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岩棉

发布时间:2023-09-21


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 岩棉的定义:

Rock wool definition

  顾名思义,岩棉(rockwool)可以理解成用石头做成的棉织品。岩棉的发现是在夏威夷岛第一次火山喷发之后,岛上的居民在地上发现了一缕一缕融化后质地柔软的岩石,这就是最初人类认知的岩棉纤维。当把这种纤维制作成板状、毡状或者管状材料后,它就被赋予了很好的保温隔热、吸音降噪的性能。


  在上世纪初,西方国家就已经实现了岩棉的工业化生产。其大致步骤是,将一定粒径的原材料和焦炭按照设计的配合比送入熔制炉(冲天炉)中熔化成液体,液流经过导液槽流入离心成纤设备上被拉长成短纤维。在成纤过程中将粘结剂、憎(亲)水剂等喷洒在纤维表面。这样,岩棉的每根纤维表面均有粘结剂和憎(亲)水剂,成板后制品无论如何切割,其表面均具有憎(亲)水性。纤维经过集棉装置成为棉片。棉片输送到摆锤机上进行叠棉,棉片在运动中叠加,成为一定厚度的叠加棉层。当对岩矿棉的力学强度有要求的时候,棉层进入打摺机中进一步挤压堆叠,或者再经过纵向压摺,进一步加大棉层的空间交叉绞合。然后进入固化炉中固化,固化作用是将粘结剂在一定温度下固化,使材料定型成为具有一定抗压强度的制品。连续固化得到的制品经过切割裁剪,成为一定规格的板材,最后检验包装,得到最终的岩棉产品。

                          岩棉VS其他材料                          

石棉(asbestos)也是一种广为人知的纤维材料。对普通人来说,“岩”和“石”听起来非常接近,岩棉和石棉有什么区别呢?它们之间最本质的不同是,岩棉一种非晶态的人造纤维,石棉是晶态的天然矿物纤维。石棉具有一些比较好的性能,如耐磨擦、耐高温、绝缘性等,在有些领域还不可替代。但由于石棉的纤维是晶态的,它的纤维尺寸极小,其直径仅有头发丝的百分之一,且稳定性好,能在空气和水中悬浮数周。石棉已经被确认对人体健康是有害的,被国际癌症研究中心肯定为致癌物,在建材领域被明令禁止使用。


   石棉对人体有害,那么岩棉也是矿物纤维,它对人体有没有害处呢?其实对这一点倒不用担心。现在岩棉的单纤维直径普遍在3微米以上,这种尺寸的纤维很难被人体吸入。世界卫生组织已经就岩棉纤维是否致癌进行了大量研究,结果清楚表明:岩棉纤维不是致癌物。另外,欧洲权威机构已经在这个问题上有几十年的研究经历,也没有任何证据说明岩棉具有致癌性。国际癌症研究署的专题项目(MonographsProgramme)专家组得出的结论是,常用的隔热玻璃棉、隔热岩棉与隔热矿渣棉的玻璃纤维棉,不被归类为人类致癌物质。在国内的学术界,也已经有专家在岩棉与人体健康的问题上做出了研究,指出在生产车间工作的工人和办公区工作的员工,他们的肺部情况没有显著的区别。正是出于以上强有力的理论基础和客观事实,岩棉在西方发达国家得到大力推广和应用。


   岩棉在绿色环保节能领域起到了重要的作用,因为岩棉具有极好的隔热性能。热导率是衡量材料绝热性能的一项重要参数,热导率越小,其隔热保温性能就越好。从这个角度上来说,岩棉制品的隔热性能是钢筋混凝土的40倍,是砖土结构的20多倍,是水泥砂浆的30倍,是木材的3~5倍。用一种形象比喻就是,如果建筑用了岩棉板做保温,就像大楼穿上了棉衣。

岩棉产品的质量情况

Quality situation

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   什么样的岩棉产品才真正称得上是绿色保温材料?《绿色建材评价技术导则》中已经从节能、减排、安全、便利和可循环等指标上进行了规定,虽然目前还没有专门的评价机构对岩棉企业和产品进行这样的评估,但岩棉产品本身的质量情况也确实是衡量其是否“绿色”的重要因素。


