一种高保温岩棉板及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及保温材料技术领域，具体为一种高保温岩棉板及其生产工艺。


背景技术：

2.岩棉是矿物棉的一种，是以天然岩石及矿物为原料制成的蓬松短细纤维，具有良好的绝热性能，导热系数仅有0.029～0.044w/m
·
k，在工业生产中常用于蒸汽管线、加热炉等高温设备的保温，随着人们对建筑防火的重视，近年来也用于建筑物的外墙保温，代替膨胀聚苯板、挤塑板、聚氨酯泡沫等有机保温材料。
3.按照《建筑材料及制品燃烧性能分级》，岩棉属于不燃类材料(a级)，能够有效阻止建筑火灾沿外墙保温材料蔓延，其热荷重收缩温度大于600℃，能够保证外墙保温系统在火灾中不会轻易垮塌、收缩，具有很高的防火性能。
4.岩棉板在防火性能上显著优于有机保温材料，但在保温性能上存在明显劣势。肖群芳等对岩棉板在外墙外保温系统中的应用进行了研究
1.，将岩棉板和有机板材在拉拔强度、压缩强度、吸水率等指标进行了对比，发现岩棉板的吸水率(量)显著高于eps板、xps板、pu板等板材，由于水是热的良导体，岩棉板吸水后，保温性能将产生明显下降。此外，即使不考虑吸水问题，岩棉板的保温性能也不如聚氨酯泡沫塑料(导热系数0.018～0.023w/m
·
k)
2.。建筑物外墙的保温性能，不仅影响居住体验，还会对夏季制冷和冬季采暖的能耗产生显著影响，导致岩棉板代替传统的有机保温材料在应用上仍存在阻碍。
5.参考文献：
6.[1]肖群芳,李岩凌,苟洪珊,章银祥,徐海锋,王栋亮.玻璃棉板和岩棉板在外墙外保温系统中应用关键技术研究.新型建筑材料,2014(3):41～44。
[0007]
[2]张琎,王海,丁媛丽,葛峰,彭廷.外墙保温材料的种类及防火性能分析.安徽化工,2012,38(6):6～8。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的在于：提供一种高保温岩棉板，具有低导热系数、低吸水率的优点，以解决现有的岩棉板保温效果与传统有机保温材料存在明显差距的问题。
[0009]
本发明采用的技术方案如下：
[0010]
一种高保温岩棉板，包括岩棉板及喷涂于岩棉板表面的疏水涂层，所述岩棉板由岩棉毡呈s形堆叠并压制而成，所述岩棉毡表面喷涂有防水保温涂层，所述防水保温涂层的涂布率为80～130g/m2，所述防水保温涂层包括如下重量份的原料：聚二甲基硅氧烷70～90份、气相二氧化硅5～20份、纳米炭黑15～25份、固化剂6～11份；
[0011]
所述防水保温涂层在岩棉毡表面为单面或双面喷涂，具体喷涂过程如下：
[0012]
将聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、固化剂混合均匀，喷涂于岩棉毡表面，然后喷涂纳米炭黑，烘干固化。
[0013]
优选的，所述岩棉毡包括如下重量份的原料：岩棉纤维100份、酚醛树脂粘合剂4～
10份。
[0014]
优选的，所述岩棉板表面经过改性剂改性，所述改性剂为ph值介于2.5～4.5的酸性溶液。
[0015]
优选的，所述聚二甲基硅氧烷的粘度为800～1200cp(25℃)，所述气相二氧化硅、纳米炭黑的目数不小于1250目。
[0016]
优选的，所述疏水涂层为惰性硅油乳液涂层。
[0017]
优选的，所述疏水涂层的喷涂厚度为0.1～0.3mm。
[0018]
优选的，所述酸性溶液为盐酸或次氯酸的水溶液。
[0019]
本发明还提供了上述高保温岩棉板的生产工艺，包括如下步骤：
[0020]
s1：将矿石加入冲天炉中，在1450～1600℃下熔化；
