無石棉壓蒸纖維水泥板_硅酸鈣板若干技術(shù)問題的探討

1、若干技術(shù)問題的探討鄭日鏡（廣東新元素板業(yè)有限公司，廣州 528211）摘 要：從木漿纖維的選擇與處理、改善漿料生產(chǎn)適應(yīng)性的外加劑和提高產(chǎn)品性能的功能性材料三個方面，對無石棉纖維水泥板和無石棉硅酸鈣板在制造過程需要關(guān)注的問題進行了分析探討， 希望可以幫助解決生產(chǎn)廠家碰到的相關(guān)問題。關(guān)鍵詞：無石棉板；木漿纖維；打漿；標準；外加劑；功能性材料Abstract: From the three aspects of choosing and disposing the wood bulk fiber, improving the producing applicability of additives

2、to the mortar and the functional materials for improving the product performances, the attentive problems to the non -asbestos fiber cement board and non -asbestos calcium silicate board in the producing process are analyzed and discussed, which are hoped to solve the relative problems faced by the

3、manufacture factories.Key words: Non-asbestos board; Wood bulk fiber; Beating; Standard; Additives; Functional materials中圖分類號：TU525文獻標識碼：A文章編號：1000-4637（2011）04-54-040前言國家標準 GB 50574-2010 墻體材料應(yīng)用統(tǒng)一相比溫石棉板， 無石棉板的生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)難度較大。 本文結(jié)合生產(chǎn)實踐，分析探討了無石 棉板制造工藝中幾個關(guān)鍵的技術(shù)問題，可為相關(guān)企 業(yè)生產(chǎn)無石棉板提供參考。1 代用纖維的選擇與處理石棉纖維由于其天然的吸附

4、性、分散性和高的抗拉強度與彈性模量， 單從性能而言， 是纖維水泥技術(shù)規(guī)范，將于 2011 年 6 月 1 日起開始實施。 該標準 4.1.8 條款規(guī)定 “建筑設(shè)計不得采用含有石棉 纖維、 未經(jīng)防腐和防蟲蛀處理的植物纖維墻 體材 料”， 并且明確本條款為強制性條文， 必須嚴格執(zhí) 行。壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板是以某些中短纖維 為增強材料，與無機膠凝材料混合制漿，經(jīng)成型（一 般用抄取法和流漿法兩種成型方式）、 高壓蒸汽養(yǎng) 護而制成的輕質(zhì)薄板。 此類板材一般作為建筑物的 內(nèi)墻板、外墻板、吊頂板使用。 我國壓蒸纖維水泥板/ 硅酸鈣板執(zhí)行的標準為 JC/T564-2008纖維增強硅 酸鈣板和 JC/T41

5、2-2006纖維水泥平板。 這兩項 標準中都分了兩個部分， 第一部分為無石棉產(chǎn)品， 明確規(guī)定產(chǎn)品中的石棉含量為零，第二部分為含溫 石棉產(chǎn)品，允許產(chǎn)品中含有溫石棉。由于壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板具有優(yōu)良的不燃、尺寸穩(wěn)定、防腐防蛀等性能，正越來越受到設(shè)計制品很好的原材料。但自上世紀 80 年代初人們發(fā)現(xiàn)石棉粉塵有害人體以來，越來越多的國家禁止或限制石棉和石棉制品的生產(chǎn)和使用。 目前，已有多 種纖維可以代替石棉，在制品生產(chǎn)中也得到了廣泛 應(yīng)用。作為壓蒸纖維水泥制品，無石棉板首選的代用 纖維應(yīng)是纖維素纖維。 大多數(shù)的化學合成纖維，并 不具備壓蒸適應(yīng)性，所以無法正常使用。 實際生產(chǎn) 中一般選擇經(jīng)化學處理的

6、針葉木漿，這主要基于以 下 2 點考慮：（1）機械法制漿所得的木漿含有大量的半纖維素和木質(zhì)素，在壓蒸時會釋放出多糖與木酸等浸出 物，影響纖維與基材的粘接。 而化學法（硫酸鹽法或 亞硫酸鹽法）制漿所得的木漿半纖維素和木質(zhì)素含 量較低，所以更適合壓蒸纖維水泥制品的生產(chǎn)。（2） 針葉木的纖維長度是闊葉木的 35 倍， 其 纖維素纖維含量也是后者的 1.51.8 倍，所以，從增 強角度看，針葉木漿比闊葉木漿更有優(yōu)勢。師們的青睞。目前，在我國壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板市場中， 無石棉產(chǎn)品和溫石棉產(chǎn)品共存， 并且溫石 棉 產(chǎn) 品 的 數(shù) 量 遠 遠 大 于 無 石 棉 產(chǎn) 品 。 根 據(jù) GB50574-2

