面层是由细纤维和细硫酸钙粉构成。

或者，所述板材由粗细均匀的硫酸钙粉与棉纤维结合形成，使硫酸钙与纤维定向均匀分布的结合。

又或者，所述板材为粗细渐变结构的硫酸钙粉与棉纤维构成，复合式自然过度结合而成。

进一步的改进是板材表面设有水印木纹或胶饰面木纹纸结构。

本发明从原料配方、结构组成和工艺方法进行创新的是：以硫酸钙、废棉回收纤维等废弃物为主要原料，采用全干法(即干纤维干石膏粉)生产，解决了前述石膏板湿法生产(浆料法)引起的各种难题。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、利用硫酸钙或化学石膏、废棉回收纤维等废物料作原材料，生产成本极低，而且有效解决了废物的再使用问题。

2、采用“全干料生产法”生产，全干法生产是将废棉或纸纤维进行除尘和分解成个体，在分解纤维的同时，将分散的个体纤维，定量并均匀地输运给搅拌机内的干石膏粉；并通过与之匹配的配合好的水溶液，进行喷雾搅拌。解决了长期困扰人们的靠水为介质(湿法)，将纤维分散成个体后再拌入石膏粉中的难题；

3、连续压制密实板，其板的密实度可达1.0-2.5克/CM3；且表面平整光滑，厚度差＜0.1mm；其设备简捷，运行可靠。解决了石膏板纤维板生产中，用大型平板压机的大设备间断生产问题。

4、本发明产品的结构中，两表层1mm内为加防水剂的防水层；既不影响板的强度，又节约了防水剂，解决了石膏板中整体加入防水剂后，使板的强度降低问题。

5、本发明生产方法，弃掉了后工序的再干燥，也无须后工序的砂光。

6、本发明所生产出的产品，完全符合国家各项技术要求和磷石膏建材环保的要求。

7、本发明所需设备投资少，能耗小，产品生产成本极低，生产过程对环境无二次污染，生产出的产品板均达到国家环保建材要求。有利于在中小企业和私人企业中得以发展。

附图说明

图1是本发明第一实施方式结构示意图；

图2是本发明第二实施方式结构示意图；

图3是发明新型第三实施方式结构示意图。

具体实施方式

A：生产流程与设备：这里以化学石膏为例；

1)处理废渣化学石膏：即用气流转筒式干燥机处理；

2)冷却：即用全封闭水冷却机；冷却面250m²；

3)分筛：三层震动筛；

4)均储均化：储罐25T-4台；循环使用；

5)纤维分散；将干纤维除尘、分散并运送；

6)计量、搅拌：立式搅拌机，双轴抛料搅拌机，电子计量输料机，电子计量输水机；

7)定宽定结构铺装：双向针辊机械对向铺装；

8)压制成型：双排辊锥式连续压机，线压力为50-500公斤/cm；

9)修边切割：纵向横向切割机；

10)机械重叠加夹层堆垛：在机械堆板的同时加上隔离层；

11)恒温水化：恒温堆垛静放；

12)包装入库：机械弃夹层，同时重叠100块/垛入库；

该板无须干燥、砂光，可保证板的厚度和平整度。

B：生产工艺：(以下按流程顺序叙述)

1)化学石膏原料的处理：

将堆放的二水化学石膏(即磷石膏)进行检测，即按钙含量、水份、PH值、颜色等进行分类，按批次调整操作，进行煅烧干燥，(不用水洗)在生产中除去主要有害杂质获得原料。即在160-500℃下弃掉附着水，随之氧化和炭化磷、氟、酸；将结晶水保留至2/5-3/4的量；

2)水冷却：进料温度160-200℃，出料温度25-45℃；干粉料在冷却时不能与有水分的空气结合，以保证干粉应有的结晶水量不变动；

3)震动筛：即100目双层全密封震动筛；

4)均储：即在25T×4罐中循环使用，保证粉料完成均储化。

5)纤维分散机：将废棉纤维进行除尘和分解成个体，同时将个体纤维均匀定量并同步地输运给搅拌机；

6)干料双轴搅拌：即将棉纤维与化学石膏粉定量的在搅拌机内搅拌，同时将由缓凝剂、促凝剂、水配制好的组合剂进行喷淋搅拌。缓凝剂、促凝剂、二者使用的比例，是根据生产线加工的时间需要而调配的。具体配方：化学石膏粉80-95份；废棉纤维5-20份；缓凝剂0.1-2份；促凝剂0.1-3份；水18-30份；

