专利名称：：用维伦纤维取代石棉制造纤维增强水泥瓦、板的配方及工艺的制作方法
技术领域：
：本发明属于维伦纤维增强水泥制品的配方及工艺。用石棉增强水泥制造各种建筑构件，通常采用一种称为抄取法(Hatschek法)的制造工艺，这是传统的技术，但是目前国际医学界已确认石棉粉尘有致癌作用，出于环卫和劳保要求，必须改变这种传统技术，首先是以其他纤维取代石棉纤维，设计新的配料方案，伴随配方的改变相应的要改变原有的设备和工艺。世界上有不少国家正在研究这一课题;日本的柯乐丽(Kuraray)公司用高模量PVA纤维代石棉在抄取成型机上制成尚含石棉5%以下的纤维增强水泥板〔1〕，该国的若干水泥制品厂也相继制造了与之类似的产品;由于高模量PVA纤维在国际市场上的售价甚高，西欧一些国家用高模量PVA纤维与改性的或高模量的PAN纤维以适当比例混合〔2〕，有时也使用单一的高模量PAN纤维〔3〕、〔4〕。由于上述这些化学纤维与石棉相比，在工艺性能上有巨大差异，尤其是其在水中没有悬浮性以及对水泥粒子没有吸附与支托作用，所以在用抄取法制作产品时，在过滤工序中水泥的流失量太大而造成工艺操作上的巨大困难;为弥补此种缺陷，在日本制造者仍要加5%以下的短石棉纤维，西欧制造者除加入纤维素纤维外，还使用了特制的化学纤维素纤维，或称化学浆泊(ChemicalPulp)〔2〕〔4〕〔5〕;此种化学纤维素纤维仅有美、日等少数国家能生产、且价格较贵。因此普遍推广上述方法，尚有很多困难，另外，制品中有机纤维过多也影响制品之耐火性能。本发明的任务就是根据中国国情，研究一系列以其他纤维取代石棉纤维的配料方案及与之相适应的设备和工艺;首先，为降低成本，以中模量PVA纤维或高模量与中模量PVA纤维之混合物取代了高模量之PVA;同时，为了克服化学纤维在抄取工艺中与石棉相比较所存在的工艺性能上的欠缺，本发明在配料方案中采用了纤维状的海泡石，此种无机纤维在水中呈悬浮状，能对水泥粒子起支托作用、能有效地防止水泥粒子下沉并减少其通过筛网的流失量，同时也有助于PVA纤维的分散。本发明的配料方案有3种如表1所示(重量%)表中所用原材料及技术要求1.高模量PVA纤维(PVA-1型纤维)，直径≯2.5d(16.7μ)，长度6mm左右，抗拉极限强度≮1100MPa，弹性模量≮23GPa。2.中模量PVA纤维(PVA-2型纤维)，直径≯1.5d(12.2μ)，长度6mm左右，抗拉极限强度≮800MPa，弹性模量≮12GPa。3.植物纤维，如牛皮纸纸浆，棉绒纤维，充分松解的纤维板下脚料，木浆纤维等。4.纤维状海泡石，系白色纤维集合体，使用前应使之充分松解而无纤维束存在。5.硅灰石粉，白色粉状物，(实是磨细的针状晶体)，细度为200目。6.碎云母片，粒径为20～40目。7.可用425＃或525＃普通硅酸盐水泥，水泥细度按4900孔筛，筛余在6～10%之间为宜。以下为本发明的制造工艺和设备1.可采用通常抄取法成型机，并保留原有的制浆系统与成型，堆垜等设备;2.在产量不变的前提下，对抄取机作如下修改(1)三网箱改为双网箱，双网箱改为单网箱。(2)网轮之最上一层网的网目应为100目～120目。(3)真空台之真空度能加以调节和控制。(4)使成型筒之加压系统改为液压式而不用杠杆式，以便及时调节成型筒对料坯施加之压力。3.工艺流程及参数(1)泵式(或水力式)打浆机之操作程序先使(PVA纤维+纤维素纤维)在水中分散→加入纤维状海泡石混合均匀→加入硅灰石与水泥混合均匀。