■国家玻璃纤维产品质量监督检验中心
岩棉行业
受多项利好政策影响,社会节能减排需求持续增长,2016年岩棉行业呈现产销两旺的良好局面,产品供应紧张。岩棉被广泛应用于以下领域,带动岩棉行业快速发展:
建筑外墙外保温:2014年,GB50016-2014《建筑设计防火规范》颁布实施,该规范对建筑保温材料提出了明确的要求,这对A级不燃耐火岩棉来说是一个重大利好。事故频发也让人们意识到内外墙保温材料不燃性的重要性,地方政府也出台了一些地方性政策,例如:江苏省出台了“十三五”建筑节能重点推广新技术应用、限制禁止使用落后技术的规定,将岩棉薄抹灰列入了重点推广的技术名单。岩棉已经取代其他A级材料,成为建筑外保温市场重要的保温材料。
岩棉夹芯板:主要用于装配式房屋。GB50720-2011《建筑工程施工现场防火技术规范》明确规定,临时宿舍、办公室采用金属夹芯板时,芯材的燃烧性能等级应为A级。特别是在吉林、河南两起养老院火灾发生后,政府强制淘汰聚苯乙烯夹芯板,要求改用以岩棉为芯材的夹芯板,这大大增加了岩棉的需求量。
建筑内隔墙:在住宅产业化政策的推动下,轻钢龙骨石膏板夹芯岩棉内隔墙在商品住宅中开始推广,这是岩棉板的巨大市场。
屋面板:由于岩棉品质的提高,抗压强度和点荷载得到提高,满足了屋面板的使用要求。岩棉已在公共建筑、工业建筑和民用建筑中得到应用。
被动式建筑:被动式建筑经过欧洲国家的不断研究和实践,已经形成了比较成熟的设计、施工和评价体系。从大量已建成项目的结果来看,岩棉在“被动式住宅”中起到了良好的保温作用。我国黑龙江、河北、福建、新疆、山东等省区有近30个“被动式住宅”设计、建设项目。今年2月6日,中共中央、国务院印发了《关于进一步加强被动式住宅建设的通知》,《城市规划建设管理若干意见》提出要“推广建筑节能技术,发展被动式住宅等绿色节能建筑”。可以预计,未来5到10年,我国被动式住宅将有一个大的发展,岩棉未来的市场规模相当可观。
2016年,应行业内多家企业的要求,国家玻璃纤维产品质量监督检验中心组织进行了第四次全国岩棉产品抽样型式检验,共抽检20家企业、75种产品,平均每家企业抽检100个产品,抽检产品数量为3.75种,抽检企业总产能约122万吨,约占我国岩棉总产能的60%,参加抽样型式检验的企业技术装备水平较高,产品整体质量较好,代表了我国岩棉、玻璃棉制造的最高水平。
2016年型式抽检有以下特点:一是产品品种更加多样化钢结构玻璃棉,除外墙保温用岩棉板、外墙保温用岩棉条两个基本品种外,还有屋面板、高强度屋面板、幕墙板、夹芯板、建筑岩棉毡、幕墙密封板等。
二是推出了宽度为250mm的岩棉条,实现了工艺技术的新突破,北京金隅节能保温技术有限公司生产的TR80-100-1200×250×100规格的岩棉条,其宽度为250mm,平均质量非常好,其各项指标均符合标准要求。
三是岩棉板强度有了很大提高。2016年抽检的产品规格以TR10、TR15为主,过去主流的TR7.5已不常见。往年抽检产品抗拉强度最高为23kPa,抗压强度最高为80kPa,今年抗拉强度最高的是廊坊祥达保温材料有限公司生产的外墙保温用岩棉板,抗拉强度为33.5kPa,抗压强度最高的是天津东方巨龙热能设备有限公司生产的屋面板,抗压强度为109kPa。
四是岩棉的酸度系数增大。岩棉酸度系数高,反应纤维的耐久性好,但酸度系数高也使熔融更加困难,对设备和耐火材料提出了更高的要求。岩棉中,63%的岩棉酸度系数在2.0以上。上海新型建材岩棉有限公司、罗克韦尔防火保温材料(广州)有限公司、河北华能中天化工建材集团有限公司生产的部分产品酸度系数达2.3。