[0021]
s2：将冲天炉流出的熔体倒入岩棉离心机内，将熔体牵拉成岩棉纤维；
[0022]
s3：使用捕集带收集岩棉纤维，形成岩棉毡，并向岩棉毡喷涂酚醛树脂粘合剂；
[0023]
s4：向岩棉毡表面均匀喷洒防水保温涂层，然后在60～80℃下烘烤10～30min；
[0024]
s5：通过输送机将烘烤后的岩棉毡送至摆锤机进行叠铺，叠铺完成后送入压棉机对棉毡进行压制，得到岩棉板；
[0025]
s6：将岩棉板送入高温固化炉，在170～250℃下高温固化30min以上，固化完成后切割成块状的岩棉板；
[0026]
s7：在岩棉板表面喷涂疏水涂层，并在80～120℃下烘干，即得高保温岩棉板。
[0027]
优选的，所述矿石为玄武岩、白云石、石灰岩、铁矿石的混合物。
[0028]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0029]
(1)本发明在岩棉毡表面喷涂防水保温涂层，当岩棉毡压制成岩棉板时，由于岩棉毡呈s形折叠，会在岩棉板内及表面形成多层的防水保温涂层，防水保温涂层中的气相二氧化硅导热系数低于岩棉，相当于在岩棉板内部及表面形成多个隔热层，从而提高岩棉板的隔热性能；
[0030]
(2)防水保温涂层中的聚二甲基硅氧烷具有强疏水性，本发明向聚二甲基硅氧烷添加了纳米炭黑，并使其悬浮于防水保温涂层表面，经过固化后，使防水保温涂层在微观尺度上形成粗糙表面，该表面具有大量微小的能够容纳空气的空隙或凹坑，难以被水润湿，能够有效防止水分向岩棉板内部渗透，具有极佳的防水效果；
[0031]
(3)岩棉板的表面采用惰性硅油乳液涂层作为疏水涂层，由于惰性硅油的耐碱性较差，作为岩棉憎水剂使用时，遇到高碱性如水泥基材料其憎水性能会下降甚至消失，本发明采用低浓度的酸性溶液对岩棉板的表面进行改性，在建筑外墙保温施工完毕后，若岩棉板表面覆盖的砂浆出现反碱时，能够一定程度上中和碱性物质对疏水涂层的破坏，此外，经过改性后岩棉板的疏水性也优于改性前。
具体实施方式
[0032]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]
实施例1
[0034]
本实施例提出一种高保温岩棉板的生产工艺，具体步骤如下：
[0035]
s1：将玄武岩、白云石、石灰岩、铁矿石加入冲天炉中，在1450～1600℃下熔化；
[0036]
s2：将冲天炉流出的熔体倒入岩棉离心机内，将熔体牵拉成岩棉纤维；
[0037]
s3：使用捕集带收集岩棉纤维，形成岩棉毡，并向岩棉毡喷涂酚醛树脂粘合剂，酚醛树脂粘合剂与岩棉毡的重量比为100:6；
[0038]
s4：按重量份计，取聚二甲基硅氧烷80份、气相二氧化硅12份、纳米炭黑18份、固化剂8份，并使用高速剪切分散机将聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、固化剂混合均匀，喷涂于岩棉毡表面，形成一层用于固定炭黑的涂层，再使用粉末喷涂机将炭黑均匀喷涂到涂层上，然后在80℃下烘烤10min使其固化，形成防水保温涂层，防水保温涂层(包含炭黑)的总涂布率为110g/m2；
[0039]
所用的聚二甲基硅氧烷、固化剂、气相二氧化硅、纳米炭黑均为市售产品，其中：聚二甲基硅氧烷的粘度段为800～1200cp(25℃)，气相二氧化硅的目数为1250目，纳米炭黑的平均粒径25nm，固化剂为聚二甲基硅氧烷固化剂，固化剂与使用的聚二甲基硅氧烷均购自道康宁公司；
[0040]
s5：通过输送机将烘烤后的岩棉毡送至摆锤机进行叠铺，叠铺完成后送入压棉机对棉毡进行压制，得到岩棉板；
[0041]
