本發明屬于建筑材料領域，更具體地說，涉及一種高防水性保溫巖棉板及其制造方法。
背景技術：
在建筑外圍護結構中，主要的水分來源主要有外部的雨水和靠近系統外側的表面冷凝水。無論是屋面還是外墻結構，都應避免水汽在系統中的停留凝結，因為水汽的長時間滲透對整個建筑結構的綜合性能都會有很大的負面影響，因此保溫材料需具有一定的排水功能。而無論是采用鋁箔復合巖棉材料還是采用整體防水透氣膜來進行材料的防水預處理，在實際的工程應用中都存在弊端：比如鋁箔形成的過大滲透阻擋，會在供暖季導致水蒸氣的冷凝。因此，20世紀90年代末，巖棉板被引入國內，經過10多年的迅猛發展，已經得到廣泛認可，成為眾多工程項目的首選方案。
目前關于巖棉材料的研究報道有很多，如，中國專利申請號為201410769754.3，申請公布日為2015年4月22號的申請文件公開了一種三維結構巖棉的生產方法，包括熔漿、成纖、鋪棉、壓棉、固化、修整等步驟，其中在壓棉步驟中，采用的壓棉機是三維巖棉壓棉機，以將輸送巖棉層壓制成在巖棉層之間具有相互搭接結構從而形成三維整體結構的巖棉產品。但是該專利中公開的巖棉板的防水性和排水功能一般，不能滿足建筑外圍護結構的需求。又如，中國專利申請號為201620114869.3，授權公告日為2016年8月17日的專利申請文件公開了一種陶瓷棉定向復合豎絲巖棉板，包括相互粘接的豎絲巖棉板層和陶瓷棉層，所述豎絲巖棉板層包括豎絲巖棉基板，所述豎絲巖棉基板由巖棉塊切割而成，所述巖棉塊包括若干順絲巖棉板，相鄰所述順絲巖棉板之間為粘接劑層，所述豎絲巖棉基板表面填充有粘接劑，所述陶瓷棉層表面噴涂有陶瓷棉固化劑，該專利中的定向巖棉板是通過幾種不同類型的巖棉板粘接形成的，不是通過改進巖棉板的原料組成直接生產得到，因此該專利中的巖棉板層之間沒有交聯咬合，存在牢固性差、粘接劑用量大等問題，而且該專利的巖棉板中的豎絲巖棉的憎水性一般，影響其使用效果。
巖棉板在實際工程應用中存在的不足之處促進了定向巖棉板的產生。定向巖棉板是洛科威集團首次提出。其中“定向”是指巖棉板安裝時具有方向性，也就是正反面，由于定向巖棉板的結構特殊，在降低密度的同時，能夠保障甚至改善原有機械強度，從而節省了成本、并大大降低施工難度。關于定向巖棉板的研究在我國報道的不多，雖然定向巖棉板具有眾多的優點，但其在防水性方面仍有很大的提升空間。
技術實現要素：
1.要解決的問題
針對現有的巖棉板存在憎水性能不穩定、機械強度不夠等問題，本發明的目的之一是提供一種高防水性保溫巖棉板，由鐵礦石、珍珠巖、礦渣和玻璃等礦物按照一定的比例制造得到，過程中添加一定量的憎水劑和粘接劑等物質，使得巖棉板具有合理的密度梯度，巖棉板的面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能。
本發明的另一目的是提供一種高防水性保溫巖棉板的制造方法，在本發明特定原料配比的基礎上，采用差速離心的方法將巖漿甩成纖維狀，離心速度的差異使得纖維的直徑和方向排列獨具一格，隨著離心速度的不斷增大，纖維的直徑具有逐漸減小的趨勢，排列方向更加均勻分布，最后壓制得到的巖棉板的密度在厚度方向上梯度分布，纖維結構致密，憎水性能好。
2.技術方案
為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：
一種高防水性保溫巖棉板，由下列重量份的原料制成：鐵礦石55-65份、珍珠巖10-15份、礦渣12-16份、玻璃10-13份、憎水劑6-8份、尿素5-6份和酚醛樹脂8-10份。
更進一步地，還包括3-氨丙基三乙氧基硅烷1-2份、乙烯基三過氧化叔丁基硅烷3-5份。
更進一步地，由下列重量份的原料制成：鐵礦石60份、珍珠巖10份、礦渣15份、玻璃10份、憎水劑6份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三過氧化叔丁基硅烷3份、尿素5份和酚醛樹脂9份。
更進一步地，所述的鐵礦石中鐵的含量大于60％。
更進一步地，所述的礦渣為酸性礦渣。
上述的一種高防水性保溫巖棉板的制造方法，其步驟為：
(1)配料：將原料按照鐵礦石55-65份、珍珠巖10-15份、礦渣12-16份、玻璃10-13份進行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：將步驟(1)中的粉碎料在爐中熔成巖漿；
