巖棉以天然火成巖為主要原材料，其中玄武巖和輝綠巖是常用的原材料品種。而巖棉的這些主要成分，使它具備了不燃的特性。

去年11月份，上海膠州路上一棟28層的民宅發(fā)生火災(zāi)，帶走了50多個(gè)鮮活的生命。同月，吉林市商業(yè)大廈的一把大火又使得19人命喪于此。而2009年央視文化中心的大火，也使1名消防隊(duì)員犧牲。

為減少火災(zāi)，巖棉不燃材料擔(dān)當(dāng)“防火員”

在這些沉痛的災(zāi)難發(fā)生后，人們開(kāi)始對(duì)不燃型外墻保溫材料尤為關(guān)注。研究安全耐用的不燃的巖棉外墻外保溫材料已經(jīng)成為一個(gè)迫切的任務(wù)。巖棉的生產(chǎn)技術(shù)雖然在國(guó)外已經(jīng)比較成熟，但是進(jìn)口一條生產(chǎn)線的價(jià)格在1億元左右，而如果將我國(guó)現(xiàn)有的生產(chǎn)線進(jìn)行改造，只需要花費(fèi)3000萬(wàn)左右就能生產(chǎn)高品質(zhì)的巖棉制品。所以2009年11月，北京工業(yè)大學(xué)、北新建材等企業(yè)共同承擔(dān)了北京市科委科技項(xiàng)目預(yù)培育課題“不燃型外墻保溫材料研究及應(yīng)用”，對(duì)A級(jí)不燃型墻體保溫材料展開(kāi)了攻關(guān)。課題組以巖棉為對(duì)象，在廣泛調(diào)研及試制的基礎(chǔ)上，對(duì)外墻保溫用巖棉進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，試制材料性能達(dá)到了歐洲標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)業(yè)化改造的技術(shù)方案已基本完善。

巖棉以天然火成巖為主要原材料，其中玄武巖和輝綠巖是常用的原材料品種。而巖棉的這些主要成分，使它具備了不燃的特性。在1400攝氏度的高溫下，玄武巖等原料被化成水。經(jīng)過(guò)如此的高溫，原料中已經(jīng)不存在可燃物，比如碳等物質(zhì)，所以制成的巖棉成品就具有了不可燃燒的性質(zhì)。

這種兼具防火、保溫、吸聲等多種功能的綠色環(huán)保材料，在國(guó)外，尤其是歐洲的建筑市場(chǎng)在關(guān)系到生命財(cái)產(chǎn)安全的建筑應(yīng)用中大量使用，北歐人均年消耗量在20公斤以上，美國(guó)年人均消耗量為5~10公斤。

1980年，北新建材集團(tuán)就開(kāi)始引進(jìn)設(shè)備生產(chǎn)龍牌巖棉，1982年，就將產(chǎn)品應(yīng)用于中國(guó)第一家五星級(jí)飯店――北京長(zhǎng)城飯店。但由于建筑外墻保溫對(duì)巖棉的酸度系數(shù)、橫向抗拉強(qiáng)度、憎水性等性能有更高的要求，普通巖棉很難滿足，也正由于此巖棉外墻保溫應(yīng)用一直沒(méi)有成熟的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，所以這也正是此次課題研究的初衷。

所以在此次的研究中，課題組對(duì)北新建材集團(tuán)的礦渣棉生產(chǎn)線進(jìn)行了升級(jí)和改造。礦渣棉和巖棉的生產(chǎn)線類似，但是礦渣棉是以工業(yè)生產(chǎn)形成的尾渣為主要原材料，其中鋼渣為常見(jiàn)的原材料。它的耐水性和強(qiáng)度都沒(méi)有巖棉優(yōu)異，同時(shí)也缺乏巖棉的阻燃功能，所以礦渣棉不能應(yīng)用于外墻外保溫。在改進(jìn)生產(chǎn)線的過(guò)程中，課題組攻克了很多技術(shù)難關(guān)，其中強(qiáng)度和耐水性是決定巖棉性能的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

