无石棉硅酸钙板所需的替换材料研究

 摘要：生产无石棉硅酸钙板．关键在于选择石棉的替代纤维。日前，见诸报道的真正能用于工业化生产无石棉硅酸钙板的石棉替代纤维较少。本文简要介绍了植物纤维中的麻纤维和化学纤维的使用研究情况，并着重介绍了一些技术领先单位在使用纤维索纤维制造无石棉硅酸钙板的技术。

 石棉是制造硅酸钙板最好的增强纤维，目前国内装修市场上销售的主要也是含石棉的硅酸钙板。所谓石棉公害问题，首先是在西方国家产生了因致癌而禁用石棉制品的呼声，继而波及到国内。因此，发展和生产无石棉制品渐渐被人们所重视，尤其是环境保护问题日益被重视的今天，生产无石棉制品则更是行业发展的努力方向。但在目前，无论是人工制造的还是天然的纤维，能完全替代石棉而又具有其优良性能的几乎没有。所以人们就采取使用多种替代纤维复合的办法来替代石棉。

 石棉纤维具有以下优点：单元纤维具有很高的抗拉强度、弹性模量和可松解性；纤维具有较大的内外比表面积，因而具有好的吸附性；好的耐酸碱性及耐高温性。由于具有这些优良的特性，使得人们可以很方便地使用石棉纤维，通过抄取法或者流浆法生产出材性优良的石棉纤维增强硅酸钙板材。我们寻找的代用纤维同样要具有或接近上述优良性能，才可起到替代作用。用于生产无石棉硅酸钙板的常见替代纤维有如下几种：纤维素纤维，如经过化学处理过的木质纤维素纤维；植物纤维，如各种麻丝；天然元机矿物纤维，如针状硅灰石、海泡石；化学纤维，如常见的聚丙烯纤维(PP纤维)。为此我院进行了一系列研究，利用植物纤维中麻纤维和化学PP纤维以及天然木质纤维素纤维加无机矿物纤维硅灰石、云母等替代石棉进行了无石棉硅酸钙板的试制，进行了部分产品的原理性探索和研究。其中，纤维素纤维增强的无石棉硅酸钙板获得了试验成功，且已走向大批量工业化生产，产品的各项材性指标均能满足要求，受到了市场的广泛欢迎；，

 麻纤维增强无石棉硅酸钙板 

植物纤维中麻纤维是来源较广的一种，且品种也较多，如我国南方沿海省份盛产剑麻，其力学性能优于亚麻。但是麻丝替代石棉用作增强材主要存在以下问题：耐碱性、分散性、增强效果以及耐火性。当用于生产无石棉水泥制品中的非压蒸材料时，麻丝所处碱性环境更厉害。而用于生产无石棉硅酸钙板时所处碱性环境稍好，但麻丝分散及增强作用较差。

麻纤维替代石棉作为增强纤维生产元石棉硅酸钙板。其主要结论为：第一，麻的分散性不易达到要求；第二，麻丝取代石棉增强硅酸钙板时强度指标下降较多，麻丝本身纤维较长，可类似于替代部分中长石棉而起到配筋作用，但是其使用效果并不理想；第三，板材容重较小，孑L隙率较大，使得板材吸水率明显增大；第四，麻丝的耐碱性不理想，所生产的硅酸钙板耐火性也成问题。所以麻丝作为代用纤维用于生产无石棉硅酸钙板还有待进一步研究。

 化学PP纤维增强无石棉硅酸钙板 

经过筛选，常见的且价格较低廉的化学纤维中，聚丙烯化学纤维(PP)比较适合于用来生产无石棉硅酸钙板。聚丙烯纤维主要性能见表。

 聚丙烯化学纤维还有一个最大特点就是耐酸耐碱性能均好，但化学纤维有一·个缺点就是吸附性能较差。因此，只有用聚丙烯和别的吸附性较好的代用纤维搭配起来使用，互相取长补短，才能发挥替代石棉的作用。我院对此进行了一系列试制工作，基本情况如下。