   国家也相继发布了一系列建筑防火安全的法规和文件,规定用于高层建筑和公共建筑的保温材料必须使用A级不燃材料。在这个背景下,南京玻璃纤维研究设计院等单位牵头制定了《建筑保温用岩棉制品》国家标准,该标准以国际最先进的欧洲保温用岩棉标准为依据,对我国的建筑保温用岩棉产品提出了全新的技术要求,要生产出满足该标准要求的产品,必须在原料、生产技术装备、工艺参数控制等方面投入很大的改造。例如:为达到酸度系数大于1.6的要求,必须改变原有配方,增加玄武岩的配比;为满足岩棉板拉伸强度的要求,必须在集棉设备上增加摆锤,以改善岩棉板的平面铺层,形成纤维层之间相互勾连交错的三维结构板状制品,也使制品的密度均匀性大大提高;为降低吸水率和吸湿率、提高憎水率,必须采用具有较强憎水效果的粘结剂;为满足标准中对纤维直径和渣球含量的要求,必须对熔化、成纤设备进行改造升级;为满足对岩棉板尺寸精度的要求,必须采用高精度无尘切割技术。该标准的实施,不仅促进了我国保温岩棉制品从无到有的发展,为岩棉在保温系统中的应用提供了依据,同时促进了我国岩棉产业制造技术装备水平的提升,使我国岩棉产品的质量迈上了一个新的台阶,也促进了岩棉产业的发展和岩棉产品的应用。


   岩棉品质的提升,使得岩棉在更多的领域得到推广,为改善老百姓的居住环境、提升居住的舒适度,贡献了一份力量。为引导岩棉产业健康发展,遏制低水平重复建设和产能盲目扩张,保护生态环境,推进节能减排,提高资源能源利用水平,更好地服务于建筑安全和建筑节能,2012年国家工业和信息化部发布了《岩棉行业准入条件》,条件中明确了岩棉产品的质量要求,岩棉生产企业的工艺和装备水平以及岩棉生产的能耗、环保和综合利用的要求,从国家法规的层面对岩棉产品的品质要求和岩棉产业的健康绿色发展提供了保障。

岩棉的绿色应用

Green application


  岩棉作为A级防火的绿色建筑材料,在国外,尤其是欧洲建筑市场得到了大量使用,已形成了成熟的产品标准和系统认证指南。北欧人均消耗量在20千克以上,美国人均消耗量为5~10千克。由于防火问题,在美国岩棉、矿渣棉占70%。在我国,岩棉作为保温材料的使用率这两年提升得也非常快,特别是在对防火要求很高的公共建筑和高层建筑领域,其在民用建筑领域的使用率也在稳步提高。而根据测算,建筑中每使用一吨岩棉保温产品,一年可节约1.5吨左右的标煤,按岩棉产品25年的生命周期算,共计可节约40吨左右标煤。以每吨岩棉生产能耗约400千克标煤算(3000~4000千瓦时),能耗之比大约是100倍。这种节能效果是相当可观的。


  保温岩棉板具有较高的抗压和抗拉伸强度、较低的吸水和吸湿性、尺寸稳定性良好、不会产生热膨胀或收缩、耐老化等优点,对建筑物提供有效的保温节能、防火及极端气候保护等多种性能。岩棉不燃烧,不释放热量和有毒烟气,火灾发生时还可以有效隔断火焰蔓延,防火性能卓越。另外,岩棉对碳钢、铝(合金)、铜等金属材料及建筑物中各种构件均不产生腐蚀,具有高效的吸音降噪和弹性消振的物理特性,不吸湿、耐老化,性能长期稳定。


  岩棉带可以作为防火隔离带,与燃烧性能达不到A级的保温材料配套使用,保温系统中采用岩棉作为防火隔离带能有效地阻止火焰在系统内部的传播。在火灾条件下,防火隔离带既要阻止或减缓火源对直接受火区域内外保温系统的攻击,又要阻止火焰通过外保温系统向外传播。同时,还要能够维持自身阻火构造体的稳定存在及维持系统保护面层的基本稳定。


  高强度的防火岩棉板可以作为保温层和承载层,与柔性防水卷材、隔汽层、系统紧固件组合形成的屋面系统,一般应用于工业厂房、机场、商场、体育场馆。这种系统是一种具有安全防火、高效节能和吸音隔音功能的新型屋面体系,目前在欧美等国家已经得到广泛应用。