調(diào)制配方，提高巖棉功效

北京工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院教授孫詩(shī)兵告訴記者，要想提高巖棉的強(qiáng)度，需要對(duì)很多環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，首先就是配方的調(diào)整。在配方中，課題組將硅和鋁的含量提高，把堿的含量減少，這就使巖棉纖維的強(qiáng)度更高。因?yàn)閹r棉跟玻璃的結(jié)構(gòu)很相似，在玻璃中，硅和鋁的含量越高，它的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就越完整。如果堿含量高，其中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就容易斷裂，整個(gè)材料的強(qiáng)度就會(huì)下降。

配方調(diào)整好后，被熔成液體的巖石原料，被離心機(jī)制成短纖維，制成的巖棉纖維就像棉花糖的一束束糖絲，但是巖棉纖維不具備糖絲的黏性，它們聚在一團(tuán)時(shí)，會(huì)相互滑動(dòng)，為了固定纖維，增加強(qiáng)度。在制成短纖維的過(guò)程中，就需要用酚醛樹(shù)脂粘接劑將巖棉纖維粘接在一起。只有在每一根纖維表面都均勻地掛一層粘接劑，巖棉的每一根纖維才能牢牢地粘住，使巖棉的強(qiáng)度均勻，不容易斷裂。所以課題組在改進(jìn)噴頭的設(shè)計(jì)，改變噴嘴壓力等方面都進(jìn)行了調(diào)整。

經(jīng)過(guò)這些步驟后，纖維再通過(guò)集棉裝置成為薄薄的棉片，爾后，這些棉片被送到擺錘機(jī)上一層層地疊起來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，為了增加強(qiáng)度，還要經(jīng)過(guò)打褶的工藝，使巖棉纖維在空間立體中充分交叉，之間形成牽扯，這樣它的強(qiáng)度才能提高。而在這個(gè)步驟中，課題組也進(jìn)行了工藝改進(jìn)，使棉片更薄、打褶更深、纖維更長(zhǎng)，進(jìn)一步增加了巖棉成品的強(qiáng)度。最后通過(guò)改進(jìn)熱風(fēng)系統(tǒng)，固化爐的溫度變得更加均勻。棉片進(jìn)入固化爐中進(jìn)行固化，使巖棉定型成為具有一定抗壓強(qiáng)度的成品。

巖棉出關(guān)，經(jīng)受考驗(yàn)

此外，在耐水性的改進(jìn)方面防火巖棉，課題組也改進(jìn)了很多工藝。比如為了使防水性能更好，在配方中對(duì)防水劑的乳化性能進(jìn)行了增強(qiáng)等。這一整套工藝的技術(shù)跟進(jìn)，使巖棉成品的質(zhì)量等級(jí)不僅達(dá)到了我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，更達(dá)到了歐洲的標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)改進(jìn)，北新建材集團(tuán)的礦渣棉生產(chǎn)線已具備生產(chǎn)世界先進(jìn)水平的巖棉設(shè)備和產(chǎn)品的能力，而且?guī)r棉的市場(chǎng)空間非常廣闊。目前，我國(guó)有400億平方米的建筑防火巖棉，其中95%以上需節(jié)能、安全改造，同時(shí)每年新建的20億平方米的建筑也要滿足相關(guān)節(jié)能安全環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

目前，課題組的研究成果已經(jīng)通過(guò)專家驗(yàn)收。北京市建筑節(jié)能專業(yè)委員會(huì)教授王慶生、中國(guó)建材集團(tuán)教授王夫生、北京市建筑設(shè)計(jì)研究院教授夏祖宏等單位的專家驗(yàn)收意見(jiàn)認(rèn)為，課題組研究的不燃型外墻保溫用巖棉和無(wú)機(jī)泡沫材料的生產(chǎn)配方、工藝、裝備等技術(shù)，實(shí)驗(yàn)研究充分，已具備產(chǎn)業(yè)化條件。而且課題組提出的產(chǎn)品工程化使用的技術(shù)要求、技術(shù)條件和檢測(cè)方法，為產(chǎn)品的工程化應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。在此基礎(chǔ)上，專家組建議，在盡快實(shí)現(xiàn)巖棉產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，應(yīng)該加快巖棉保溫系統(tǒng)的應(yīng)用研究。

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