专利名称：陶瓷纤维建筑防火板的制作方法
技术领域：
本发明属于陶瓷纤维材料技术领域，具体涉及一种陶瓷纤维建筑防火板。
背景技术：
传统的建筑隔热板和无机防火板，例如玻璃棉板、岩棉保温板、矿渣棉保温板、矿棉保温装饰吸声天花板、石棉板、水泥板、石膏板、珍珠岩板、蛭石板、托贝莫来石型硅酸钙板等，防火温度在800℃以下，达不到国家标准《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中界定梁的耐火等级为一级的要求(不燃烧体大于2.0h)；更达不到《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中界定柱的耐火等级为一级的要求(不燃烧体大于3.0h)。
雪硅钙石型硅酸钙板、氯氧镁无机防火板材等传统建筑隔热板和无机防火板防火温度在1000℃以下，尽管可以勉强达到《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中界定梁的耐火等级为一级的要求，但是其缺点是成本高、脆性大、防水性能极差等。
目前，国内尚没有专门针对钢结构和高层建筑使用的防火温度达到1100℃，耐火极限达到3h以上的无机纤维类防火板材，钢结构和高层建筑用的轻质防火保护板。
发明内容
本发明提供了一种陶瓷纤维建筑防火板，应用于建筑行业钢结构防火保护，可有效提高建筑隔热防火板的耐热性能、防火性能、隔热性能和强度，使体积密度和生产成本大大地降低，并且可作为对氯氧镁无机防火板、硅酸钙板等传统建筑防火板材的升级换代产品。
本发明采用的工艺路线是以硅酸铝系纤维或轻质耐火填料作为基材，添加一种或多种增强纤维，并加入适当比例的有机结合剂或无机结合剂、填料及添加剂，经配料制浆、成型、干燥及后续加工等工序制成。
本发明具体的技术方案是一种陶瓷纤维建筑防火板，以硅酸铝系纤维作为基材，其特征是由下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维20～50份，有机纤维3～10份，废玻璃丝0～20份，轻质填料21～50份，粘土5～25份，淀粉2～8粉，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份。
优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维25～55份，有机纤维4～7份，废玻璃丝1～10份，轻质填料21～40份，粘土10～20份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维40～45份，有机纤维4.5～6份，废玻璃丝3～7份，轻质填料25～30份，粘土13～20份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
本发明的陶瓷纤维建筑防火板以轻质填料为基材，采用的技术方案如下
一种陶瓷纤维建筑防火板，其特征是由下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维5～30份，有机纤维3～10份，岩棉1～30份，废玻璃丝1～10份，轻质填料21～60份，粘土5～25份，淀粉2～8份，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份。
优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维10～30份，有机纤维4～7份，岩棉1～20份，废玻璃丝3～7份，轻质填料30～55份，粘土10～20份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维15～25份，有机纤维4.5～6份，岩棉5～10份，废玻璃丝4～6份，轻质填料35～50份，粘土15～17份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
为了适应建筑行业的需要，本发明的陶瓷纤维建筑防火板还可以添加无机颜料，使产品具有靓丽的色彩，采用的技术方案如下一种着色的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是由下列重量份数的原料制成无机颜料0.5～1.5份，硅酸铝纤维5～30份，有机纤维3～10份，岩棉0～30份，废玻璃丝1～10份，轻质填料20～60份，粘土5～25份，淀粉2～8份，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份；无机颜料是指铁红、铬绿、群青或者钴蓝中的一种。