(3)纖維化：將巖漿甩成纖維狀，在甩成纖維的過程中噴灑尿素和酚醛樹脂；
(4)集棉：將甩出的纖維收集，利用擺錘機將纖維成S型疊加形成多層疏松巖棉層；
(5)壓棉：將所述的多層疏松巖棉層經過三維壓棉機壓制，采用花式輥的差速壓縮方式對巖棉進行壓制，然后噴灑憎水劑；
(6)固化：將步驟(5)中的巖棉體送入固化爐中進行固化成型；
(7)修整、包裝，得到所述的高防水性保溫巖棉板。
更進一步地，步驟(3)中將3-氨丙基三乙氧基硅烷加入到尿素和酚醛樹脂中一起噴灑。
更進一步地，步驟(5)中噴灑憎水劑之前噴灑乙烯基三過氧化叔丁基硅烷。
更進一步地，步驟(2)中熔融時添加液氧，液氧的添加量為12～18m3。
更進一步地，步驟(2)的熔融溫度為1460～1520℃。
3.有益效果
相比于現有技術，本發明的有益效果為：
(1)本發明的巖棉板由鐵礦石、珍珠巖、礦渣和玻璃等礦物按照一定的比例制造得到，能使巖棉中的鎂、鈣和鐵元素的配比達到三角平衡，得到高質量的巖棉纖維，配合憎水劑和粘接劑的使用，使得巖棉板具有合理的密度梯度，巖棉板的面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能；
(2)本發明在特定原料配比的基礎上，采用花式輥的差速壓縮，巖棉不僅在厚度方向形成皺褶，而且在皺褶的不同層之間形成搭接，從而形成立體交錯的三維結構，使得巖棉產品在各種維度上的性能都得到增強，抗剝離性更是得到大大提高；
(3)本發明在纖維化過程中同時噴灑尿素、酚醛樹脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷，利用纖維絲的溫度以及纖維絲中的堿性成分，尿素與酚醛樹脂發生反應，3-氨丙基三乙氧基硅烷能顯著促進酚醛樹脂的粘結作用，使得纖維絲的粘結性能提高了30％左右；
(4)本發明中的珍珠巖和玻璃能顯著改善纖維絲的性能，在纖維化過程中控制離心的條件和壓棉的條件，保證巖棉板面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能；
(5)本發明中在固化時，先將溫度升至90℃，保溫3～4h，然后升溫至250～280℃固化5～8h，固化之前噴灑憎水劑和乙烯基三過氧化叔丁基硅烷，乙烯基三過氧化叔丁基硅烷不僅能增強纖維絲之間的交聯作用，還能提高纖維絲的憎水性，使巖棉板的憎水性能更穩定。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明進一步進行描述。
實施例1
一種高防水性保溫巖棉板，由下列重量份的原料制成：鐵礦石60份、珍珠巖10份、礦渣15份、玻璃10份、憎水劑6份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三過氧化叔丁基硅烷3份、尿素5份和酚醛樹脂9份；鐵礦石中鐵的含量為63％左右；礦渣為酸性礦渣，礦渣中SiO2的含量多于Al2O3與CaO的含量之和。
上述的一種高防水性保溫巖棉板的制造方法，其步驟為：
(1)配料：將原料按照鐵礦石60份、珍珠巖10份、礦渣15份、玻璃10份進行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：將步驟(1)中的粉碎料在爐中熔成巖漿，爐中溫度控制在1460℃左右，熔融時添加液氧，液氧的添加量為14m3；
(3)纖維化：采用差速離心法將巖漿甩成纖維狀，離心機的速度在7000～12000轉/h范圍內成階梯性增加，即在離心的過程中，離心機的速度逐步提高，7000轉/h離心0.5h后提高至8000轉/h離心0.5h，10000轉/h離心0.6h，12000轉/h離心至結束，在甩成纖維的過程中噴灑尿素、酚醛樹脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：將甩出的纖維收集，利用擺錘機將纖維成S型疊加形成多層疏松巖棉層；