s6：将岩棉板送入高温固化炉，在200℃下高温固化30min，固化完成后切割成块状的岩棉板；
[0042]
s7：在岩棉板表面喷涂惰性硅油乳液，喷涂厚度0.2mm，并在120℃下烘干，形成疏水涂层，即得高保温岩棉板。
[0043]
在本实施例中，步骤s3中可设置在线称重机对岩棉毡的产量进行在线测量，并根据岩棉毡的生产速度调整酚醛树脂粘合剂的喷涂速度，以控制酚醛树脂粘合剂与岩棉毡的配比。
[0044]
聚二甲基硅氧烷及配套使用的固化剂可采用市售其它型号产品代替，聚二甲基硅氧烷的粘度段符合800～1200cp(25℃)即可满足本工艺的使用要求。
[0045]
本实施例中，防水保温涂层为单面喷涂，经过叠铺、压制、切割后可在岩棉板的内部及岩棉板的上表面形成多层的防水保温涂层，在实际操作中，也可采用双面喷涂方式，在双面喷涂方式中，经过叠铺、压制、切割后得到的岩棉板的上、下表面均有一层防水保温涂层，不仅能够防止施工过程中水分从砂浆向岩棉板渗透，还能防止水分从墙体向岩棉板渗透，而内部不仅形成多层的防水保温涂层，且每一层的厚度相当于单面喷涂的两倍，防渗水效果更好。
[0046]
实施例2
[0047]
一种高保温岩棉板的生产工艺，具体步骤如下：
[0048]
s1：将玄武岩、白云石、石灰岩、铁矿石加入冲天炉中，在1450～1600℃下熔化；
[0049]
s2：将冲天炉流出的熔体倒入岩棉离心机内，将熔体牵拉成岩棉纤维；
[0050]
s3：使用捕集带收集岩棉纤维，形成岩棉毡，并向岩棉毡喷涂酚醛树脂粘合剂，酚醛树脂粘合剂与岩棉毡的重量比为100:4；
[0051]
s4：按重量份计，取聚二甲基硅氧烷70份、气相二氧化硅5份、纳米炭黑15份、固化剂6份，并使用高速剪切分散机将聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、固化剂混合均匀，喷涂于
岩棉毡表面，形成一层用于固定炭黑的涂层，再使用粉末喷涂机将炭黑均匀喷涂到湿膜上，然后在60℃下烘烤30min使其固化，形成防水保温涂层，防水保温涂层(包含炭黑)的总涂布率为80g/m2；
[0052]
所用的聚二甲基硅氧烷、固化剂、气相二氧化硅、纳米炭黑均为市售产品，其中：聚二甲基硅氧烷的粘度段为800～1200cp(25℃)，气相二氧化硅的目数为1250目，纳米炭黑的平均粒径25nm，固化剂为聚二甲基硅氧烷固化剂，固化剂与使用的聚二甲基硅氧烷均购自道康宁公司；
[0053]
s5：通过输送机将烘烤后的岩棉毡送至摆锤机进行叠铺，叠铺完成后送入压棉机对棉毡进行压制，得到岩棉板；
[0054]
s6：将岩棉板送入高温固化炉，在170℃下高温固化45min，固化完成后切割成块状的岩棉板；
[0055]
s7：在岩棉板表面喷涂惰性硅油乳液，喷涂厚度0.3mm，并在100℃下烘干，形成疏水涂层，即得高保温岩棉板。
[0056]
实施例3
[0057]
一种高保温岩棉板的生产工艺，具体步骤如下：
[0058]
s1：将玄武岩、白云石、石灰岩、铁矿石加入冲天炉中，在1450～1600℃下熔化；
[0059]
s2：将冲天炉流出的熔体倒入岩棉离心机内，将熔体牵拉成岩棉纤维；
[0060]
s3：使用捕集带收集岩棉纤维，形成岩棉毡，并向岩棉毡喷涂酚醛树脂粘合剂，酚醛树脂粘合剂与岩棉毡的重量比为100:10；
[0061]
s4：按重量份计，取聚二甲基硅氧烷90份、气相二氧化硅20份、纳米炭黑25份、固化剂11份，并使用高速剪切分散机将聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、固化剂混合均匀，喷涂于岩棉毡表面，形成一层用于固定炭黑的涂层，再使用粉末喷涂机将炭黑均匀喷涂到湿膜上，然后在70℃下烘烤18min使其固化，形成防水保温涂层，防水保温涂层(包含炭黑)的总涂布率为130g/m2；