优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维10～30份，有机纤维4～7份，岩棉0～20份，废玻璃丝3～7份，轻质填料30～55份，粘土10～20份，无机颜料0.7～1.4份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维15～25份，有机纤维4.5～6份，岩棉5～10份，废玻璃丝4～6份，轻质填料35～50份，粘土15～17份，无机颜料0.8～1.2份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
本发明中，以有机纤维、玻璃丝、岩棉或者硅酸铝纤维作为增强纤维，以此来提高本发明产品的强度及降低成本。
所述的硅酸铝纤维是由山东鲁阳股份有限公司生产的普通硅酸铝粒状棉，产品代号LYGX-111。这种纤维是以硬质粘土熟料为主要原材料，采用电阻炉熔融经过离心甩丝成纤或喷吹工艺制备的。
所述的有机纤维是指木质素纤维、苎麻纱、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维等纤维中的一种或复合使用。
所述的岩棉是指采用玄武岩或辉绿岩为原料制成的制品，其主要化学成分如下SiO239-50％；Al2O310-17％。
所述玻璃丝是指中碱或无碱玻璃丝，其长度经过加工后，一般控制在30-50mm。
本发明所说的轻质填料是指堆积密度1000kg/m3以下的轻质隔热材料，包括膨胀珍珠岩、硅藻土、膨胀蛭石、海泡石、硅灰石、漂珠、陶瓷纤维废料等，并通过复合使用来进一步提高陶瓷纤维建筑防火板的强度。
本发明所述的粘土是指在水中具有膨胀性的常用粘土，是膨润土、高岭土、软质粘土、半软质粘土、球粘土和凹凸棒土中的一种或复合使用。
所述的淀粉是阳离子淀粉、阴离子淀粉、羧甲基淀粉、羟烷基淀粉、交联淀粉、氧化淀粉、酸变性淀粉、预糊化淀粉、磷酸酯淀粉中的一种或复合使用，淀粉材质可采用木薯淀粉、马铃薯淀粉、玉米淀粉、红薯淀粉、小麦淀粉五种的一种或复合使用。
本发明所采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂，聚丙烯酰胺可以是阳离子性，阴离子性或两性，不同电荷性质的聚丙烯酰胺可以单独使用也可以并用；本发明采用聚合氯化铝或硫酸铝作为凝结剂，其作用是使絮凝到纤维上的结合剂及填料驻留下来，避免成型过程中絮团被破坏。
本发明所述的配料制浆是指将硅酸铝纤维和或岩棉、增强纤维、结合剂、填料及添加剂按上述材料配比进行机械混合，浆料中的纤维长度通常在2～5mm之间，制成的浆料浓度为3％～10％。
本发明所介绍的成型工序是指将水基浆料通过成型设备进行脱水并形成湿坯，本发明所介绍的干燥工序是将成型后湿坯，送入干燥室进行加热脱水的过程本发明的有益效果在于(1)由于本发明研制出的陶瓷纤维建筑防火板采用陶瓷纤维作为基材，配合部分增强纤维，加入适当比例的轻质填料和粘土填料，可有效提高建筑防火板的耐热性能、防火性能、隔热性能和强度，使体积密度和生产成本大大地降低，并且可作为对氯氧镁无机防火板、硅酸钙板等传统建筑防火板材的升级换代产品。本发明的产品，按照《建筑构件耐火试验方法》(GB/T9978-1999)标准检测，达到《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中界定梁的耐火等级一级，耐火性能至少2.0h，按照《建筑构件防火喷涂材料性能试验方法》GA110-1995标准检测，达到《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-2001)中界定柱的耐火等级一级，耐火性能不少于3.0h，而轻质防火保护板的厚度不大于30mm。