(2)凝聚剂之滴加将稀释至0.5～1%(重量)的PAM溶液均匀滴加入流动的料浆中，PAM加入量相当于水泥重量的0.005～0.01%。(3)真空台之真空度不大于180mmHg柱。(4)成型筒之线压力保持在50～60kg/cm。本发明之若干实施例〔实施例1〕(1)用维伦纤维增强水泥未加压板之配方(重量%)中模量PVA纤维-3.3%，纤维素纤维-2.5%，纤维状海泡石-5.2，碎云母片-5.2%，水泥-83.8%。(2)含石棉5%的维伦纤维增强水泥未加压板之配方(重量%)高模量PVA纤维-1.96%，纤维素纤维-3.04%5级石棉-5.0%，碎云母片-3.0%，水泥-87.0%。表2为以上两配方制成的未加压板的力学性能对比(期令28天)〔实施例2〕(1)用维伦纤维增强水泥未加压板之配方(重量%)高模量PVA纤维-1.42%，中模量PVA纤维-1.13%，纤维状海泡石-4.27%，纤维素纤维-2.85%，硅灰石粉-4.84%，水泥-85.49%。(2)含石棉5%的维伦纤维增强水泥未加压板之配方(重量%)高模量PVA纤维-1.28%，中模量PVA纤维-1.00%，5级石棉-4.83%，纤维素纤维-2.84%，硅灰石粉-4.83%，水泥-85.43%。表3为以上两配方制成的未加压板的物理力学性能对比(期令28天)。＊湿胀翘曲为‖向值〔实施例3〕(1)维伦纤维增强水泥小波瓦配方之一(重量%)高模量PVA纤维-2.1%，纤维状海泡石-5.3%，纤维素纤维-2.5%，碎云母片-5.3%，水泥-84.8%。(2)维伦纤维增强水泥小波瓦配方之二(重量%)中模量PVA纤维-3.3%，纤维状海泡石-5.2%，纤维素纤维-2.5%，碎云母片-5.2%，水泥-83.8%。表4为以上两配方制成的小波瓦按现行部颁标准JC66-77‘石棉水泥中、小波瓦及其脊瓦’对照其主要物理力学性能。表4瓦别横抗折(kg)纵抗折(kg)吸水率(%)抗冻性维伦纤维水泥小波(1)22211323.3合格维伦纤维水泥小波瓦(2)1827825.4合格石棉水泥小波瓦(按JC66－77)≥170≥70≤26.0合格</table></tables>用本发明制成的制品的种类及性能指标1.维伦纤维增强水泥中波瓦尺寸1800×745×6mm，波高33mm，波距131mm，波数5.7个质量要求横抗折力≥190kg，纵抗折力≥37kg，吸水率≤28.0%，抗冻性可满足25次冻融循环。2.维伦纤维增强水泥小波瓦尺寸1800×720×6mm，波高17mm，波距63.5mm，波数11个质量要求横抗折力≥170kg，纵抗折力≥70kg，吸水率≤26.0%，抗冻性可满足25次冻融循环。3.维伦纤维增强水泥非加压平板尺寸1800×900×6mm质量要求横抗折强度≥14MPa，纵抗折强度≥8MPa，吸水率≤28%，抗冻性可满足25次冻融循环。与前述目前世界上少数几个国家所实施的制造无石棉纤维增强水泥的专有技术相比较，本发明具有下列几点主要特色1.本发明既可使用高弹模PVA纤维，也可使用中弹模PVA纤维或者是高弹模PVA纤维与中弹模PVA纤维之混合物，由于高弹模PVA纤维价格高，目前供应量还有限，而中弹模PVA纤维的供应量大，且价格几为高弹模PVA纤维价格之半数。为此，推荐使用高弹模PVA纤维与中弹模PVA纤维之混合物具有更大的现实意义。