7)铺装板坯：搅拌好的料在定量给料的条件下，经扫平，再通过双针辊相对抛料给于定速的下走带，形成结构型疏松的板坯；表层防水剂是单独使用的0.1-3份。通过单独的对铺装好的梳松板坯，其表层和底层进行表面喷淋的方式，将防水剂均匀在板的表层中，存在于板表层的0.5-1.5mm中，形成夹粉防水层。

8)压制成型：形成的板坯在双排辊的予压和精压下成型，并达到所需的厚度，厚度差±0.1mm以内。长为无限长。

9)修边与切割：当精压后的板经过板台时被修边，被切割，其宽度、长度保证在±0.1mm以内。

10)恒温水化：在机械重叠夹层堆垛后静放，温度控制在20度或25度或30度，空气湿度在10％条件下，风速不得快于1米/s，稳定库温，然后静置；静置时间不得早于12小时。待水化完成后，再进行下工序。

11)翻板包装：当上工序水化完成后，在翻板机的工作下，去掉板间的夹层，按100块/件进行包装入库。

C：具体配方：

配方	硫酸钙粉	废棉纤维	缓凝剂	促凝剂	水
						配方1	95	20	2	3	30
配方2	86	18	1.6	2.5	26
						配方3	80	15	0.5	0.6	22
配方4	75	5	0.1	0.1	20.5

表层防水剂是单独使用的0.2-3份。

所述硫酸钙可以为天然石膏、磷石膏、脱硫石膏或氟石膏。

缓凝剂采用聚乙烯醇溶液；促凝剂采用甲酸钠溶液；防水剂采用水溶性硅酸钠系列产品即可。

实施例1：如图1所示，高强度硫酸钙棉纤维板，以工业废渣化学石膏为基材，以棉纤维作加强筋；其板材由上、下细表层1，中心为较粗层2组成，中间层2是由粗棉纤维与粗化学石膏粉加入凝结剂形成，上、下表面层1是由细纤维和细石膏粉加入防水剂采用机械铺装后再压制形成。所述粗细度为100-450目的原料为基准。板材表面覆有水印木纹或胶饰面木纹纸结构3。

其外型尺寸根据需要制成多种规格，如：长2400mm，宽1220mm，厚6-15mm；或：长3000mm，宽1200mm，厚6-15mm等等。

实施例2：如图2所示，与实施例1不同的是，其板材由粗细均匀的化学石膏粉与棉纤维结合形成4，使石膏与纤维定向均匀分布的结合。

实施例3：如图3所示，与上述实施例不同的是，其板材为粗细渐变结构的磷石膏粉与棉纤维构成5，复合式自然过度结合而成。

本发明是采用全干法自动生产工艺来实现。

将干废棉或废旧棉纺制品粉碎的同时，在气流介质作用下，分解成个体，分散的个体，定量并均匀地被气流输运给搅拌机内运动的干石膏粉；并通过与之匹配的水溶液，即加入的水量是二水石膏水化结块的水量，没有给与多余的水量；喷雾搅拌使组合剂与水加入纤维和石膏粉的个体表面，固定了纤维与石膏粉的关系位置。搅拌好的料在定量给料的条件下，经扫平再通过双针辊相对抛料给于定速的下走带，形成结构型的疏松板坯；通过单独的二次喷雾淋的方式，将防水剂均匀在板的表层0.5-1.5mm中间，形成夹粉防水层；形成的板坯在双排辊的连续压机，予压和精压下成型，并达到所需的厚度，厚度差±0.1mm以内，宽1.4米，长为无限长；精压后的板经过板台时被修边、切割；在机械重叠夹层堆垛后静放，温度控制在20℃-30℃，空气湿度在10％条件下，风速不得快于1米/s，稳定库温，然后静置；静置时间大于12小时后定性；使化学石膏棉纤维板密实坚硬。

