摘要：通过增加60%的无机粘结剂、引入0.5%无机纤维、增加0.25%絮凝剂、减少33%有机粘结剂和增加0.45%防潮剂对纯棉体系轻质矿棉吸声板进行改进,改进后的板材性能较同类板材有较大的改善。同时分析了各改进措施对板材销售市场的影响。
关键词：纯棉体系;轻质矿棉板;销售市场;影响;
矿棉吸声板在我国出现的历史并不长，由于这种新型吊顶材料具有良好的装饰性能、吸声和防火性能，能够满足现代室内装饰对材料的要求，因而得到广泛应用目前，世界上矿棉吸声板主要分为加轻骨料体系轻质矿棉吸声板和纯棉体系矿棉吸声板，二者的性能对比见表1。
表1加轻骨料体系和纯棉体系矿棉吸声板性能对比加轻骨料体系矿棉吸声板的特点是板轻、降噪性能好，但弯曲破坏载荷低、吸水率及有机物含量高、受潮挠度大。其原料配比中膨胀珍珠岩约占50%、矿物棉约30%、有机物约，内部结构见图1。加轻骨料体系矿棉吸声板的蜂窝状内部结构使板材的深加工性能较差。
图1加轻骨料体系矿棉吸声板电镜照片纯棉体系矿棉吸声板的特点是弯曲破坏载荷高、有机物含量低，但板的自重大、降噪性能不理想。其原料配比中矿物棉约占82%、有机物约8.2%、无机物辅料约10%，其内部结构见图2。纯棉体系矿棉吸声板纤维交错层状内部结构使板材的深加工性能好。
通过对这2种体系矿棉吸声板性能的比较，希望采用纯棉体系研制并生产出结合2种体系矿棉吸声板的优点，即板轻、降噪性能好、弯曲破坏载荷高、有机物含量低及深加工性能又好的产品。纯棉体系轻质板材的研制成功将对矿棉板的销售市场产生深远的影响。
研究工作采取的技术路线及对
销售市场的影响项目组的工作目标是把板材的密度从390kg/m3降到，为此采取了如下措施。
增加无机粘结剂及无机矿物纤维
方案降低板材密度，板材的强度会下降。要提高板材的强度、减少产品的变形，可采取2种方法：一是增加有机粘结剂或无机粘结剂；二是加入纤维材料。增加有机粘结剂一方面成本高，另一方面防火性能变差。项目组通过分析、比较，决定在原配方的基础上增加无机粘结剂。
试验采用链状结构的含水富镁铝硅酸黏土矿物的无机粘结剂，其基本构造单元是由平行于碳轴的硅氧四面体双链组成，各个链间通过氧原子连接，每个双链的上下层间通过一层镁原子的六价配位连接，这种结构可以很好的与粒状棉纤维搭接。由于在原配方的基础上增加60%的无机粘结剂，改变了无机粘结剂在原料总量中的比例，同时为了提高板材的防火性能引入无机矿物纤维增强剂，使得粒状棉和无机矿物纤维能大量搭织在无机粘结剂的层链状结构中，提高了各原料间的结合力。使板材密度降低后，整体性能却能得到很大的提高。
纯棉体系原配方板材与增加无机粘结剂及添加0.5%无机矿物纤维降低密度后板材的性能比较见表2。
表2增加无机粘结剂及无机矿物纤维后产品的性能该措施对矿棉板销售市场的影响（1）该措施保证了密度降低这一目标的实现。密度降低后板材的降噪系数从0.45提高到0.55，和掺加轻骨料的板材数据相当，市场竞争短板得以弥补，可以应用到高吸声场所。
（2）欧美市场要求降噪系数0.55以上，密度降低后，产品出口欧美市场得以实现。
（3）密度降低减少了产品的物流成本和安装成本，提高了经销商的利润率，增强了销售动力。
增加絮凝剂、减少有机粘结剂
方案从表2可以看出，增加60%无机粘结剂后，产品的弯曲破坏载荷已达到185N，但由于无机粘结剂的增加，料浆的滤水性能变差，使料浆成型困难。本研究采用4号配方并增加絮凝剂，以解决滤水性能差的问题。在原配方的基础上增加絮凝剂，使凹凸棒黏土晶体中的Si4+、Mg2+可以被絮凝剂中的Fe3+及离子替代。使之与黏土间的离子交换达到平衡，从而最大限度的提高它们之间的离子络合力，使物料间形成紧密的聚集状态。很好的解决了料浆滤水性能差的工艺难点，通过调整与无机粘结剂的用量配比，极大提高了矿棉板材强度和硬度。
降低密度增加絮凝剂后板材的性能见表3。
表3增加絮凝剂后产品的性能由表3可以看出，7号和8号配方的产品性能相当，滤水性能都不错，考虑到成本因素，项目组决定采用7号配方。
由于弯曲破坏载荷远高于标准要求，为了提高产品的防火性能，同时节约成本，决定减少有机粘结剂的用量。试验采用7号配方，并减少有机粘结剂，降低密度后板材的性能见表。
该措施对矿棉板销售市场的影响（1）增加絮凝剂后，使无机粘结剂与棉纤维充分有效的结合，使纯棉体系板材高强度、后加工性好的优势得以延续。丰富的品种，多样的安装方法，使得销售市场选择的机会加大。
（2）减少有机粘结剂后，板材的有机物含量由原来的减少到6%，防火性能进一步提高，而加入轻骨料的板材有机物含量在20%以上。两者的防火性能通过燃烧试验等体验式营销方式，用户可以直接感到两者的差别，产品市场竞争力大幅提高。
增加防潮剂
方案由表4可看出，10号配方的有机粘结剂用量小于9号配方，其它性能仍符合标准要求，但产品吸水率和受潮挠度增大。分析原因可能是密度降低、湿板相对含水率增加。有机粘结剂减少后，为了降低产品吸水率，减小变形，应增加防潮剂。
采用10号配方，增加防潮剂，降低密度后板材的性能见表5。
由表5可以看出，12号配方的产品性能符合生产要求。
该措施对矿棉板销售市场的影响（1）板材吸水率的降低，减缓了湿气对板材的侵蚀速度，增加了板材的使用范围，扩大了产品的销售市场。
（2）板材受潮挠度的减小，提高了矿棉板的市场美誉度，增强了用户的信心。
改进配方后板材的性能综上所述，最终确定纯棉体系轻质矿棉板的合理配方为：
在原配方的基础上增加60%无机粘结剂，加入0.25%的絮凝剂，减少33%的有机粘结剂，加入0.45%的防潮剂及0.5%的无机矿物纤维。产品经过规模生产后，根据产品配方组分的变化，工艺制度也相应进行了调整。改进配方后纯棉体系轻质矿棉板的性能见表6。
表6改进配方后纯棉体系轻质矿棉板的性能注：①相对湿度70%；②相对湿度90%。
对比表1和表6可以看出，改进后纯棉体系轻质矿棉板的性能较同类板材有较大的改善，纯棉体系矿棉吸声板密度降低，产品的抗弯强度提高，吸水率和受潮挠度降低，不燃性等级、降噪系数提高，对矿棉板的销售市场会产生积极的影响，对本行业的技术发展有指导意义。
结语
纯棉体系轻质矿棉吸声板推向市场后，以其良好的基材性能，获得装饰行业的一致首肯。高强度的基板保证了功能性与装饰性兼具。
随着我国经济建设的发展和人民生活水平及审美观的不断提高，纯棉体系轻质矿棉装饰吸声板产品的需求将不断增加，市场前景十分广阔。
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