(2)由于本发明的含陶瓷纤维的建筑防火板采用硅酸铝系纤维或者轻质填料作为基材，配合部分陶瓷纤维、增强纤维，加入适当比例的粘土填料，可有效提高建筑隔热板的防火等级、耐火极限、隔热性能和强度，使体积密度大大地降低，与传统的矿棉装饰吸声板等传统无机纤维建筑隔热板比较，尽管本发明的产品吨成本略有提高，但产品的单位体积成本不会升高反而是降低的，同时比传统的建筑吸音板防火等级高，隔热效果好，重量轻，强度和弹性好。本发明的陶瓷纤维建筑防火板，其容重介于150-500kg/m3，主要理化性能指标达到了国家钢结构防火涂料GB14907-2002中厚型钢结构防火涂料的相应标准，室内厚涂型防火涂料其体积密度不大于500kg/m3，耐压强度达到0.3Mpa，耐火极限不低于2h(涂层厚度为25±2mm)。
(3)从产品性价比等方面综合考虑，本发明的含陶瓷纤维的建筑防火板，和传统的矿棉装饰吸声板相比，具有较为明显的价格比较优势，如传统的矿棉装饰吸声板成本为750元/m3，而陶瓷纤维建筑防火板成本仅为660元/m3，单位体积价格明显降低，所以是无机纤维建筑隔热板的升级换代产品。
(4)本发明的陶瓷纤维防火板不含有甲醛等有机毒性挥发物，属于无机不燃材料，绿色环保。
具体实施例方式
实施例1原料组成为硅酸铝纤维20Kg，木质素纤维3Kg，膨胀珍珠岩50Kg，膨润土5Kg，木薯淀粉5Kg，聚丙烯酰胺0.2Kg，聚合氯化铝0.1Kg。加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在8％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50mm，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，得成品。成品体积密度为314kg/m3，加热永久线收缩率(1000℃×3h)为3.6％；冷态耐压强度为0.56Mpa；导热系数热面温度100℃为0.038W/mk，600℃为0.083W/mk，800℃为0.105W/mk。
实施例2原料组成为硅酸铝纤维25Kg，聚乙烯醇纤维4Kg，硅藻土25Kg，高岭土10Kg，马铃薯淀粉4Kg，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在7.5％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50mm，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，得成品。成品的体积密度为320kg/m3，加热永久线收缩率(1050℃×1h)为2.0％；冷态耐压强度为0.41Mpa；导热系数热面温度100℃为0.032W/mk，600℃为0.072W/mk，800℃为0.098W/mk。
实施例3原料组成为硅酸铝纤维40Kg，苎麻纱4.5Kg，废玻璃丝3Kg，膨胀蛭石25Kg，软质粘土13Kg，玉米淀粉5Kg，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在6.5％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50mm，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，得成品。成品的体积密度为350kg/m3，加热永久线收缩率(1100℃×1h)为1.5％；冷态耐压强度为0.5Mpa；导热系数热面温度100℃为0.033W/mk，600℃为0.081W/mk，800℃为0.105W/mk。
实施例4原料组成为硅酸铝纤维45Kg，聚乙烯纤维6Kg，废玻璃丝7Kg，海泡石30Kg，半软质粘土20Kg，红薯淀粉6Kg，聚丙烯酰胺0.4Kg，聚合氯化铝0.3Kg。其余同实施例1。
实施例5原料组成为硅酸铝纤维55Kg，聚乙烯纤维7Kg，废玻璃丝10Kg，硅灰石40Kg，半软质粘土20Kg，红薯淀粉7Kg，聚丙烯酰胺0.5Kg，聚合氯化铝0.4Kg。其余同实施例1。
实施例6原料组成为硅酸铝纤维50Kg，木质素纤维10Kg，废玻璃丝20Kg，漂珠50Kg，粘土25Kg，淀粉8Kg，聚丙烯酰胺0.6Kg，聚合氯化铝0.5份。其余同实施例1。