[0062]
所用的聚二甲基硅氧烷、固化剂、气相二氧化硅、纳米炭黑均为市售产品，其中：聚二甲基硅氧烷的粘度段为800～1200cp(25℃)，气相二氧化硅的目数为1250目，纳米炭黑的平均粒径25nm，固化剂为聚二甲基硅氧烷固化剂，固化剂与使用的聚二甲基硅氧烷均购自道康宁公司；
[0063]
s5：通过输送机将烘烤后的岩棉毡送至摆锤机进行叠铺，叠铺完成后送入压棉机对棉毡进行压制，得到岩棉板；
[0064]
s6：将岩棉板送入高温固化炉，在250℃下高温固化30min，固化完成后切割成块状的岩棉板；
[0065]
s7：在岩棉板表面喷涂惰性硅油乳液，喷涂厚度0.1mm，并在80℃下烘干，形成疏水涂层，即得高保温岩棉板。
[0066]
实施例4
[0067]
本实施例与实施例1的大部分步骤相同，区别之处在于：步骤s7中，惰性硅油乳液的喷涂厚度为0.3mm。
[0068]
上述实施例1～4中，步骤s5对岩棉毡进行叠铺时，岩棉毡均呈s形折叠，这里的s形折叠并非限定叠铺后的岩棉毡共有3层，而是对其折叠方式的描述，岩棉毡的叠铺层数在不
超出摆锤机生产能力的前提下可以任意增加，在上述实施例1～4中，步骤s5的叠铺层数均为6层。
[0069]
将实施例1～4制得的高保温岩棉板进行性能测试，包括导热系数测定及渗水率测试，如下：
[0070]
①
导热系数测定：
[0071]
测定方法如下：
[0072]
将实施例1～4制得的高保温岩棉板裁切为300
×
300
×
40mm的试件，每个实施例各10个，按顺序标号后每个实施例随机挑选2个试件，使用平板导热仪测定导热系数，并与某厂家岩棉板对比，结果如下表1所示：
[0073]
表1实施例1～4制得的高保温岩棉板导热系数
[0074][0075]
②
防水性能测定：
[0076]
由于普通岩棉板疏水性一般可达98％以上，难以直观比较其防水性能的差异，故采用测量静态接触角的方法进行对比，测量仪器为德国德飞oca 15ec型接触角测量仪，每个实施例取3个试样，每个试样测量3次并取平均值，并与某厂家岩棉板对比，结果如下表2所示：
[0077]
表2实施例1～4制得的高保温岩棉板接触角
[0078] 实施例1实施例2实施例3实施例4对比例接触角/
°
152147154151117
[0079]
由表1、表2可知，本发明实施例1～4制得的高保温岩棉板的保温性能及防水性能与市售岩棉板相比，均具有较大优势；同时，对比实施例1～3可以看出，防水保温涂层的涂布率提高后，岩棉板表面的接触角增大，但涂布率增加由110g/m2增加至130g/m2时，接触角增加不明显；对比实施例1、4发现，将提高惰性硅油乳液的喷涂厚度由0.2mm提高至0.3mm，其接触角并未发生明显变化，在实施例1的基础上增加惰性硅油乳液的用量对提高防水性能无明显助益。
[0080]
实施例5
[0081]
考虑到惰性硅油的耐碱性较差，作为岩棉憎水剂使用时，遇到高碱性如水泥基材料其憎水性能会下降甚至消失，在实施例1的基础上，本实施例采用低浓度的酸性溶液对岩棉板的表面进行改性，具体过程如下：
[0082]
s1：将矿石加入冲天炉中，在1450～1600℃下熔化；
[0083]
s2：将冲天炉流出的熔体倒入岩棉离心机内，将熔体牵拉成岩棉纤维；
[0084]
s3：使用捕集带收集岩棉纤维，形成岩棉毡，并向岩棉毡喷涂酚醛树脂粘合剂，酚醛树脂粘合剂与岩棉毡的重量比为100:6；
[0085]
