无石棉压蒸纤维水泥板_硅酸钙板若干技术问题的探讨

1、若干技术问题的探讨郑日镜（广东新元素板业有限公司，广州 528211）摘 要：从木浆纤维的选择与处理、改善浆料生产适应性的外加剂和提高产品性能的功能性材料三个方面，对无石棉纤维水泥板和无石棉硅酸钙板在制造过程需要关注的问题进行了分析探讨， 希望可以帮助解决生产厂家碰到的相关问题。关键词：无石棉板；木浆纤维；打浆；标准；外加剂；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中图分类号：TU525文献标识码：A文章编号：1000-4637（2011）04-54-040前言国家标准 GB 50574-2010 墙体材料应用统一相比温石棉板， 无石棉板的生产成本较高，生产难度较大。 本文结合生产实践，分析探讨了无石 棉板制造工艺中几个关键的技术问题，可为相关企 业生产无石棉板提供参考。1 代用纤维的选择与处理石棉纤维由于其天然的吸附

4、性、分散性和高的抗拉强度与弹性模量， 单从性能而言， 是纤维水泥技术规范，将于 2011 年 6 月 1 日起开始实施。 该标准 4.1.8 条款规定 “建筑设计不得采用含有石棉 纤维、 未经防腐和防虫蛀处理的植物纤维墙 体材 料”， 并且明确本条款为强制性条文， 必须严格执 行。压蒸纤维水泥板/硅酸钙板是以某些中短纤维 为增强材料，与无机胶凝材料混合制浆，经成型（一 般用抄取法和流浆法两种成型方式）、 高压蒸汽养 护而制成的轻质薄板。 此类板材一般作为建筑物的 内墙板、外墙板、吊顶板使用。 我国压蒸纤维水泥板/ 硅酸钙板执行的标准为 JC/T564-2008纤维增强硅 酸钙板和 JC/T41

5、2-2006纤维水泥平板。 这两项 标准中都分了两个部分， 第一部分为无石棉产品， 明确规定产品中的石棉含量为零，第二部分为含温 石棉产品，允许产品中含有温石棉。由于压蒸纤维水泥板/硅酸钙板具有优良的不燃、尺寸稳定、防腐防蛀等性能，正越来越受到设计制品很好的原材料。但自上世纪 80 年代初人们发现石棉粉尘有害人体以来，越来越多的国家禁止或限制石棉和石棉制品的生产和使用。 目前，已有多 种纤维可以代替石棉，在制品生产中也得到了广泛 应用。作为压蒸纤维水泥制品，无石棉板首选的代用 纤维应是纤维素纤维。 大多数的化学合成纤维，并 不具备压蒸适应性，所以无法正常使用。 实际生产 中一般选择经化学处理的

6、针叶木浆，这主要基于以 下 2 点考虑：（1）机械法制浆所得的木浆含有大量的半纤维素和木质素，在压蒸时会释放出多糖与木酸等浸出 物，影响纤维与基材的粘接。 而化学法（硫酸盐法或 亚硫酸盐法）制浆所得的木浆半纤维素和木质素含 量较低，所以更适合压蒸纤维水泥制品的生产。（2） 针叶木的纤维长度是阔叶木的 35 倍， 其 纤维素纤维含量也是后者的 1.51.8 倍，所以，从增 强角度看，针叶木浆比阔叶木浆更有优势。师们的青睐。目前，在我国压蒸纤维水泥板/硅酸钙板市场中， 无石棉产品和温石棉产品共存， 并且温石 棉 产 品 的 数 量 远 远 大 于 无 石 棉 产 品 。 根 据 GB50574-2

7、010 的相关规定，2011 年 6 月 1 日起，温石 棉纤维水泥板/硅酸钙板（下称温石棉板）的使用将 受到限制。郑日镜无石棉压蒸纤维水泥板/硅酸钙板若干技术问题的探讨考虑成本因素， 经过打浆过程的改良 ， 可以部分使用阔叶木浆甚至废纸。漂白木浆在漂白过程中 可以 完全除 去木浆中 所含的木质素，以漂白木浆为主纤维的制品压蒸后 纤维与基材的粘接较好，可以提高制品的刚度和弯 曲强度，但会降低制品的破坏挠度和抗冲击性。 综 合来看， 中低密度板使用漂白木浆有利， 因其较缺 的就是刚度和弯曲强度，高密度板使用本色木浆有 利， 因其一般采用加压生产， 可以通过外力保证纤 维与基材的粘接，同时高密度板

8、在保证破坏挠度和 抗冲击性方面非常重要。 在实际配方设计中，可以 根据产品规格情况去选择使用漂白木浆和本 色木 浆或者它们的混合浆。成品木浆必须经过打浆处理才可以使用，打浆 的目的是提高木浆纤维的比表面积，以保证纤维有 好的吸附性和分散性。 最基本的打浆过程都必须包 括碎纸、浸泡、磨浆。理想的木浆纤维是：（1） 有足够的长度， 保证制品 压蒸反应时 纤维 能与水化产物的胶结，使无石棉板有合理的物理力 学性能。（2） 有足够的比表面积， 保证 纤维有良好 的吸 附性和分散性，达到合适的生产适应性要求。但木浆纤维在打浆过程 中对以上两 点的保证 是矛盾的，纤维的打浆过程是纤维的剪切、分丝、帚 化三