抽检型式检验是企业自愿参与,参加者均为对自己产品有信心的企业,单从抽检合格率来看,好像没有太大的变化,但通过分析每年抽检的数据可以看出,我国岩棉制品整体制造水平在不断提高。
1.纤维直径与渣球含量
这两项指标体现了纤维材料生产过程中熔窑熔纤、成纤工序的装备水平、工艺水平和控制水平,体现了岩棉的制造质量。纤维直径是表征纤维粗细的参数,纤维直径越小,纤维越细,制品越柔软,强度越高,弹性越好。渣球是指岩棉制品中直径大于0.25mm的固体颗粒,固体颗粒越少,纤维质量越好,国家标准要求纤维直径≤7μm,渣球含量≤10%。
虽然每年参加抽检的企业和产品略有不同,会有一定的波动,但总的趋势是品质较好的纤维所占比例在增加。近年来,为了满足社会对优质岩棉的需求,科技工作者经过不断研究、技术改进和工艺优化,岩棉产品质量水平不断提高,岩棉产品已达到或接近国际先进水平。
需要注意的是,GB/19686-2015《建筑用岩棉保温制品》已于2016年11月1日实施,新标准将纤维直径、渣球含量指标分别提升至≤6μm、≤7%。此次修订涉及建筑用岩棉、外墙保温用岩棉两大类产品。按照新标准,今年合格的产品明年可能就不合格了,希望大家努力。
2.热导率和抗拉强度
这是两个非常重要却又相互影响的性能,对于岩棉板来说,要提高抗拉强度,就要尽可能的“折叠”,增加更多的垂直纤维层,但“折叠”增加了垂直纤维层,使热量更容易流出,导热系数也随之增加。以前经常看到抗拉强度高,但导热系数过大的产品,通过近几年的工艺改进和研究,解决了两者之间合理配置的问题。通过抽样检测发现,岩棉板的抗拉强度普遍在提高,导热系数能得到很好的控制,没有超标,2016年抽样的岩棉板产品多为TR10和TR15,均达到了国家标准。廊坊祥达保温材料有限公司生产的外墙保温用岩棉板,公称密度为140K,抗拉强度为33.5kPa。它的其他性能也十分优异,如渣球含量仅为2.1%、纤维直径为4.9μm、热导率为0.040W/mK。
3. 抗压强度和点载荷
抗压强度和点荷载体现了岩棉的抗压性能,是屋面用岩棉板的重要性能指标。在“折边”工艺出现之前,岩棉板的抗压强度很低,随着应用领域的扩大,对岩棉板抗压性能的要求也越来越高,除了抗压强度,还有荷载的要求,不少企业在这方面做了一些努力。今年样品检验的南京通天岩棉有限公司生产的规格为TR10-1200×600×60岩棉板,密度180K,实测抗压强度达到84.1kPa,点荷载达到757N,满足GB/T 19686-2015《建筑用岩棉保温制品》标准中高强度屋面力学性能的要求。本次型式检验中抗压强度超过80kPa的岩棉板有:山东盛明新材料股份有限公司生产的外墙保温用岩棉板,抗压强度为89.4kPa;上海新型建材岩棉有限公司生产的外墙保温用岩棉板,抗压强度84.7kPa;山东鲁阳节能公司生产的鲁阳巴萨特屋面岩棉板,抗压强度达到90.5kPa,天津东方巨龙供热设备有限公司生产的屋面板,抗压强度达到109kPa;廊坊福达新型建材有限公司生产的岩棉板,抗压强度为83.4kPa。这些产品均已达到建筑用岩棉制品新标准中对中高强度屋面板抗压强度的要求。
4.质量吸湿率、吸水性和疏水性
GB/T25975《外墙保温用岩棉》标准对岩棉的吸水率、质量吸湿率、憎水性等做出了严格的规定,标准规定质量吸湿率不得大于1.0%、短期憎水性不小于1.0kg/m2,憎水性不小于98%,较当时其他岩棉标准指标有较大提高。几年的抽检结果表明,新一代岩棉制品的吸湿率、吸水性比岩棉制品的性能有了很大的提高,这应归功于岩棉憎水性产品的使用。几年来,与岩棉生产相关的配套产业科技人员与岩棉行业一起攻关,为提高岩棉制品的性能而付出了艰苦的努力。科工就是其中的杰出代表。他们专门为岩棉研制的防水剂,有效解决了岩棉吸湿的问题,也为岩棉品质的提升做出了贡献,希望这些配套企业能够继续加强技术创新,继续为岩棉行业提供良好的服务,与岩棉企业共同发展。