硫酸钙棉纤维板必须具有渐变式结构，单层结构和三层结构；整个板内的纤维与磷石膏粉，是均匀并定向的结合；从而达到了高强度并超过国家的相关标准指标。

经检测其物理化学技术指标：

A：抗折强度：e8       ≥15MPa；

B：螺钉拔出力：       ≥150N/mm；

C：密度：             1.3g/Cm3

D：湿膨胀率：         ≤0.025％

E：含水率：           ≤10％

F：放射性检测为：     0.25；

G：含氟量为           0.8mg/L；

H：不燃性：           A级

I：导热系数：         0.29W/M.K。

本发明高强硫酸钙棉纤维板，其设备投资只要120万人民币，年生产规模为300万平米，总装机电量120KW，生产工艺流程简洁，全线设备紧凑，自动化程度高，运行稳定。产品成本只有5.50元/张，规格(1220/mm×2440/mm×6-15)，产品成本极低；产品的质量性能较优；

设备长30米，宽3米，设备占地200平方米；设备投资是进口设备的6％。

本发明以工业废渣化学石膏和废棉纤维作主要原料，取代自然资源，起到了保护不可再生资源的作用；并在环境保护，促进工业废渣的综合利用方面，可广泛应用于建筑装饰业，建筑内隔墙和家庭装修装饰的用板，和各种家具用的板材。具有明显的社会、经济效益。

Claims (9)

1、高强硫酸钙棉纤维板，其特征在于由硫酸钙、棉纤维为原料，以缓凝剂、促凝剂、防水剂以及水为组合剂，组合而成的板材。

2、根据权利要求1所述的纤维板，其特征在于所述硫酸钙包括化学石膏、天然石膏、脱硫石膏、磷石膏或氟石膏。

3、根据权利要求1所述的纤维板，其特征在于所述棉纤维是一种不可再用于纺织物，即纺织生产的车间扬尘，废棉回收纤维，或由废旧棉纺制品粉碎后回收的复合棉纤维。

4、根据权利要求1至3任一所述的纤维板，其特征在于其工艺配方如下：硫酸钙粉75-95份，废棉纤维5-25份，水份20-30份，促凝剂0.1-1％，缓凝剂0.1-1％，防水剂0.1-3％。

5、根据权利要求4所述的纤维板，其特征在于其板材由上、下细表层(1)，中间较粗层(2)组成，中间层(2)是由粗棉纤维与粗硫酸钙粉组成，上、下表面层(1)是由细纤维和细硫酸钙粉构成。

6、根据权利要求4所述的纤维板，其特征在于所述板材由粗细均匀的硫酸钙粉与棉纤维结合形成(4)，使硫酸钙与纤维定向均匀分布的结合。

7、根据权利要求4述的纤维板，其特征在于所述板材为粗细渐变结构的硫酸钙粉与棉纤维构成(5)，复合式自然过度结合而成。

8、根据权利要求5-7任一所述的纤维板，其特征在于所述板材表面设有水印木纹或胶饰面木纹纸结构(3)。

9、高强硫酸钙棉纤维板制造工艺，其特征在于采用全干法生产，包括如下步骤：

1)将堆放的硫酸钙进行检测，在160-500℃下弃掉附着水，随之氧化和炭化磷、氟、酸；将结晶水保留至2/5-3/4的量，送入搅拌机内搅拌；

2)将干废棉或废旧棉纺制品粉碎的同时，在气流介质作用下，分解成个体，分散的个体，定量并均匀地被气流输运给搅拌机内动态的干石膏粉；并加注由缓凝剂、促凝剂、防水剂以及水为组合剂的水溶液，水溶液量是硫酸钙与纤维总份量的20-30％，即刚好满足纤维板的水化量；喷雾搅拌使组合剂与水加入纤维和硫酸钙的个体表面，固定纤维与硫酸钙的关系位置；

3)搅拌好的料在定量给料的条件下，经扫平再通过双针辊相对抛料给于定速的下走带，形成结构型的疏松板坯；

4)通过单独的二次喷淋的方式，防水剂均匀在板的表层中，存在于板表层的0.5-1.5mm中间，形成夹粉防水层；形成的板坯在双排辊的予压和精压下成型，并达到所需的厚度，厚度差±0.1mm以内；

5)精压后的板经过板台时被修边、切割；

6)在机械重叠夹层堆垛后静放，温度控制在20℃-30℃，空气湿度在10％条件下，风速不得快于1米/s，然后静置；静置时间大于12小时后定性。

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