巖棉

發布時間:2023-09-21


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 巖棉的定義:

Rock wool definition

  顧名思義,巖棉(rockwool)可以理解成用石頭做成的棉織品。巖棉的發現是在夏威夷島第一次火山噴發之后,島上的居民在地上發現了一縷一縷融化后質地柔軟的巖石,這就是最初人類認知的巖棉纖維。當把這種纖維制作成板狀、氈狀或者管狀材料后,它就被賦予了很好的保溫隔熱、吸音降噪的性能。


  在上世紀初,西方國家就已經實現了巖棉的工業化生產。其大致步驟是,將一定粒徑的原材料和焦炭按照設計的配合比送入熔制爐(沖天爐)中熔化成液體,液流經過導液槽流入離心成纖設備上被拉長成短纖維。在成纖過程中將粘結劑、憎(親)水劑等噴灑在纖維表面。這樣,巖棉的每根纖維表面均有粘結劑和憎(親)水劑,成板后制品無論如何切割,其表面均具有憎(親)水性。纖維經過集棉裝置成為棉片。棉片輸送到擺錘機上進行疊棉,棉片在運動中疊加,成為一定厚度的疊加棉層。當對巖礦棉的力學強度有要求的時候,棉層進入打摺機中進一步擠壓堆疊,或者再經過縱向壓摺,進一步加大棉層的空間交叉絞合。然后進入固化爐中固化,固化作用是將粘結劑在一定溫度下固化,使材料定型成為具有一定抗壓強度的制品。連續固化得到的制品經過切割裁剪,成為一定規格的板材,最后檢驗包裝,得到最終的巖棉產品。

                          巖棉VS其他材料                          

石棉(asbestos)也是一種廣為人知的纖維材料。對普通人來說,“巖”和“石”聽起來非常接近,巖棉和石棉有什么區別呢?它們之間最本質的不同是,巖棉一種非晶態的人造纖維,石棉是晶態的天然礦物纖維。石棉具有一些比較好的性能,如耐磨擦、耐高溫、絕緣性等,在有些領域還不可替代。但由于石棉的纖維是晶態的,它的纖維尺寸極小,其直徑僅有頭發絲的百分之一,且穩定性好,能在空氣和水中懸浮數周。石棉已經被確認對人體健康是有害的,被國際癌癥研究中心肯定為致癌物,在建材領域被明令禁止使用。


   石棉對人體有害,那么巖棉也是礦物纖維,它對人體有沒有害處呢?其實對這一點倒不用擔心?,F在巖棉的單纖維直徑普遍在3微米以上,這種尺寸的纖維很難被人體吸入。世界衛生組織已經就巖棉纖維是否致癌進行了大量研究,結果清楚表明:巖棉纖維不是致癌物。另外,歐洲權威機構已經在這個問題上有幾十年的研究經歷,也沒有任何證據說明巖棉具有致癌性。國際癌癥研究署的專題項目(MonographsProgramme)專家組得出的結論是,常用的隔熱玻璃棉、隔熱巖棉與隔熱礦渣棉的玻璃纖維棉,不被歸類為人類致癌物質。在國內的學術界,也已經有專家在巖棉與人體健康的問題上做出了研究,指出在生產車間工作的工人和辦公區工作的員工,他們的肺部情況沒有顯著的區別。正是出于以上強有力的理論基礎和客觀事實,巖棉在西方發達國家得到大力推廣和應用。


   巖棉在綠色環保節能領域起到了重要的作用,因為巖棉具有極好的隔熱性能。熱導率是衡量材料絕熱性能的一項重要參數,熱導率越小,其隔熱保溫性能就越好。從這個角度上來說,巖棉制品的隔熱性能是鋼筋混凝土的40倍,是磚土結構的20多倍,是水泥砂漿的30倍,是木材的3~5倍。用一種形象比喻就是,如果建筑用了巖棉板做保溫,就像大樓穿上了棉衣。

巖棉產品的質量情況

Quality situation

圖片

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   什么樣的巖棉產品才真正稱得上是綠色保溫材料?《綠色建材評價技術導則》中已經從節能、減排、安全、便利和可循環等指標上進行了規定,雖然目前還沒有專門的評價機構對巖棉企業和產品進行這樣的評估,但巖棉產品本身的質量情況也確實是衡量其是否“綠色”的重要因素。


