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几种石棉制品对石棉纤维的要求

  发表日期:2007年4月15日      作者:王继生     【编辑录入:smxhwg

    正确把握各种石棉制品对石棉纤维性能的要求,是每个石棉制品企业和石棉矿山企业必不可少的。但是由于我国石棉行业科技人员的断层和一些另外的原因,石棉研究处于停滞不前的状态。石棉技术研究、性能研究远远落后于世界先进国家。在国际竞争日益激烈的今天,我国许多石棉从业人员急需进一步了解石棉的有关知识,了解我国各个石棉产地石棉纤维的技术性能,了解各种石棉制品对石棉纤维性能、质量的要求。而有关的资料很零散,没有一份比较系统的资料供大家了解。为此,我根据自己在石棉及石棉制品检验方面的实践,结合选矿厂设计方面的体会以及起草《温石棉》《石棉橡胶板》国家标准积累的一点资料,提出了有关石棉制品对石棉纤维质量性能的要求,供大家参考,以便能起到抛砖引玉的作用。欢迎同行们指正。
石棉作为一种优秀的复合材料增强纤维,以其无可比拟的性价比用在许多复合材料中,这些复合制品广泛应用于各个工业领域。人们长期以来用石棉纤维的长度来衡量它的价值。用长度定价格,用长度来设计制品配方。但是随着技术的发展,人们对石棉纤维的认识不断加深,认识到石棉纤维长度不是它的唯一性能。在一些石棉制品中,对石棉纤维的长度并不严格要求,而是要求长径比或者另外一些性能,如:松解度、烧失量、脱水速度、氯离子含量等性能。在一些石棉制品的配方设计中和选用石棉产地时越来越多的需要考虑这些性能。下面就一些制品中所要求的性能予以简介。(详细的数据见后面四个附表)
1
、长径比指纤维长度与直径的比值。现在除少数几种石棉制品外,大多数石棉制品已从要求纤维长度转向要求长径比。五、六、七级石棉的畅销就说明了这一点。现代复合材料一般要求增强纤维的长径比在40~100。石棉制品用硅灰石纤维的长径比一般为20~50,超细后可达100以上。钢纤维的长径比为20~60,个别达到70~200
2
、抗拉强度是增强纤维的必需性能。只有纤维的抗拉强度大于一定数值才能在复合材料中起到增强作用。按照复合材料学说,增强纤维的抗拉强度应该大于纤维从基体中拔出强度(即复合材料中纤维被粘结固定的强度)。在实际应用中,纤维抗拉强度应大于制品达到标准抗折强度时所需的拉力,或者制品产生裂纹时的应力。几种纤维的抗拉强度:温石棉纤维1700~3700MPa,玻璃纤维1250~3500MPa,碳纤维1800~2600MPa,凯夫拉纤维2600~3700MPa
3
、烧失量指石棉纤维在800~900温度下30分钟,纤维的重量损失。许多石棉制品都把烧失量作为质量指标加以控制。石棉纤维的烧失量是13%。杂质含量不同烧失量随着变化。所以控制烧失量也可间接控制石棉纤维的纯度。
4
、砂和棉针:以前由于选矿技术和认识所限,棉针在质量控制中算作石棉纤维没有限制。但是随着石棉制品制作精细化和环境污染要求提高,石棉制品企业强烈要求将棉针作为质量指标加以限制,以免去石棉制品长的二次加工。在这样的背景下棉针和砂粒一样在石棉纤维中必须控制。在不同的制品中对砂粒和棉针的含量和大小有不同的要求。三层以上的砂粒对所有制品都有害,坚决不能有。四层上的砂粒也不应该大于表中的数据。有关砂和棉针的讨论可参阅参考文献23
5
、松解度、比表面积、湿容积(也叫湿体积)都是反映石棉纤维松解程度的。只有充分的松解,纤维直径才能越小,长径比才能越大。这三项指标说明可参见参考文献2
6
-0.075mm(负200目)粉尘含量。关于粉尘含量,原来的建标54-61部颁标准规定的天津检验筛以0.25mm以下(负60目)为粉尘含量;现在大多数石棉企业使用成都筛以0.4mm以下(40目)作为粉尘含量;GB8071国家标准则用国际上通用的-0.075mm含量作为粉尘含量。在目前强调纤维长径比的背景下,显然用0.4mm以下作为粉尘含量是不合适的,这样会导致石棉企业将部分短纤维作为粉尘扔掉,使部分可利用资源损失。有关讨论见参考文献6
7
、水分是摩擦制品企业最为关注的一项指标,石棉纤维中的水分过高会导致制品起泡,出现次品,一般要求低于0.5%。这样就要求石棉生产企业应注意包装,避免运输中纤维受潮。
8
、氯离子含量是石棉板垫类制品要求的指标。石棉纤维中的氯离子在潮湿情况下会和金属发生电化学反应,导致法兰等金属物腐蚀。一般要求小于500ppm。最近有资料提出摩擦制品也应该限制氯离子含量,其理由是汽车雨天行驶刹车蹄受潮,氯离子会腐蚀刹车蹄蹄板和铆钉。
9
、脱水速度是使用抄取法生产石棉制品时对石棉纤维要求的重要指标,纤维的脱水性好,抄取速度高,制品生产的产量高,反之产量低。但是对于石棉水泥制品来说,在抄取中希望脱水性好,而在养护中又希望保水性好,因此,脱水速度应该控制在一个合适的范围内。建议脱水速度为:440-100秒,550-150秒,670-150秒。准确数据范围应实际验证确定。
10
、煤油吸着率是耐油石棉制品对石棉纤维要求的一项重要指标。煤油吸着率的大小影响着耐油石棉制品的吸油率和吸油增厚率等指标。这项指标的数值有待试验完善。
11
、树脂吸收率是摩擦制品等树脂类制品对石棉纤维要求的一项指标。不同的石棉纤维树脂吸收率不同。这项指标有待进一步试验研究。
12
Zeta电位是指石棉纤维表面电荷的指标。当石棉纤维Zeta为正电荷并且达到一定数值时,该纤维可以在快T等阴离子表面活性剂作用下进行湿纺,或者制作泡沫石棉、保温涂料等制品。
13
、颜色和柔软性是石棉纺织制品要求的指标。