关于这二种PVA纤维的混合使用或单纯使用中弹模PVA纤维，在国际上尚无先例。2.本发明根本不需要使用石棉，也不必对原有的抄取机作很大的变动，即可非常顺利地、大规模地进行无石棉纤维增强水泥瓦、板的工业化生产，而且使生产过程与生产设备更为简化，例如，原有的三网箱抄取机可改为二网箱，原有的二网箱抄取机可改为一网箱的，不仅节省了网布的消耗量、减轻毛布的损耗，同时还节约了电耗。3.为使PVA纤维能更均匀地分散，使纤维水泥浆处于悬浮状，使水泥粒子能被支托而不致因迅速下沉而大量从铜网中逸失，为能确保生产过程的正常进行，不致出现因水泥粒子流失过多而造成恶性循环，本发明提出了一套综合性措施，而其中最关键的一项措施是使用了纤维状的海泡石、海泡石系一种天然矿物，来源较丰富，尤其在中国海泡石之来源更广，迄今为止国际上尚无任何卫生组织与环保机构曾公开宣布过海泡石粉尘会同石棉粉尘一样危害人体，此外，与使用化学纤维素纤维(或化学浆泊纤维)相比，使用海泡石不会影响纤维增强水泥制品的不燃性。主要参考文献〔1〕A、A、Hdgson，AlternativesToAsbestosAndAsbestosProducts，AnjalenaPHblicotionsLrd，Jan、1985〔2〕EuropischsPatent0155520〔3〕GP2095298A〔4〕SzPA/MONTEFIBRE，HighModulus100%PANFibreForTheManufactureofFibre-CementProducts，Sept1985〔5〕P·Bornemahn，VomAsbestzementzumKunstfa-serzement，Beton，№11，1986，419～422。权利要求1.一种以维伦纤维取代石棉纤维增强水泥制品的配料方案，其特征是以中模量PVA纤维或高模量与中模量PVA纤维之混合物取代了高模量PVA纤维，同时，在配料方案中加入纤维状的海泡石，下表所列为本发明的三种配料方案(以重量百分数表示)2.一种如权利要求1所述配料方案的维伦纤维取代石棉纤维增强水泥制品的制造工艺，其特征是在现有的石棉增强水泥制品抄取成型工艺的基础上进行如下改进A在产量不变的前提下，对抄取机作如下修改(1)三网箱改为双网箱，双网箱改为单网箱。(2)网箱最上一层网的网目应为100目～120目;(3)真空台之真空度可以调节和控制。B工艺流程和参数(1)泵式(或水力式)打浆机之操作程序;先使(PVA纤维+纤维素纤维)在水中分散→加入纤维状海泡石混合均匀→加入硅灰石与水泥混合均匀。(2)凝聚剂之滴加将稀释至0.5～1%(重量)的PAM溶液均匀滴加入流动的料浆中，PAM加入量相当于水泥重量的0.005～0.01%。(3)真空台之真空度不大于180mmHg柱。(4)成型筒之线压力保持在50～60kg/cm。全文摘要石棉水泥瓦、板等制品是一种传统产品，但是现在世界医学界已确认石棉粉尘有致癌作用，本发明的关键是采用纤维状海泡石为外掺材料，以维伦纤维全部取代了石棉纤维制成无石棉维伦纤维增强水泥制品，在抄取法成型工艺的基础上，对设备和工艺流程略加改进，即能适用于本发明产品的制造。文档编号C04B20/00GK1039236SQ8810418公开日1990年1月31日申请日期1988年7月5日优先权日1988年7月5日发明者沈荣熹,杨瑞珊,马骏申请人:中国建筑材料科学研究院,武汉建筑材料工业设计研究院