无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法

本发明涉及一种建材行业的无石棉瓷土硅酸钙板及其制作方法。

在背景技术中，目前我国建材行业生产的普通硅酸钙板，是由3～5级石棉、 石英粉和消石灰粉为主要原材料，以玻璃纤维、纸浆等为副材料，经选料、 配料，用水均匀混合，再经水热合反应制成板材，常规生产方法是模压制板法 和流浆制板法。水热合反应机理如下：1、进入蒸压釜前，已混合均匀的料 浆和湿中的SiO2颗粒表面吸附Ca(HO)2，漫漫产生凝胶反应。由于所用的硅质 材料是结晶体石英粉，所以其反应程度很低、很慢，这时由SiO2和CaO形式的 初期水化物，称托贝莫来石凝胶(1．5～2．0 CaO·SiO2·nH2O)。2、在蒸压过 程中，随着反应温度和时间的增加，凝胶会不断地形成和转化，其形态的转化 过程是托贝莫来石凝胶→CSH(II)→CSH(I)→托贝莫来石隐晶体→托贝模来石。 在这一连续的生成过程之间，是难以绝然加以区别的，有时在同一时间中，还 会出现二种以上混合在一起的反应情况。3、经过一定温度的反应，结晶增长， 逐渐变成结晶形的托贝莫来石(C5S6H5)，并随着水热温度和时间的进一步提高 而向硬硅钙石(C8S8H)转化，因此SiO2和CaO的反应结晶物是通过反复进行而发 生的，其反应速度、生成物的强度。随原材料种类、细度、杂质、分子比(C／S)、 水热处理的温度和时间不同而变化。国内硅酸钙板的用途主要用于框轻结构的 高层建筑作保温绝热防火复盖材料，以及内外墙体材料、天花吊顶和船舶的隔 仑板，这种硅酸钙板是市场上石棉水泥板、石膏板及胶合板的理想替代产品， 但是其配料中含有石棉，对人体健康有害，污染环境，80年代西方国家确认， 对含有石棉物质的成型材料提出种种限制，甚至禁用。且我国石棉资源中出现 中、长石棉供应紧张状况。次外硅质材料石英粉价格较贵，使制造费用增加， 成本增高，板材市场价格约在17～18元／米2，由于上述两个因素，故很难在市 场上，尤其是国际市场上立足。

中国发明专利公报于1993年3月3日公开了一种“高强度硅酸钙成型体及其 制造方法”，公开号CN1069476A，申请号91105445．6，其目的是不再合成树脂， 而使用玻璃纤维与料浆、分散强化，获得高强度硅酸钙建材。其特征是将雪硅 钙石、硅酸钙凝胶与石英混合，玻璃纤维及料浆作为强化材料，其重量百分含 量分别为2～10％。其制造方法中，钙硅质原料的克分子配比CaO／SiO2为0．6～ 0．9，纤维是由耐碱玻璃纤维和料浆组成，将钙质原料与二氧化硅、水混合， 50℃以下制浆，再将浆体加热到80℃以上凝胶化处理，得到的胶状物与玻璃纤 维及其它原料均混，加压3～30公斤／厘米2，脱水成形，得到成形体，在高压 釜中加热反应，最终得到成形体。其不足之处，成分中含有石英，成本增加， 工艺复杂，生产周期长，成本增高。

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足之处，研制一种新型的无石棉 瓷土硅酸钙板及其制作方法，且具有与普通硅酸钙板性能相同条件下，轻质高 强度，降低产品原材料成本，减少环境污染，提高产品在国际市场上的竞争能 力。

本发明的技术解决方案如下：

产品组成重量比为：

主料：维纶纤维：    0．8～1．5％

      云    母：    14～18％

      瓷    土：    53～60％

      消石灰粉：    20～25％

辅料：玻璃纤维：    1～1．2％

     纸浆纤维(干)： 1～1．5％

产品制作工艺采用常规模压制板法或流浆制板法，其中工艺参数钙质原料 与硅质原料克分子比(CaO／SiO2)0．25～0．5，料坯水份为28～32％，蒸压养护工 序参数为，升温时间：4小时，蒸汽压力：常温送气～0．8MPa，恒温时间：8小 时，蒸汽压力：0．8～1．15MPa，150℃～175℃，降温时间：4小时，蒸汽压力： 1．15～0．2MPa以下。

本发明的技术解决方案还包括：

产品较佳组成重量比为：

主料：维纶纤维：    0．8％

      云    母：    14％

      瓷    土：    53％

      消石灰粉：    25％

辅料：中矸玻璃纤维：1％

      纸浆纤维(干)：1．2％

本发明实施例说明如下：

例一、采用模压制板法工艺：一般用于生产12～25mm厚板。

1、生产工艺流程：(已有技术)

测定瓷土含水率应在2～5％后，待石灰陈化，消解后，测定有效75％含量， 称量，分别对云母、玻纤、纸浆含水率测定。

料浆搅拌→料坯成型压制成型(抽真空)→脱压模垫板→蒸压养护→脱模板 →成品。

2、操作方法：

①配料：在测定各种原材料含水率后，按上述材料组成范围确定配比， 计算出各自的用量，并称量配料。

②纤维松解和料浆制备：把所有玻璃纤维和纸浆放入搅拌机中，再加入 1／2总用水量进行松解约3分钟后，按顺序投入消石灰粉、维纶纤维、玻璃纤维、 云母、瓷土和剩余的1／2的水，再搅拌3分钟左右，即制成所需料浆，料浆浓度 约60％。