5.直角偏差
直角偏差是指岩棉板相邻两边的垂直度,如果直角差,则形状不规则,使用时拼接困难,接缝过大,影响使用效果。
产生直角偏差的主要原因是卧式飞锯机架移动速度与滚筒组传送速度不完全同步,标准要求直角偏差A/B不大于5mm/m,这是一个比较难解决的问题,有的产品不仅方形度差,而且边缘有锯齿,两块板无法对齐。数控技术的应用,提高了岩棉板切割质量,对廊坊福达新型建材有限公司生产的TR10-1200×600×60规格岩棉板进行检测,实测直角偏差为0。对天津东方巨龙供热设备有限公司生产的TR10-1200×600×60规格岩棉板进行检测,实测直角偏差为0。外墙保温用岩棉板实测直角偏差为1.0mm/m。廊坊市祥达保温材料有限公司生产的外墙保温岩棉板规格为TRl5-1200×600×80,实测该外墙保温岩棉板直角偏差为1.3mm/m。
6.燃烧性能A1、平整度、尺寸稳定性
在历年的抽检中,岩棉在这些方面均未发现质量风险,无论是岩棉板还是岩棉条,在这些性能上都是安全可靠的,部分企业正在对更高耐温性能(使用温度可达800℃以上)、更高耐火极限(2h以上)的岩棉制品进行研发,备受期待。
结合目前岩棉行业生产、质量现状,我们有理由相信岩棉行业正面临一个极好的黄金发展时期。早在岩棉投资开始兴起之时,国家就及时出台了《岩棉行业准入条件》,从监管层面积极引导岩棉生产企业的工艺装备水平、岩棉质量标准、岩棉生产能耗、环保及综合利用等,使岩棉投资生产步入健康有序发展。多年来,岩棉行业科技工作者在消化吸收国外先进生产技术的同时,锐意创新、艰苦奋斗,研发形成了我国具有自主知识产权的全套岩棉生产技术装备制造能力,为新一代岩棉生产提供了装备和技术保障。岩棉企业积极主动,自觉维护岩棉生产经营秩序,严格自律,坚持高标准向社会提供优质岩棉。正是社会各方面的努力,才迎来了如今良好的发展局面。同时,我们也希望企业能够关注以下几个问题:第一,新标准GB/T 19686-2015《建筑用岩棉保温制品》于2016年11月1日实施,新标准对岩棉提出了更高的技术指标要求,应引起高度重视;第二,建设部门希望岩棉能够根据使用要求进行适当的表面处理,减少对施工人员的皮肤刺激,增加强度和与砂浆的粘结力;第三,部分用户指出岩棉放置一两年后,其吸湿率、吸水率会有所增加,希望进一步提高处理剂的性能;第四,关于岩棉板在运输过程中受损的问题,我们希望在包装、储运等方面采取措施,彻底解决这个问题。
玻璃棉行业
几年来,玻璃棉制品一直生存在岩棉和有机发泡保温材料的夹缝中,虽有困难,但总体比较平稳,没有大的起伏,与10年前相比,总产量增长了近3倍,企业数量相对减少,行业集中度大大提高。近两年,由于产能过剩、企业经营不善、业绩下滑、以及受环保政策影响,国内已有十余条玻璃棉生产线关停,但玻璃棉制品产量总量基本保持不变。
2016年开展了玻璃棉制品抽检,这是继2015年之后第二次全行业产品质量抽检,共8家企业参加,抽检产品22种,抽检企业数量较2015年有所减少,但抽检产品数量基本持平,行业内具有一定规模和影响力的企业均参加了抽检,抽检企业总产能约45万吨,约占全国总产能的75%,抽检产品包括钢结构玻璃棉、风管保温用玻璃棉、耐高温玻璃棉板、毡、憎水玻璃棉板、无甲醛离心玻璃棉板、玻璃棉卷毡、离心玻璃棉板等。抽检产品中,1款产品热负荷收缩温度试验不合格,其余产品均合格。
本次抽检中,上海欧文斯科宁玻璃纤维有限公司生产的钢结构玻璃棉和大厂金隅金海燕玻璃棉有限公司生产的玻璃棉毡质量较好,主要体现在纤维直径较细,平均纤维直径小于6微米,导热系数在同规格产品中相对较低。