(5)壓棉：將所述的多層疏松巖棉層經過三維壓棉機壓制，采用花式輥的差速壓縮方式對巖棉進行壓制，然后噴灑憎水劑；三維壓棉機包括三組上下壓輥，壓棉機入口處的一組壓輥稱為第一組壓輥，與其相鄰的下一組壓輥稱為第二組壓輥，以此類推，第一組壓輥的下壓輥組水平分布，而上壓輥組有張開角度，形成張開的入口，第一組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v1，第二組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v2，而最后一組壓輥的上下壓輥之間沒有速度差，若速度差v1為正，則速度差v2為負，反之亦然，并且速度差v1與速度差v2之間滿足|v1|≥m1/m2*|v2|(m1為玻璃的質量份數；m2為珍珠巖的質量份數)，在三組壓輥中，采用的是花式壓輥，花式壓輥具有突出的壓輥片和分布于壓輥片之間的壓輥槽；
(6)固化：將步驟(5)中的巖棉體送入固化爐中進行固化成型，在固化時，先將溫度升至90℃，保溫3h，然后升溫至260℃固化7h，固化之前噴灑憎水劑和乙烯基三過氧化叔丁基硅烷，提高纖維絲的憎水性，同時增強了巖棉的抗拉強度；
(7)修整、包裝，得到所述的高防水性保溫巖棉板。
本實施例中修整后的巖棉板尺寸為長度900mm，寬度500mm，厚度50mm，巖棉板在其厚度方向上的密度成梯度變化，在厚度方向上纖維絲的平均直徑梯度變化，巖棉板的面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能。對該巖棉板的性能進行測試，纖維的直徑分布在3.5～5.6μm之間，渣球含量(粒徑大于0.25mm)為3.4％，憎水率為99.9％，憎水性能穩定，即使長時間受到雨水和表面冷凝水的滲透，也不會對整個建筑結構的綜合性能都會有很大的負面影響；抗拉強度16.9Kpa；壓縮強度88.7Kpa(10％變形)。對其進行不燃燒性能試驗，結果為A級，爐內平均溫升5℃，試樣平均燃燒時間0s，試樣平均質量損失率4.3％。本發明中的三維定向巖棉板的抗剝離強度和10％壓縮量的壓縮強度都得到大大地增強，且吸水性較之亦有所大幅度減小，吸水率極低，短期吸水量低至0.08kg/m3(10mm，24h)。
本實施例中珍珠巖和玻璃對巖棉板的性能有重要影響，適量的珍珠巖不僅能改善巖棉板的防水性能，而且使巖棉板中的纖維絲性能顯著提高，能改善纖維絲的韌性，提高巖棉板的抗拉強度。本實施例中的固化溫度對巖棉板的性能也有很重要的作用，在研究中發現，合理選擇本發明中的固化條件，能使纖維絲之間的粘結性能提高13％，憎水性得到增強，憎水性能更穩定，這可能是因為前期的低溫保溫過程促進了乙烯基三過氧化叔丁基硅烷與憎水劑對纖維絲的作用。
實施例2
一種高防水性保溫巖棉板，由下列重量份的原料制成：鐵礦石65份、珍珠巖15份、礦渣16份、玻璃13份、憎水劑8份、3-氨丙基三乙氧基硅烷2份、乙烯基三過氧化叔丁基硅烷5份、尿素5份和酚醛樹脂10份；鐵礦石中鐵的含量為71％左右；礦渣為酸性礦渣，礦渣中SiO2的含量多于Al2O3與CaO的含量之和。
上述的一種高防水性保溫巖棉板的制造方法，其步驟為：
(1)配料：將原料按照鐵礦石65份、珍珠巖15份、礦渣16份、玻璃13份進行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：將步驟(1)中的粉碎料在爐中熔成巖漿，爐中溫度控制在1520℃左右，熔融時添加液氧，液氧的添加量為18m3；
(3)纖維化：采用差速離心法將巖漿甩成纖維狀，離心機的速度在7000～12000轉/h范圍內成階梯性增加，即在離心的過程中，離心機的速度逐步提高，7000轉/h離心0.5h后提高至8000轉/h離心0.5h，10000轉/h離心0.6h，12000轉/h離心至結束，在甩成纖維的過程中噴灑尿素、酚醛樹脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：將甩出的纖維收集，利用擺錘機將纖維成S型疊加形成多層疏松巖棉層；
(5)壓棉：將所述的多層疏松巖棉層經過三維壓棉機壓制，采用花式輥的差速壓縮方式對巖棉進行壓制，然后噴灑憎水劑；三維壓棉機包括三組上下壓輥，壓棉機入口處的一組壓輥稱為第一組壓輥，與其相鄰的下一組壓輥稱為第二組壓輥，以此類推，第一組壓輥的下壓輥組水平分布，而上壓輥組有張開角度，形成張開的入口，第一組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v1，第二組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v2，而最后一組壓輥的上下壓輥之間沒有速度差，若速度差v1為正，則速度差v2為負，反之亦然，并且速度差v1與速度差v2之間滿足|v1|≥m1/m2*|v2|(m1為玻璃的質量份數；m2為珍珠巖的質量份數)，在三組壓輥中，采用的是花式壓輥，花式壓輥具有突出的壓輥片和分布于壓輥片之間的壓輥槽；