参考文献:
    1
、《温石棉》国家标准
       2
、王继生    有关温石棉质量指标和检验方法简介  建材标准化与质量管理  2003.1P9-10
       3
、王继生     转变观念  全方位提高石棉产品质量    中国非金属矿导刊  1998.5
       4
、谭康   石棉制品企业对石棉原料的技术要求探微   中国石棉制品  1999.2 P13-22
       5
、王海涛翻译   石棉替代纤维简介   摩擦密封材料  2003.2 P5-9
       6
、王继生   论湿法检验石棉纤维粉尘含量的合理性   非金属矿 2003.2 P34-35
       7
、《温石棉检验手册》戎培康等翻译


制品名称 长径比 抗拉强度
MPa
烧失量
%
砂和棉针
%
松解度
% -0.075mm
粉尘含量% 氯离子含量ppm 比表面积
dm2/g
吸油率
%
滤水速度
s
高压板 大于100 大于2500 12-14 小于0.2 大于90 小于50 小于500 大于200 待定 ——
中压板 大于80 大于2000 11-14 小于0.5 大于80 小于60 小于800
低压板 大于50 小于1 大于70 小于65 ——
耐油板 大于100 大于2500 12-14 小于0.2 大于90 小于50 小于300
耐酸板 大于80 ——
抄取板 大于50 大于2000 小于0.5 大于80 小于65 小于500 30-100
电绝缘纸 11-14 —— 全铁含量小于1 ——
衬垫板 大于1500 —— ——

制品名称 长径比 抗拉强度
MPa
烧失量
%
砂和棉针
%
松解棉
% -0.075mm
粉尘含量% 树脂吸收率 % 水分
%
比表面积
dm2/g
湿容积
ml
汽车刹车片 大于40 大于2000 12-14 小于0.5 大于80 小于65 待定 小于1 大于100 大于500
汽车离合器面片
工业机械摩擦片
火车闸瓦

制品名称 长径比 抗拉强度
MPa
烧失量
%
砂和棉针
%
松解度
% -0.075mm
粉尘含量% Zeta电位 比表面积
dm2/g
滤水速度
s
湿容积
ml
石棉水泥瓦 100-200 大于
2500 11-14
小于0.5 大于80 小于65 为负值 大于130 30-100 大于400
石棉水泥板
石棉水泥管
硅酸钙板

制品名称 长径比 抗拉强度
MPa
烧失量
%
砂和棉针
%
松解度
% -0.075mm
粉尘含量% 颜色 比表面积
dm2/g
手感柔软性 Zeta电位
mv
电解石棉布 大于80 大于
2500 12-14
小于
0.5
大于80 小于50 洁白 大于130 良好 ——
普通石棉布 大于50
石棉绳 大于50
450
盘根 大于80
——
350
盘根 大于50
250
盘根
湿纺制品 大于20 —— 洁白 —— —— 大于 +6

 
 
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