实施例7原料组成为硅酸铝纤维5Kg，木质素纤维3Kg，岩棉1Kg，废玻璃丝1Kg，膨胀珍珠岩21Kg，膨润土5Kg，木薯淀粉2Kg，聚丙烯酰胺0.2Kg，聚合氯化铝0.1Kg。加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在6.5％，然后采用真空成型设备进行成型，尺寸为900×600×50mm，成型完毕后产品送入烘干室烘干，通过切割、磨光最终实现本发明。本发明产品化学成份如下Al2O322％；SiO261％；有机物12％；Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O5％，产品的体积密度为180kg/m3，加热永久线收缩率(1050℃×1h)为3.2％；冷态耐压强度为0.30Mpa；导热系数热面温度100℃为0.035W/mk，600℃为0.084W/mk，800℃为0.101W/mk。
实施例8原料组成为硅酸铝纤维10Kg，苎麻纱4Kg，岩棉5Kg，废玻璃丝3Kg，硅藻土30Kg，软质粘土10Kg，马铃薯淀粉4Kg，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。其余同实施例7。
实施例9原料组成为硅酸铝纤维15Kg，聚乙烯醇纤维4.5Kg，岩棉10Kg，废玻璃丝4Kg，轻质填料35Kg，高岭土15Kg，玉米淀粉5Kg，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。其余同实施例7。
实施例10原料组成为硅酸铝纤维25Kg，聚乙烯纤维6Kg，岩棉20Kg，废玻璃丝6Kg，膨胀蛭石50Kg，半软质粘土17Kg，淀粉6Kg，聚丙烯酰胺0.4Kg，聚合氯化铝0.3Kg。其余同实施例7。
实施例11原料组成为硅酸铝纤维30Kg，木质素纤维7Kg，岩棉30Kg，废玻璃丝7Kg，海泡石55Kg，球粘土20Kg，红薯淀粉7Kg，聚丙烯酰胺0.5Kg，聚合氯化铝0.4Kg。其余同实施例7。
实施例12原料组成为硅酸铝纤维30Kg，苎麻纱10Kg，岩棉40Kg，废玻璃丝10Kg，陶瓷纤维废料60Kg，凹凸棒土25Kg，小麦淀粉8Kg，聚丙烯酰胺0.6Kg，聚合氯化铝0.5Kg。其余同实施例7。
实施例13原料组成为铬绿0.5Kg，硅酸铝纤维5Kg，木质素纤维3Kg，废玻璃丝10Kg，膨胀珍珠岩20Kg，膨润土5Kg，木薯淀粉2Kg，聚丙烯酰胺0.2Kg，聚合氯化铝0.1Kg。加入制浆机进行制浆，制浆完成后的纤维长度为3mm，然后加入适当比例的水，使浆料浓度保持在7.5％，然后采用长网抄取成型设备进行成型，尺寸为1200×600×50mm，成型完毕后产品送入烘箱烘干，再经过切割，最终实现本发明。本发明产品化学成份如下Al2O318％；SiO264％；有机物10％；Fe2O3+CaO+MgO+K2O+Na2O8％，产品外观为草绿色，产品的体积密度为150kg/m3，加热永久线收缩率(950℃×2h)为1.6％；冷态耐压强度为0.4Mpa；导热系数热面温度100℃为0.038W/mk，600℃为0.083W/mk，800℃为0.105W/mk。
实施例14原料组成为铁红1.5Kg，硅酸铝纤维30Kg，苎麻纱10Kg，岩棉30Kg，废玻璃丝10Kg，硅藻土60Kg，高岭土25Kg，马铃薯淀粉8Kg，聚丙烯酰胺0.6Kg，聚合氯化铝0.5Kg。产品外观为红色。其余同实施例13。
实施例15原料组成为硅酸铝纤维10Kg，苎麻纱4Kg，废玻璃丝7Kg，膨胀蛭石55Kg，半软质粘土20Kg，群青1.4Kg，玉米淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。产品外观为青色。其余同实施例13。
实施例16原料组成为硅酸铝纤维30Kg，聚乙烯醇纤维7Kg，岩棉20Kg，废玻璃丝7Kg，海泡石55Kg，凹凸棒土20Kg，钴蓝1.4Kg，红薯淀粉7Kg，聚丙烯酰胺0.5Kg，聚合氯化铝0.4Kg。产品外观为蓝色。其余同实施例13。
实施例17原料组成为硅酸铝纤维15Kg，聚乙烯纤维4.5Kg，岩棉5Kg，废玻璃丝4Kg，漂珠35Kg，软质粘土15Kg，铬绿0.8Kg，小麦淀粉5Kg，聚丙烯酰胺0.3Kg，聚合氯化铝0.2Kg。产品外观为绿色。其余同实施例13。
实施例18原料组成为硅酸铝纤维25Kg，聚乙烯醇纤维6Kg，岩棉10Kg，废玻璃丝6Kg，硅灰石50Kg，球粘土17Kg，铬绿1.2Kg，小麦淀粉6Kg，聚丙烯酰胺0.4Kg，聚合氯化铝0.3Kg。其余同实施例13。
权利要求