9、个效应同时进行的过程，即在提高纤维比表面 积的同时将降低纤维的长度。 合理的纤维打浆过程 应该是分丝、帚化效应占主导的打浆过程。 关于木 浆纤维的打浆， 造纸工业中有很多措施可以借鉴， 并应根据自身实际产品要求和工艺措施选 择合适 的打浆设备和打浆方法。以下两个原则对提高木 浆纤维的打 浆效果很有帮助：（1）磨浆前充分浸泡。 纤维的吸水润胀易使纤 维细胞壁出现位移， 有利于磨浆过程中纤 维的分 丝、帚化。（2）尽量使用高的磨浆浓度。 太低的浓度会增 加纤维与磨片直接接触的机会而使纤维 发生剪切 作用，而磨浆浓度的增加会增强纤维间摩擦力而使 纤维得到良好的分丝、帚化效果。 保持较高的磨浆 浓度对

10、保证阔叶木浆和废纸浆这类短纤维 浆的打 浆效果更为关键， 也可以说 ， 处理这类浆必须使用 中浓度以上的磨浆浓度。可以用叩解度来评价木浆纤维的打浆效果，但须注意， 对纤维的切断和对纤维的分丝、 帚化都会影响叩解度，同样大小的叩解度既可能是对纤维的切断所导致，也可能是对纤维的分丝、帚化所造成， 所以叩解度的大小并不能真正说明打浆 质量的优 劣。 评价木浆纤维的打浆效果还需结合筛分分析（或者用简易的“ 纸浆的湿重” 代替， 即用肖伯尔式 过滤仪测出叩解度时同步测出网面上附着的纤 维 的重量）和显微镜观察，在显微镜下，优良的打浆纤维形态应该是可以明显看出纤维表面分丝、起毛现象，纤维发生明显的纵向扭曲

11、、皱折。木浆纤维形态见图 1 与图 2。帚化、图 1 未打浆木浆纤维形态图 2打浆后木浆纤维形态木浆纤维形态的显微镜 观察对指导 无石棉板的生产很有用。 从原浆开始， 经打浆处理， 浆料混 合，成坯，直至蒸压后的各个过程，都须对纤维形态 包括纤维本身形态及其与基材的结合形态进 行观 察， 作出判断， 为无石棉板的产品和工艺的设计与 修订提供依据，有效保证木浆纤维在无石棉板中发 挥应有的增强作用。2 改善生产适应性的外加剂用木浆纤维代替石棉， 可以生产出无石棉板， 但木浆纤维对粉料吸附性能比石棉差很多。 经过打 浆后的分丝、 帚化可以提高木浆纤维的吸附性能， 但仍无法和石棉纤维媲美。 这一方面是

12、纤维特性所 致， 另一方面是充分的打浆会使纤维的长度、 强度 降低， 所以一般情况下， 木浆纤维只能经适度打浆 后即被使用。无石棉板的两种制造工艺：抄取法和流浆法都 是湿法生产工艺，即先配制好基材粉料-纤维-水体- 55 -2011 年第 4 期混凝土与水泥制品总第 180 期系的浆料以保证各材料组分的均匀，再通过某种脱水形式脱去多余的水，浆料在脱水过程的固体保持 率非常重要。 由于木浆纤维较差的粉料吸附性能， 其纯粹的纤维水泥浆料并不会有好的固体保持率， 在真空脱水过程或网轮过滤过程中基材粉 料流失 或与纤维分离严重，在较大局部区域中的各材料组 分无法均匀， 在成型过程直接的表现是料坯脱壳、

13、 分层、粘筒、板面差等等，造成成型难，产量低，并且 成品的质量稳定性差等现象。可以通过提高粉料- 木浆纤维- 水体系的分散 悬浮能力，降低粉料组分的静态沉降速度来保证浆 料在脱水过程良好的固体保持率，也可以通过增强 木浆纤维与粉料的吸附絮凝能力，加快水组分的过 滤速度来保证浆料在脱水过程良好的固体保持率。 有多种外加剂可以达到这些目标，包括无机的和有 机的。 生产中可以根据自身的工艺条件和成品的性 能要求来选择使用，但必须经过试验验证。试验的项目包括浆料的粘稠度试验、浆料过滤 试验、湿坯层结合强度试验和过滤水固体物含量试 验等。外加剂 A 和外加剂 B 的掺加对浆料性能的改 善情况见图 3 与