s4：按重量份计，取聚二甲基硅氧烷80份、气相二氧化硅12份、纳米炭黑18份、固化剂8份，并使用高速剪切分散机将聚二甲基硅氧烷、气相二氧化硅、固化剂混合均匀，喷涂于岩棉毡表面，形成一层用于固定炭黑的涂层，再使用粉末喷涂机将炭黑均匀喷涂到涂层上，然后在80℃下烘烤10min使其固化，形成防水保温涂层，防水保温涂层(包含炭黑)的总涂布
率为110g/m2；
[0086]
所用的聚二甲基硅氧烷、固化剂、气相二氧化硅、纳米炭黑均为市售产品，其中：聚二甲基硅氧烷的粘度段为800～1200cp(25℃)，气相二氧化硅的目数为1250目，纳米炭黑的平均粒径25nm，固化剂为聚二甲基硅氧烷固化剂，固化剂与使用的聚二甲基硅氧烷均购自道康宁公司；
[0087]
s5：通过输送机将烘烤后的岩棉毡送至摆锤机进行叠铺，叠铺完成后送入压棉机对棉毡进行压制，得到岩棉板；
[0088]
s6：将岩棉板送入高温固化炉，在200℃下高温固化30min，固化完成后切割成块状的岩棉板；
[0089]
s7：向固化的岩棉板表面喷洒改性剂，静置20min再次烘干，烘干温度80℃；
[0090]
s8：向改性后的岩棉板表面喷涂惰性硅油乳液，喷涂厚度0.2mm，并在120℃下烘干，形成疏水涂层，即得高保温岩棉板。
[0091]
本实施例步骤s7所使用的改性剂为ph值3.0的稀盐酸溶液，静置的目的是使改性剂利用岩棉纤维之间的缝隙渗透，并进入岩棉板内部。
[0092]
为测试经过改性的岩棉板防水性是否下降，按照上述防水性能测定方法，对本实施例制得的高保温岩棉板表面的接触角进行了测试，测得的接触角为163
°
，明显高于实施例1，超出预期，由于测试采用了随机取样、多次测量求平均的方法，可以排除该测量结果的偶然性，即经过改性处理后，岩棉板的防水性能确实出现了明显上升。
[0093]
为探讨该现象的成因，另取本实施例步骤s6制得的岩棉板，分别采用了不同ph的溶液进行改性处理，并经烘干、喷涂惰性硅油乳液、再烘干过程，测量其接触角，如下表所示：
[0094]
表3不同ph溶液对岩棉板表面接触角的影响
[0095]
溶液种类hclhclhclhcl去离子水溶液ph1.02.04.05.06.8静置时间/min2020202020接触角/
°
147158161155151
[0096]
由表3可以看出，经过ph介于2.0～5.0的hcl溶液处理后，岩棉板的接触角出现了明显提升，而在该范围之外仅有提升不明显，当ph降低至1.0时，岩棉板的接触角出现了明显下降，可能是高浓度的酸性溶液对岩棉纤维产生了严重腐蚀，使其吸水性增强。
[0097]
此外，还测试了其它常见类型的酸性溶液(硫酸、亚硫酸、磷酸、高氯酸、次氯酸、硝酸)对岩棉板防水性能的影响，其中次氯酸的水溶液起到了与盐酸类似的作用，而其它类型的酸性溶液均未导致岩棉板的接触角出现明显增加。
[0098]
实施例6
[0099]
为排除防水保温涂层的干扰，本实施例在实施例5的基础上，删除了步骤s4，对未经喷涂防水保温涂层的岩棉板进行改性处理，以测试酸性溶液改性对普通岩棉板的防水性能提升效果，测得试样的接触角平均值为133
°
，显著高于对比例，但低于实施例5。
[0100]
实施例7
[0101]
本实施例在实施例5的基础上，考察了静置时间对处理效果的影响，如下表4所示：
[0102]
表4静置时间对改性处理效果的影响
[0103]
溶液种类hclhclhclhcl溶液ph3.03.03.03.0静置时间/min151030接触角/
°
153155159161
[0104]
如表4所示，结合实施例5，当静置时间在10～20分钟时，处理效果最佳。
[0105]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。