1.一种陶瓷纤维建筑防火板，其特征是由下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维20～50份，有机纤维3～10份，废玻璃丝0～20份，轻质填料21～50份，粘土5～25份，淀粉2～8粉，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维25～55份，有机纤维4～7份，废玻璃丝1～10份，轻质填料21～40份，粘土10～20份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
3.根据权利要求2所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维40～45份，有机纤维4.5～6份，废玻璃丝3～7份，轻质填料25～30份，粘上13～20份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
4.一种陶瓷纤维建筑防火板，其特征是由下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维5～30份，有机纤维3～10份，岩棉1～30份，废玻璃丝1～10份，轻质填料21～60份，粘土5～25份，淀粉2～8份，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份。
5.根据权利要求4所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维10～30份，有机纤维4～7份，岩棉1～20份，废玻璃丝3～7份，轻质填料30～55份，粘土10～20份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
6.根据权利要求5所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维15～25份，有机纤维4.5～6份，岩棉5～10份，废玻璃丝4～6份，轻质填料35～50份，粘土15～17份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
7.一种着色的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是由下列重量份数的原料制成无机颜料0.5～1.5份，硅酸铝纤维5～30份，有机纤维3～10份，岩棉0～30份，废玻璃丝1～10份，轻质填料20～60份，粘土5～25份，淀粉2～8份，聚丙烯酰胺0.2～0.6份，聚合氯化铝0.1～0.5份；无机颜料是指铁红、铬绿、群青或者钴蓝种的一种。
8.根据权利要求7所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维10～30份，有机纤维4～7份，岩棉0～20份，废玻璃丝3～7份，轻质填料30～55份，粘土10～20份，无机颜料0.7～1.4份，淀粉4～7份，聚丙烯酰胺0.3～0.5份，聚合氯化铝0.2～0.4份。
9.根据权利要求8所述的陶瓷纤维建筑防火板，其特征是进一步优选下列重量份数的原料制成硅酸铝纤维15～25份，有机纤维4.5～6份，岩棉5～10份，废玻璃丝4～6份，轻质填料35～50份，粘土15～17份，无机颜料0.8～1.2份，淀粉5～6份，聚丙烯酰胺0.3～0.4份，聚合氯化铝0.2～0.3份。
全文摘要
一种陶瓷纤维建筑防火板，属于陶瓷纤维材料技术领域，以硅酸铝系纤维或轻质耐火填料作为基材，添加一种或多种增强纤维，并加入适当比例的有机结合剂或无机结合剂、填料及添加剂，经配料制浆、成型、干燥及后续加工等工序制成。本发明的产品可有效提高建筑隔热板的防火等级、耐火极限、隔热性能和强度，使体积密度大大地降低。本发明的产品达到了《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045－2001)中界定梁的耐火等级一级，同时也达到了该国标中界定柱的耐火等级一级的标准。与传统无机纤维建筑隔热板比较，本发明的产品还具有生产成本低的优点，同时本发明还可以添加无机颜料，使产品具有靓丽的色彩。
文档编号C04B16/06GK101081742SQ20061001277
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月29日 优先权日2006年5月29日
发明者鹿成洪, 刘超, 张宽心, 许妹华, 魏昊, 李京友 申请人:山东鲁阳股份有限公司