(6)固化：將步驟(5)中的巖棉體送入固化爐中進行固化成型，在固化時，先將溫度升至90℃，保溫3.4h，然后升溫至250℃固化5h，固化之前噴灑憎水劑和乙烯基三過氧化叔丁基硅烷，提高纖維絲的憎水性，同時增強了巖棉的抗拉強度；
(7)修整、包裝，得到所述的高防水性保溫巖棉板。
本實施例中修整后的巖棉板尺寸為長度900mm，寬度500mm，厚度50mm，巖棉板在其厚度方向上的密度成梯度變化，在厚度方向上纖維絲的平均直徑梯度變化，巖棉板的面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能。對該巖棉板的性能進行測試，基本同實施例1。
實施例3
一種高防水性保溫巖棉板，由下列重量份的原料制成：鐵礦石55份、珍珠巖12份、礦渣10份、玻璃12份、憎水劑7份、3-氨丙基三乙氧基硅烷1份、乙烯基三過氧化叔丁基硅烷4份、尿素5份和酚醛樹脂9份；鐵礦石中鐵的含量為63％左右；礦渣為酸性礦渣，礦渣中SiO2的含量多于Al2O3與CaO的含量之和。
上述的一種高防水性保溫巖棉板的制造方法，其步驟為：
(1)配料：將原料按照鐵礦石55份、珍珠巖12份、礦渣10份、玻璃12份進行混合，混合后粉碎；
(2)熔融：將步驟(1)中的粉碎料在爐中熔成巖漿，爐中溫度控制在1500℃左右，熔融時添加液氧，液氧的添加量為12m3；
(3)纖維化：采用差速離心法將巖漿甩成纖維狀，離心機的速度在7000～12000轉/h范圍內成階梯性增加，即在離心的過程中，離心機的速度逐步提高，7000轉/h離心0.5h后提高至8000轉/h離心0.5h，10000轉/h離心0.6h，12000轉/h離心至結束，在甩成纖維的過程中噴灑尿素、酚醛樹脂和3-氨丙基三乙氧基硅烷；
(4)集棉：將甩出的纖維收集，利用擺錘機將纖維成S型疊加形成多層疏松巖棉層；
(5)壓棉：將所述的多層疏松巖棉層經過三維壓棉機壓制，采用花式輥的差速壓縮方式對巖棉進行壓制，然后噴灑憎水劑；三維壓棉機包括三組上下壓輥，壓棉機入口處的一組壓輥稱為第一組壓輥，與其相鄰的下一組壓輥稱為第二組壓輥，以此類推，第一組壓輥的下壓輥組水平分布，而上壓輥組有張開角度，形成張開的入口，第一組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v1，第二組壓輥的上下壓輥之間具有速度差v2，而最后一組壓輥的上下壓輥之間沒有速度差，若速度差v1為正，則速度差v2為負，反之亦然，并且速度差v1與速度差v2之間滿足|v1|≥m1/m2*|v2|(m1為玻璃的質量份數；m2為珍珠巖的質量份數)，在三組壓輥中，采用的是花式壓輥，花式壓輥具有突出的壓輥片和分布于壓輥片之間的壓輥槽；
(6)固化：將步驟(5)中的巖棉體送入固化爐中進行固化成型，在固化時，先將溫度升至90℃，保溫4h，然后升溫至250℃固化8h，固化之前噴灑憎水劑和乙烯基三過氧化叔丁基硅烷，提高纖維絲的憎水性，同時增強了巖棉的抗拉強度；
(7)修整、包裝，得到所述的高防水性保溫巖棉板。
本實施例中修整后的巖棉板尺寸為長度900mm，寬度500mm，厚度50mm，巖棉板在其厚度方向上的密度成梯度變化，在厚度方向上纖維絲的平均直徑梯度變化，巖棉板的面層密度大，纖維結構致密，吸水性能大幅降低，從而提升了整個系統結構的憎水性能。對該巖棉板的性能進行測試，結果基本同實施例。
本實施例中珍珠巖和石灰石對巖棉板的性能影響至關重要，適量的珍珠巖不僅能改善巖棉板的防火性能，而且使巖棉板中的纖維絲性能顯著提高，能改善纖維絲的韌性，提高巖棉板的抗拉強度。本實施例中的固化溫度對巖棉板的性能也有很重要的作用，在研究中發現，合理選擇本發明中的固化條件，能使纖維絲之間的粘結性能提高15％，憎水性得到增強，憎水性能更穩定，這可能是因為前期的低溫保溫過程促進了3-氨丙基三乙氧基硅烷、尿素和酚醛樹脂對纖維絲的作用。