虽然本次抽检的产品合格率不低,但通过对产品实测数据的分析,我们还是感到担忧,本次抽检反映出的问题值得关注:
1.纤维直径太粗
纤维平均直径是表征纤维粗细的参数,国家标准规定纤维平均直径≤8μm。纤维直径越细,纤维越柔软,纤维强度、弹性和体积比越高,制品性能和质量越好。纤维直径越粗,生产效率越高,成本越低。与2006年国家监督抽查时进行的国家质量抽查(抽查号17)相比,产品质量总体下降明显,纤维平均直径≤6.0μm、直径大于7.0μm的产品占比下降,而直径大于7.0μm的产品占比上升。国家监督抽查是强制性的,企业必须参加,而抽检型式检验是自愿性的。考虑到部分认为自己的产品可能不合格的企业没有参加本次抽检型式检验,实际整体质量可能更差。
2、热负荷收缩温度不符合标准
热负荷收缩温度是试样在固定的压缩载荷下,按一定的升温速率加热,对应于规定的厚度收缩率(10%)的温度,是衡量玻璃棉制品耐温性能的重要指标。热负荷收缩温度与玻璃棉的化学组成、制品密度、粘结剂含量及纤维直径等有关。如果玻璃组分中碱金属氧化物含量高,则纤维的耐热性差钢结构玻璃棉,纤维在高温下变脆。制品粘结剂含量高,纤维在室温下形成固结制品,具有一定的强度,但当粘结剂烧尽后,容易成为非晶态的试样。在一定的载荷下,纤维直径也是影响此性能的主要因素,一般纤维直径粗时纤维较硬,纤维直径细时纤维较软。当按照标准规定的试验方法施加初始载荷时,纤维直径较细的样品容易预先被压缩,在高温下放置时,被压缩的空间相对较小,厚度的变化也相对较小;而纤维直径较粗的样品,初始厚度较厚,高温下变形相对较大,不容易达到标准要求。
3.产品名称不规范
从积极的一面看,一些企业注重新产品的研究和性能改进,如欧文斯科宁公司推出的“耐高温玻璃棉”产品,在化学成分和黏合剂等方面都得到了改进,能够承受更高的工作温度,因此在工业保温领域更受欢迎。一些企业推出“无甲醛玻璃棉”,采用丙烯酸或淀粉基黏合剂替代酚醛树脂黏合剂,加工过程中无甲醛和苯酚释放,对人体和环境无害,这些新产品受到用户的欢迎。然而,当这些产品投放市场后,市场上突然出现了不少“耐高温玻璃棉”、“无甲醛玻璃棉”,有的企业甚至没有对产品做任何改进,只是简单换了个名字而已。缺乏评价标准,造成了市场混乱,给用户带来了损失,也带来了安全隐患。
据了解,修订后的GB/T 13350《绝热用玻璃棉及其制品》将对高温玻璃棉、无甲醛玻璃棉、憎水玻璃棉等具有特定性能名词的产品给予明确的分类和定义,杜绝“高温玻璃棉”、“无甲醛玻璃棉”等产品名称滥用现象。
4.燃烧性能
玻璃纤维本身属于不燃材料,在成型产品时会加入一些有机粘结剂。由于玻璃棉的密度较小,玻璃棉制品中的有机物含量比岩棉要高,所以在不燃性试验中会出现一些问题,火焰寿命短,品质损失大,燃烧热值也会比岩棉高,所以生产厂家要注意控制粘结剂的加入量,如果粘结剂加入量过多,燃烧热值会明显升高,不燃性试验中的品质损失率也会明显增加,最终会影响玻璃棉制品的燃烧水平。但大部分玻璃棉都能达到A级燃烧性能的要求,本次型式检验的22个产品中,有18个产品达到了A1级,4个产品为A2级,没有B级。
以上分析可知,玻璃棉有其自身的产品特性,与岩棉相比,玻璃棉质地柔软轻便,吸音性能好,导热系数低,与有机泡沫保温材料相比燃烧性能优越,属A级不燃材料。在传统的工业设备及管道保温工程中,广泛应用于钢结构建筑、通风管道、幕墙结构、吸音板、建筑内隔断等建筑结构及设施的保温工程。随着消防意识的深入,防火要求的不断提高,玻璃棉产品替代一些燃烧性能等级较低的保温材料是必然趋势。另外,玻璃棉行业的发展有赖于行业的技术创新和产品质量的提升,是全行业必须齐心协力,不断进步的一件事。