7、010 的相關(guān)規(guī)定，2011 年 6 月 1 日起，溫石 棉纖維水泥板/硅酸鈣板（下稱溫石棉板）的使用將 受到限制。鄭日鏡無石棉壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板若干技術(shù)問題的探討考慮成本因素， 經(jīng)過打漿過程的改良 ， 可以部分使用闊葉木漿甚至廢紙。漂白木漿在漂白過程中 可以 完全除 去木漿中 所含的木質(zhì)素，以漂白木漿為主纖維的制品壓蒸后 纖維與基材的粘接較好，可以提高制品的剛度和彎 曲強度，但會降低制品的破壞撓度和抗沖擊性。 綜 合來看， 中低密度板使用漂白木漿有利， 因其較缺 的就是剛度和彎曲強度，高密度板使用本色木漿有 利， 因其一般采用加壓生產(chǎn)， 可以通過外力保證纖 維與基材的粘接，同時高密度板

8、在保證破壞撓度和 抗沖擊性方面非常重要。 在實際配方設(shè)計中，可以 根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格情況去選擇使用漂白木漿和本 色木 漿或者它們的混合漿。成品木漿必須經(jīng)過打漿處理才可以使用，打漿 的目的是提高木漿纖維的比表面積，以保證纖維有 好的吸附性和分散性。 最基本的打漿過程都必須包 括碎紙、浸泡、磨漿。理想的木漿纖維是：（1） 有足夠的長度， 保證制品 壓蒸反應(yīng)時 纖維 能與水化產(chǎn)物的膠結(jié)，使無石棉板有合理的物理力 學性能。（2） 有足夠的比表面積， 保證 纖維有良好 的吸 附性和分散性，達到合適的生產(chǎn)適應(yīng)性要求。但木漿纖維在打漿過程 中對以上兩 點的保證 是矛盾的，纖維的打漿過程是纖維的剪切、分絲、帚 化三

9、個效應(yīng)同時進行的過程，即在提高纖維比表面 積的同時將降低纖維的長度。 合理的纖維打漿過程 應(yīng)該是分絲、帚化效應(yīng)占主導的打漿過程。 關(guān)于木 漿纖維的打漿， 造紙工業(yè)中有很多措施可以借鑒， 并應(yīng)根據(jù)自身實際產(chǎn)品要求和工藝措施選 擇合適 的打漿設(shè)備和打漿方法。以下兩個原則對提高木 漿纖維的打 漿效果很有幫助：（1）磨漿前充分浸泡。 纖維的吸水潤脹易使纖 維細胞壁出現(xiàn)位移， 有利于磨漿過程中纖 維的分 絲、帚化。（2）盡量使用高的磨漿濃度。 太低的濃度會增 加纖維與磨片直接接觸的機會而使纖維 發(fā)生剪切 作用，而磨漿濃度的增加會增強纖維間摩擦力而使 纖維得到良好的分絲、帚化效果。 保持較高的磨漿 濃度對

10、保證闊葉木漿和廢紙漿這類短纖維 漿的打 漿效果更為關(guān)鍵， 也可以說 ， 處理這類漿必須使用 中濃度以上的磨漿濃度?？梢杂眠到舛葋碓u價木漿纖維的打漿效果，但須注意， 對纖維的切斷和對纖維的分絲、 帚化都會影響叩解度，同樣大小的叩解度既可能是對纖維的切斷所導致，也可能是對纖維的分絲、帚化所造成， 所以叩解度的大小并不能真正說明打漿 質(zhì)量的優(yōu) 劣。 評價木漿纖維的打漿效果還需結(jié)合篩分分析（或者用簡易的“ 紙漿的濕重” 代替， 即用肖伯爾式 過濾儀測出叩解度時同步測出網(wǎng)面上附著的纖 維 的重量）和顯微鏡觀察，在顯微鏡下，優(yōu)良的打漿纖維形態(tài)應(yīng)該是可以明顯看出纖維表面分絲、起毛現(xiàn)象，纖維發(fā)生明顯的縱向扭曲