 聚丙烯纤维(PP)用于生产一般无石棉水泥非压蒸制品情况会更好些。主要是对PP纤维的耐温性要求低。而用于生产无石棉硅酸钙板(压蒸材料)时则必须考虑PP纤维的耐温性能。PP纤维的熔点是165℃，而生产硅酸钙板基材水热处理最低蒸养压力也得0．8MPa，与此对应的饱和蒸汽温度为168℃，。试验证明，在O．8MPa的气压下蒸养时，板内的PP纤维已全部熔化消失，根本没有起到增强作用。但是，众多化学纤维中，耐酸碱性好，且耐温性能又超过170～180℃，价格又较低廉的品种还不易找到，只要克服PP纤维的耐温性能不够的弱点，即可生产出合格的制品。

 纤维素纤维增强无石棉硅酸钙板 

经过处理的木质纤维素纤维，最大的特点是分散性好，吸附性较好，耐碱性亦较好，是替代石棉的理想材料。但是单一纤维素纤维与石棉纤维相比，各方面工艺性能还是有些不足，如纤维长度较短，吸附性较石棉为差，增强效果亦有限，还需采用别的纤维来弥补这些不足。天然无机矿物纤维中，硅灰石纤维是一种与钙硅或水泥颗粒结合较好的纤维，且增强效果也较好。尤其是采用针状硅灰石纤维能使纤维素纤维的微小纤维缠绕住硅灰石纤维，使钙硅料或水泥料的利用率大幅度提高，最大限度地避免料浆流失，减小回水浓度，此外在配料中掺入部分碎云母，可起到部分增强作用，并可提高板材的耐火性能，也是不可缺少3．1 主要原材料 (1)纤维素纤维进口产品，经特殊处理达到工艺要求后计量使用。(2)硅灰石天然无机矿物纤维，使用纤维状硅灰石，要求长径比在20／1以上，国产。(3)云母 国产碎云母。(4)钙硅质材料

冯家山硅灰石粉简介

我国的硅灰石矿产之路始于上个世纪70年代，1975年，我国在湖北大冶小箕铺首次发现硅灰石矿，并最早开发应用。1980年，发现大量硅灰石矿大冶冯家山硅灰石矿，保有储量500万吨，硅灰石呈大晶体束状结构，经粉碎加工后分为超细硅灰石粉和超长硅灰石粉（长径比在20／1以上），针状纤维统一规律无明显杂志，是世界上少有的高质量硅灰石矿。

在建材领域，硅灰石粉可生产硅钙板、水泥纤维板、防火隔音板，因硅灰石纤维具有无毒、无味、无放射性等优点，降低了环境污染，降低生产成本；提高抗冲击性、抗弯折强度、耐磨强度；良好的耐腐蚀、隔音、隔热、防水、绝缘等特点。EPS保湿砂浆、界面剂、建筑钢性防水、瓷砖、理石填缝剂、聚苯板粘接剂、涂料、干粉聚合物砂浆、防渗抗裂混凝土。

生产小结：

 (1)在生产过程中为了减少料浆的流失，在料浆中掺入了几种助剂，既使料浆分散均匀，又减少了料浆的流失，回水浓度可控制得比较小，小料层基本达到了较为理想的工艺要求，料层脱水良好，板坯无分层现象。

 (2)一般代用纤维生产板坯时弹性较大，不易压实。适当提高成型压力是必要的。通过成型筒油压加压的板坯未见分层现象，上述板材材性指标均为没通过压机的板材检测指标。生产实践证明，只要生产中各工艺参数控制适当，无石棉硅酸钙板勿需通过专用压机加压，照样可达标准要求。

 (3)配料中不论是使用单一石灰钙质材料还是掺入部分水泥组成复合钙质材料，都能生产纤维素纤维增强的硅酸钙板，且板材各项材性指标均能满足要求。

 (4)板材外观质量较好，表面光滑平整。水切割机切边整齐，干板切割切边也非常整齐，没有崩边现象。 (5)板材容重较小，挠曲性较好，明显优于石棉硅酸钙板，韧性也有显著改善。通常当石棉硅酸钙板容重稍大时就容易表现出脆性，而无石棉板在这方面有很大的提高，这样就减少了在施工过程中板材搬抬及钻孑L时的破损。

 (6)与石棉硅酸钙板相比，每盘料配料重量相同时，因容重较小，所以相应产量提高。据核算，生产无石棉硅酸钙板原材料成本与石棉硅酸钙板相差不多，但售价却明显高于石棉硅酸钙板，且可实现出口。