14、图 4。过滤水中的固体物含量。3标准的选择与性能的保证单就纤维而言，木浆纤维的很多物理力学性能不如石棉，其中主要的是木浆纤维可燃，吸湿性强，耐久性差。 所以，在用木浆纤维生产无石棉板时应 该通过合适的工艺条件，并结合产品应用范围和不 同标准来设计产品。目前，无石棉板的行业标准有 JC/T564-2008 和 JC/T412-2006 两种。 他们对某些物理力学的要求有 所区别，见表 1。表 1纤维增强硅酸钙板和纤维水泥平板相关行业标准对某些项目的要求JC/T564-2008纤维增强硅酸钙板JC/T412-2006纤维水泥平板项目导热系数热收缩率 吸水率各产品都要求各产品都要求各产品都不要求各产

15、品都不要求各产品都不要求 低密度产品不要求，中 高密度产品要求 测试气干状态和饱水抗折强度测试干燥状态下的数值 状 态 下 的 数 值 表 1 前三项指标中，导热系数评价板材的保温能力、 热收缩率评价板材的高温性能， 而吸水率指 标对室外板有利。 对抗折强度而言，气干状态和饱 水状态下的强度值更符合实际室外 用板的使 用环 境。 所以，如果生产防火用板材，应该控制导热系数 和热收缩率的指标， 即执行 JC/T564-2008 标准；如 果生产室外用产品，应该控制吸水率指标和气干与 饱水状态下的强度，即执行 JC/T412-2006 标准。标准是产品基本性能的保证，实际上很多板材的性能要求应该更

16、高。 对于专业的被动防火系统用 板，板材的高温性能并不是只需控制标准中的导热 系数指标和热收缩率指标，至少应该控制 1000的高温下的性能，包括尺寸稳定性、强度保留率、质量损失率、抗裂性能等。 这种控制下的板材在被动防 火系统中才可以可靠地发挥作用。 对于专业的外墙 系统用板，控制的也不仅仅是标准中的的吸水率和 饱水抗折强度等，更重要的是控制板材的耐候耐久 性能。 可以通过冻融试验、碳化实验、热雨试验来控 制， 试验过程应该是多循环的， 并测出各循环后板 材某些物理力学性能尤其是弹性模量数据的 改变 量， 以更好地指导无石棉板的产品设计和 应用设 计。由于木浆纤维本身性能的限制，需要添加多种

17、功能性材料才能保证无石棉板的相关性能，如防火 板材的高温尺寸稳定性和抗裂性，外墙板材的耐侯水过滤时间固体物含量外加剂 A 掺量图 3 外加剂 A 掺量与浆料过滤时间和 过滤水固体物含量的关系料层分离次数固体物含量外加剂 B 掺量图 4 外加剂 B 掺量与料层分离次数和过滤水固体物含量的关系图 3 是外加剂 A 不同掺量的浆料的过滤试验结果图，可以看出，加入外加剂 A 后可以缩短浆料 中水组分的过滤时间， 降低过滤水中的固 体物含 量。 图 4 是外加剂 B 不同掺量的浆料的过滤试验和 料层分离试验结果图，可以看出， 加入外加剂 B 后 可以提高料层分离次数即增加料层粘接强度，降低- 56 -料

18、层分离次数/过滤水固体物含量浆料过滤时间/过滤水固体物含量郑日镜无石棉压蒸纤维水泥板/硅酸钙板若干技术问题的探讨耐久性等。有多种的功能性材料可以使用，来提高无石棉 板的各种性能。 包括云母、硅灰石、膨胀珍珠岩、膨 胀蛭石、氢氧化铝、 硅灰、 高岭土、 膨润土及某些专 门的吸水率降低剂等等。 这些材料有的仅作为一种 填充组分， 有的将作为一种参与化合反应的组分， 来保证无石棉板形成特殊材性以满足用途和 应用 指标。 各功能性材料须被正确、合理地使用，即在配 方设计时就应清晰添加这些材料的目的，通过设计 计算与实际验证来确定这些材料的品种与比例。对于流浆法工艺， 由于是毛布直接带 浆， 在生 产适

19、应性方面， 对这些功能性材料的添 加限制很 少， 只要你需要， 很多材料都可以被简单地加入而 不会影响浆料的生产适应性。 对于抄取法，加入这（1）在无石棉压蒸纤维水泥板/硅酸钙板的制造中，目前技术最为成熟和使用最为普遍的非石棉纤维是纤维素纤维。（2）木浆纤维的打浆处理在无石棉板的制造工 艺中非常重要，可以通过木浆纤维磨浆前充分的浸 泡和尽量使用高的磨浆浓度，再配合合适的磨浆设 备来制出合适的木浆。（3）可以通过外加剂的使用来改善无石棉板的 生产适应性；可以通过功能性材料的使用来保证无 石棉板形成特殊材性以满足用途和应用指标。 使用 外加剂或功能性材料时需要通过设 计计算与实 际 验证来确定这些材料的品种与比例。收稿日期：2011-01-10作者简介：郑日镜，男，工程师。通讯地