11、、皺折。木漿纖維形態(tài)見圖 1 與圖 2。帚化、圖 1 未打漿木漿纖維形態(tài)圖 2打漿后木漿纖維形態(tài)木漿纖維形態(tài)的顯微鏡 觀察對指導 無石棉板的生產(chǎn)很有用。 從原漿開始， 經(jīng)打漿處理， 漿料混 合，成坯，直至蒸壓后的各個過程，都須對纖維形態(tài) 包括纖維本身形態(tài)及其與基材的結(jié)合形態(tài)進 行觀 察， 作出判斷， 為無石棉板的產(chǎn)品和工藝的設(shè)計與 修訂提供依據(jù)，有效保證木漿纖維在無石棉板中發(fā) 揮應(yīng)有的增強作用。2 改善生產(chǎn)適應(yīng)性的外加劑用木漿纖維代替石棉， 可以生產(chǎn)出無石棉板， 但木漿纖維對粉料吸附性能比石棉差很多。 經(jīng)過打 漿后的分絲、 帚化可以提高木漿纖維的吸附性能， 但仍無法和石棉纖維媲美。 這一方面是

12、纖維特性所 致， 另一方面是充分的打漿會使纖維的長度、 強度 降低， 所以一般情況下， 木漿纖維只能經(jīng)適度打漿 后即被使用。無石棉板的兩種制造工藝：抄取法和流漿法都 是濕法生產(chǎn)工藝，即先配制好基材粉料-纖維-水體- 55 -2011 年第 4 期混凝土與水泥制品總第 180 期系的漿料以保證各材料組分的均勻，再通過某種脫水形式脫去多余的水，漿料在脫水過程的固體保持 率非常重要。 由于木漿纖維較差的粉料吸附性能， 其純粹的纖維水泥漿料并不會有好的固體保持率， 在真空脫水過程或網(wǎng)輪過濾過程中基材粉 料流失 或與纖維分離嚴重，在較大局部區(qū)域中的各材料組 分無法均勻， 在成型過程直接的表現(xiàn)是料坯脫殼、

13、 分層、粘筒、板面差等等，造成成型難，產(chǎn)量低，并且 成品的質(zhì)量穩(wěn)定性差等現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^提高粉料- 木漿纖維- 水體系的分散 懸浮能力，降低粉料組分的靜態(tài)沉降速度來保證漿 料在脫水過程良好的固體保持率，也可以通過增強 木漿纖維與粉料的吸附絮凝能力，加快水組分的過 濾速度來保證漿料在脫水過程良好的固體保持率。 有多種外加劑可以達到這些目標，包括無機的和有 機的。 生產(chǎn)中可以根據(jù)自身的工藝條件和成品的性 能要求來選擇使用，但必須經(jīng)過試驗驗證。試驗的項目包括漿料的粘稠度試驗、漿料過濾 試驗、濕坯層結(jié)合強度試驗和過濾水固體物含量試 驗等。外加劑 A 和外加劑 B 的摻加對漿料性能的改 善情況見圖 3 與

14、圖 4。過濾水中的固體物含量。3標準的選擇與性能的保證單就纖維而言，木漿纖維的很多物理力學性能不如石棉，其中主要的是木漿纖維可燃，吸濕性強，耐久性差。 所以，在用木漿纖維生產(chǎn)無石棉板時應(yīng) 該通過合適的工藝條件，并結(jié)合產(chǎn)品應(yīng)用范圍和不 同標準來設(shè)計產(chǎn)品。目前，無石棉板的行業(yè)標準有 JC/T564-2008 和 JC/T412-2006 兩種。 他們對某些物理力學的要求有 所區(qū)別，見表 1。表 1纖維增強硅酸鈣板和纖維水泥平板相關(guān)行業(yè)標準對某些項目的要求JC/T564-2008纖維增強硅酸鈣板JC/T412-2006纖維水泥平板項目導熱系數(shù)熱收縮率 吸水率各產(chǎn)品都要求各產(chǎn)品都要求各產(chǎn)品都不要求各產(chǎn)

15、品都不要求各產(chǎn)品都不要求 低密度產(chǎn)品不要求，中 高密度產(chǎn)品要求 測試氣干狀態(tài)和飽水抗折強度測試干燥狀態(tài)下的數(shù)值 狀 態(tài) 下 的 數(shù) 值 表 1 前三項指標中，導熱系數(shù)評價板材的保溫能力、 熱收縮率評價板材的高溫性能， 而吸水率指 標對室外板有利。 對抗折強度而言，氣干狀態(tài)和飽 水狀態(tài)下的強度值更符合實際室外 用板的使 用環(huán) 境。 所以，如果生產(chǎn)防火用板材，應(yīng)該控制導熱系數(shù) 和熱收縮率的指標， 即執(zhí)行 JC/T564-2008 標準；如 果生產(chǎn)室外用產(chǎn)品，應(yīng)該控制吸水率指標和氣干與 飽水狀態(tài)下的強度，即執(zhí)行 JC/T412-2006 標準。標準是產(chǎn)品基本性能的保證，實際上很多板材的性能要求應(yīng)該更