   國家也相繼發布了一系列建筑防火安全的法規和文件,規定用于高層建筑和公共建筑的保溫材料必須使用A級不燃材料。在這個背景下,南京玻璃纖維研究設計院等單位牽頭制定了《建筑保溫用巖棉制品》國家標準,該標準以國際最先進的歐洲保溫用巖棉標準為依據,對我國的建筑保溫用巖棉產品提出了全新的技術要求,要生產出滿足該標準要求的產品,必須在原料、生產技術裝備、工藝參數控制等方面投入很大的改造。例如:為達到酸度系數大于1.6的要求,必須改變原有配方,增加玄武巖的配比;為滿足巖棉板拉伸強度的要求,必須在集棉設備上增加擺錘,以改善巖棉板的平面鋪層,形成纖維層之間相互勾連交錯的三維結構板狀制品,也使制品的密度均勻性大大提高;為降低吸水率和吸濕率、提高憎水率,必須采用具有較強憎水效果的粘結劑;為滿足標準中對纖維直徑和渣球含量的要求,必須對熔化、成纖設備進行改造升級;為滿足對巖棉板尺寸精度的要求,必須采用高精度無塵切割技術。該標準的實施,不僅促進了我國保溫巖棉制品從無到有的發展,為巖棉在保溫系統中的應用提供了依據,同時促進了我國巖棉產業制造技術裝備水平的提升,使我國巖棉產品的質量邁上了一個新的臺階,也促進了巖棉產業的發展和巖棉產品的應用。


   巖棉品質的提升,使得巖棉在更多的領域得到推廣,為改善老百姓的居住環境、提升居住的舒適度,貢獻了一份力量。為引導巖棉產業健康發展,遏制低水平重復建設和產能盲目擴張,保護生態環境,推進節能減排,提高資源能源利用水平,更好地服務于建筑安全和建筑節能,2012年國家工業和信息化部發布了《巖棉行業準入條件》,條件中明確了巖棉產品的質量要求,巖棉生產企業的工藝和裝備水平以及巖棉生產的能耗、環保和綜合利用的要求,從國家法規的層面對巖棉產品的品質要求和巖棉產業的健康綠色發展提供了保障。

巖棉的綠色應用

Green application


  巖棉作為A級防火的綠色建筑材料,在國外,尤其是歐洲建筑市場得到了大量使用,已形成了成熟的產品標準和系統認證指南。北歐人均消耗量在20千克以上,美國人均消耗量為5~10千克。由于防火問題,在美國巖棉、礦渣棉占70%。在我國,巖棉作為保溫材料的使用率這兩年提升得也非???,特別是在對防火要求很高的公共建筑和高層建筑領域,其在民用建筑領域的使用率也在穩步提高。而根據測算,建筑中每使用一噸巖棉保溫產品,一年可節約1.5噸左右的標煤,按巖棉產品25年的生命周期算,共計可節約40噸左右標煤。以每噸巖棉生產能耗約400千克標煤算(3000~4000千瓦時),能耗之比大約是100倍。這種節能效果是相當可觀的。


  保溫巖棉板具有較高的抗壓和抗拉伸強度、較低的吸水和吸濕性、尺寸穩定性良好、不會產生熱膨脹或收縮、耐老化等優點,對建筑物提供有效的保溫節能、防火及極端氣候保護等多種性能。巖棉不燃燒,不釋放熱量和有毒煙氣,火災發生時還可以有效隔斷火焰蔓延,防火性能卓越。另外,巖棉對碳鋼、鋁(合金)、銅等金屬材料及建筑物中各種構件均不產生腐蝕,具有高效的吸音降噪和彈性消振的物理特性,不吸濕、耐老化,性能長期穩定。


  巖棉帶可以作為防火隔離帶,與燃燒性能達不到A級的保溫材料配套使用,保溫系統中采用巖棉作為防火隔離帶能有效地阻止火焰在系統內部的傳播。在火災條件下,防火隔離帶既要阻止或減緩火源對直接受火區域內外保溫系統的攻擊,又要阻止火焰通過外保溫系統向外傳播。同時,還要能夠維持自身阻火構造體的穩定存在及維持系統保護面層的基本穩定。


  高強度的防火巖棉板可以作為保溫層和承載層,與柔性防水卷材、隔汽層、系統緊固件組合形成的屋面系統,一般應用于工業廠房、機場、商場、體育場館。這種系統是一種具有安全防火、高效節能和吸音隔音功能的新型屋面體系,目前在歐美等國家已經得到廣泛應用。