巖棉
發(fā)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(fā)現(xiàn)是在夏威夷島第一次火山噴發(fā)之后，島上的居民在地上發(fā)現(xiàn)了一縷一縷融化后質(zhì)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(jīng)實現(xiàn)了巖棉的工業(yè)化生產(chǎn)。其大致步驟是，將一定粒徑的原材料和焦炭按照設(shè)計的配合比送入熔制爐（沖天爐）中熔化成液體，液流經(jīng)過導液槽流入離心成纖設(shè)備上被拉長成短纖維。在成纖過程中將粘結(jié)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(jié)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(jīng)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(jīng)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(jié)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(xù)固化得到的制品經(jīng)過切割裁剪，成為一定規(guī)格的板材，最后檢驗包裝，得到最終的巖棉產(chǎn)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(qū)別呢？它們之間最本質(zhì)的不同是，巖棉一種非晶態(tài)的人造纖維，石棉是晶態(tài)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(lǐng)域還不可替代。但由于石棉的纖維是晶態(tài)的，它的纖維尺寸極小，其直徑僅有頭發(fā)絲的百分之一，且穩(wěn)定性好，能在空氣和水中懸浮數(shù)周。石棉已經(jīng)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(lǐng)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。現(xiàn)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(wèi)生組織已經(jīng)就巖棉纖維是否致癌進行了大量研究，結(jié)果清楚表明：巖棉纖維不是致癌物。另外，歐洲權(quán)威機構(gòu)已經(jīng)在這個問題上有幾十年的研究經(jīng)歷，也沒有任何證據(jù)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(jié)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(zhì)。在國內(nèi)的學術(shù)界，也已經(jīng)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(chǎn)車間工作的工人和辦公區(qū)工作的員工，他們的肺部情況沒有顯著的區(qū)別。正是出于以上強有力的理論基礎(chǔ)和客觀事實，巖棉在西方發(fā)達國家得到大力推廣和應(yīng)用。
巖棉在綠色環(huán)保節(jié)能領(lǐng)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(shù)，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(jié)構(gòu)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(chǎn)品的質(zhì)量情況
Quality situation
什么樣的巖棉產(chǎn)品才真正稱得上是綠色保溫材料？《綠色建材評價技術(shù)導則》中已經(jīng)從節(jié)能、減排、安全、便利和可循環(huán)等指標上進行了規(guī)定，雖然目前還沒有專門的評價機構(gòu)對巖棉企業(yè)和產(chǎn)品進行這樣的評估，但巖棉產(chǎn)品本身的質(zhì)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(fā)布了一系列建筑防火安全的法規(guī)和文件，規(guī)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(shè)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(jù)，對我國的建筑保溫用巖棉產(chǎn)品提出了全新的技術(shù)要求，要生產(chǎn)出滿足該標準要求的產(chǎn)品，必須在原料、生產(chǎn)技術(shù)裝備、工藝參數(shù)控制等方面投入很大的改造。例如：為達到酸度系數(shù)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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)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(shè)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(shù)。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(fā)展，為巖棉在保溫系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了依據(jù)，同時促進了我國巖棉產(chǎn)業(yè)制造技術(shù)裝備水平的提升，使我國巖棉產(chǎn)品的質(zhì)量邁上了一個新的臺階，也促進了巖棉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和巖棉產(chǎn)品的應(yīng)用。
巖棉品質(zhì)的提升，使得巖棉在更多的領(lǐng)域得到推廣，為改善老百姓的居住環(huán)境、提升居住的舒適度，貢獻了一份力量。為引導巖棉產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，遏制低水平重復(fù)建設(shè)和產(chǎn)能盲目擴張，保護生態(tài)環(huán)境，推進節(jié)能減排，提高資源能源利用水平，更好地服務(wù)于建筑安全和建筑節(jié)能，2012年國家工業(yè)和信息化部發(fā)布了《巖棉行業(yè)準入條件》，條件中明確了巖棉產(chǎn)品的質(zhì)量要求，巖棉生產(chǎn)企業(yè)的工藝和裝備水平以及巖棉生產(chǎn)的能耗、環(huán)保和綜合利用的要求，從國家法規(guī)的層面對巖棉產(chǎn)品的品質(zhì)要求和巖棉產(chǎn)業(yè)的健康綠色發(fā)展提供了保障。
巖棉的綠色應(yīng)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(chǎn)品標準和系統(tǒng)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常快，特別是在對防火要求很高的公共建筑和高層建筑領(lǐng)域，其在民用建筑領(lǐng)域的使用率也在穩(wěn)步提高。而根據(jù)測算，建筑中每使用一噸巖棉保溫產(chǎn)品，一年可節(jié)約1.5噸左右的標煤，按巖棉產(chǎn)品25年的生命周期算，共計可節(jié)約40噸左右標煤。以每噸巖棉生產(chǎn)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(jié)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(wěn)定性良好、不會產(chǎn)生熱膨脹或收縮、耐老化等優(yōu)點，對建筑物提供有效的保溫節(jié)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(zāi)發(fā)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(gòu)件均不產(chǎn)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(wěn)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(tǒng)中采用巖棉作為防火隔離帶能有效地阻止火焰在系統(tǒng)內(nèi)部的傳播。在火災(zāi)條件下，防火隔離帶既要阻止或減緩火源對直接受火區(qū)域內(nèi)外保溫系統(tǒng)的攻擊，又要阻止火焰通過外保溫系統(tǒng)向外傳播。同時，還要能夠維持自身阻火構(gòu)造體的穩(wěn)定存在及維持系統(tǒng)保護面層的基本穩(wěn)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(tǒng)緊固件組合形成的屋面系統(tǒng)，一般應(yīng)用于工業(yè)廠房、機場、商場、體育場館。這種系統(tǒng)是一種具有安全防火、高效節(jié)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(jīng)得到廣泛應(yīng)用。
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