16、高。 對于專業(yè)的被動防火系統(tǒng)用 板，板材的高溫性能并不是只需控制標準中的導熱 系數(shù)指標和熱收縮率指標，至少應(yīng)該控制 1000的高溫下的性能，包括尺寸穩(wěn)定性、強度保留率、質(zhì)量損失率、抗裂性能等。 這種控制下的板材在被動防 火系統(tǒng)中才可以可靠地發(fā)揮作用。 對于專業(yè)的外墻 系統(tǒng)用板，控制的也不僅僅是標準中的的吸水率和 飽水抗折強度等，更重要的是控制板材的耐候耐久 性能。 可以通過凍融試驗、碳化實驗、熱雨試驗來控 制， 試驗過程應(yīng)該是多循環(huán)的， 并測出各循環(huán)后板 材某些物理力學性能尤其是彈性模量數(shù)據(jù)的 改變 量， 以更好地指導無石棉板的產(chǎn)品設(shè)計和 應(yīng)用設(shè) 計。由于木漿纖維本身性能的限制，需要添加多種

17、功能性材料才能保證無石棉板的相關(guān)性能，如防火 板材的高溫尺寸穩(wěn)定性和抗裂性，外墻板材的耐侯水過濾時間固體物含量外加劑 A 摻量圖 3 外加劑 A 摻量與漿料過濾時間和 過濾水固體物含量的關(guān)系料層分離次數(shù)固體物含量外加劑 B 摻量圖 4 外加劑 B 摻量與料層分離次數(shù)和過濾水固體物含量的關(guān)系圖 3 是外加劑 A 不同摻量的漿料的過濾試驗結(jié)果圖，可以看出，加入外加劑 A 后可以縮短漿料 中水組分的過濾時間， 降低過濾水中的固 體物含 量。 圖 4 是外加劑 B 不同摻量的漿料的過濾試驗和 料層分離試驗結(jié)果圖，可以看出， 加入外加劑 B 后 可以提高料層分離次數(shù)即增加料層粘接強度，降低- 56 -料

18、層分離次數(shù)/過濾水固體物含量漿料過濾時間/過濾水固體物含量鄭日鏡無石棉壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板若干技術(shù)問題的探討耐久性等。有多種的功能性材料可以使用，來提高無石棉 板的各種性能。 包括云母、硅灰石、膨脹珍珠巖、膨 脹蛭石、氫氧化鋁、 硅灰、 高嶺土、 膨潤土及某些專 門的吸水率降低劑等等。 這些材料有的僅作為一種 填充組分， 有的將作為一種參與化合反應(yīng)的組分， 來保證無石棉板形成特殊材性以滿足用途和 應(yīng)用 指標。 各功能性材料須被正確、合理地使用，即在配 方設(shè)計時就應(yīng)清晰添加這些材料的目的，通過設(shè)計 計算與實際驗證來確定這些材料的品種與比例。對于流漿法工藝， 由于是毛布直接帶 漿， 在生 產(chǎn)適

19、應(yīng)性方面， 對這些功能性材料的添 加限制很 少， 只要你需要， 很多材料都可以被簡單地加入而 不會影響漿料的生產(chǎn)適應(yīng)性。 對于抄取法，加入這（1）在無石棉壓蒸纖維水泥板/硅酸鈣板的制造中，目前技術(shù)最為成熟和使用最為普遍的非石棉纖維是纖維素纖維。（2）木漿纖維的打漿處理在無石棉板的制造工 藝中非常重要，可以通過木漿纖維磨漿前充分的浸 泡和盡量使用高的磨漿濃度，再配合合適的磨漿設(shè) 備來制出合適的木漿。（3）可以通過外加劑的使用來改善無石棉板的 生產(chǎn)適應(yīng)性；可以通過功能性材料的使用來保證無 石棉板形成特殊材性以滿足用途和應(yīng)用指標。 使用 外加劑或功能性材料時需要通過設(shè) 計計算與實 際 驗證來確定這些材料的品種與比例。收稿日期：2011-01-10作者簡介：鄭日鏡，男，工程師。通訊地