③成坯：料浆倒入成型模中，均匀铺平，待料浆稍成凝胶状后，强制加 压脱水，制成料坯，料坯含水率应在28～32％。

④蒸压养护：将压制好的料坯放在蒸养模板上，送入蒸压釜进行蒸压养 护，其饱和蒸气压力为0．8mPa左右，4小时升温至150℃～175℃，恒温8小时， 降温4小时，脱去蒸压模板即为产品，根据用户需要可直接销售。

⑤切边：按市场需求的尺寸进行切边，制成符合标准的产品。

例二、流浆制板法：一般用于制作4～12mm厚的薄板材。该方法是混合料 浆直接流铺在毛布上获得料层的生产方式。

1、生产工艺流程：(已有技术)

原材料→计量→制纤维浆→成型→板坯切割→板坯堆垛→蒸压养护→脱模 →芯板成品→砂光→深加工产品堆垛→成品。

2、操作方发：

①配料及制浆：先测出瓷土SiO2含量和含水率，及消石灰粉有效CaO含量 和含水率，纸浆用碎纸机制成浆，然后按配比要求分别计量各重量，再在打浆 机内加入定量水，然后按顺序依次加入：纤维、纸浆、瓷土、云母、搅拌6～8 分钟，料浆浓度12～15％。

②成型：将制好的料浆，抽入斗式储浆池，然后由斗储机出浆，经流浆 槽进入流浆箱，流浆箱出口均匀地流铺在运行的毛布上，毛布经过抽真空的真 空箱，抽吸料层水份，真空度：0．016～0．04MPa，料坯水份达28～32％。由毛 布将薄料层，卷到成型筒上，成型筒压力：2．5～3．0MPa，薄料厚度0．3～0．45 mm，达到所需板坯厚度后扯坯，料坯厚度由测厚仪控制，毛布速度40～45m／s。

③切边：由流浆机成型筒上扯下的料坯，由接坯皮带运送到定位皮带上， 然后用高压水进行按规格切边，水切割压力为30MPa，切好的板坯由真空堆垛 机堆放在有小车的打孔蒸压垫板上，20～25张板坯为一小垛，4小垛共堆成100 张左右为一蒸养小车，7～8车为一釜，当满釜后，送蒸汽进行蒸压养护。

④蒸压养护：与模压法相同。

⑤砂光：蒸压脱模后的产品为芯板，也可直接作为产品使用，也可用砂 光机对板材两面砂光，达到高精度要求，其精度为±0．2mm，即成产品。

上述现有的横压法和流浆法都可用本发明的配方组成实施。其中配方组成 中，与普通硅酸钙板比较，以纤维和云母代替石棉，瓷土代替石英粉，这是本 发明的实质性特点，其中原材料中，维纶纤维：采用维尼纶厂生产的改性维纶 纤维和高弹模维纶纤维。云母：采用高纵横比增强型商品云母，细度：100目 和60目两种。消石灰粉：符合一等品，细度：180目，使用前测定有效CaO含量， 要求67％左右。

瓷土：测定SiO2含量，75％以上；Fe2O3含量不高于0．5％；细度：150目(100 目全通过；200目通过量不大于20％；中纤玻璃纤维：用短切玻璃纤维，长度： 1．5cm。纸浆(干)：干纸用碎纸机制成浆，加入可改善板坯塑性和透水性。

本发明生产工艺中，消石灰粉与瓷土的克分子(CaO／SiO2)比为0．25～0．5， 不同于普通硅酸钙板的0．1～0．9，这是本发明的又一特点，这样能够降低材料 成本，并且简化了复杂配料计算，提高生产工艺性，板材的强度及其它指标易 控制。本发明的料坯水份参数采用28～32％，这也是本发明的特点所在。这样 容易控制蒸氧过程水分反应，进一步提高生产工艺性。蒸压养护工序中升温、 恒温和降温时间，及其对应的蒸汽压力，也都是本发明的特点，更能保证蒸氧 过程水化反应的充分利用，保证产品的质量及性能稳定。

本发明的优点和效果如下：

1、由于本发明采用瓷土代替石英粉制作，瓷土资源丰富，易加工，价格 相对石英粉很便宜，如50元／吨的瓷土加工成100目～150目，需90元／吨，石英 粉加工成200目，需200元／吨。

2、由于本发明采用维纶纤维和云母代替石棉，纤维起加筋作用，云母可 达到石棉耐热性好的优良性能，而且价格便宜，如其平均价为1400元／吨，而 3～5级石棉平均价3000元／吨，这样不仅能够大大降低产品成本，而且解决了 以往石棉对人体健康的危害和环境污染的问题。

3、由于成份组成变化，故产品的总成本降低，普通硅酸钙板原材料成本 价格5．5元／米2，本发明为2．5～3元／米2。

4、由于无石棉，成本低，故解决了以往因有石棉难以在国际市场上销售 的问题，提高了国内外市场的竞争能力。

5、本发明几乎不改变原来普通硅酸钙板生产线及生产条件，只要按本发 明的配方组成和工艺参数进行，即能大规模化生产。

6、本发明生产的产品与轻钢龙骨配套，能够组成各种防火，隔声节能的 复合墙，是建材行业轻质高强度墙体的理想产品。