采用真空挤出法生产的纤维水泥板、其制备方法及设备 本发明涉及一种纤维水泥板、其制备方法及设备，特别是采用真空挤出法生产的纤维水泥板、其制备方法及设备。
纤维水泥板是一种新兴的外墙板，与现有的各种外墙板相比，具有强度高、装饰效果好，在某些情况下不用喷涂等后处理和再装修的特点，具有广泛的市场前景。纤维水泥主要有两种产品，一是纤维水泥空心板，另外一种是纤维水泥实心板，制备时需要分别采用不同的工艺和设备。
目前生产纤维水泥空心板一般采用多螺杆挤出工艺，即将水泥及轻骨料按一定的配比搅拌均匀后，由料斗下方的一排沿板宽度方向均布的螺杆挤出，其螺杆的数目即为成品板材的孔的数目，与螺杆相配套的挤出机出口即为板的断面尺寸。
生产纤维水泥实心板有以下几种工艺：
①抄取法：用大水灰比将水泥、纤维等物料混合，然后用圆网抄取成薄坯后，经真空吸水辊压工艺，在成型筒上卷成所需厚度的板坯，切割成所需的长度及宽度，养护而成板材。
②流浆法：用较大的水灰比将水泥、纤维等物料混合，然后在长网流浆成型设备上成型薄坯后，经真空吸水辊压工艺，在成型筒上卷成所需厚度的板坯，切割成所需地长度及宽度，养护而成板材。
③喷射法：是将水泥等其他料与水泥混合，然后在用压缩空气由喷枪喷出并使之雾化，与短切纤维在空气中混合，最后沉积到托板表面，达到要求的厚度后辊压成板坯，然后养护成板材。
现有技术中，采用多螺杆挤出工艺只能生产空心纤维水泥板，且螺杆只起混合和送料的作用；因此上述方法存在着采用同一设备不能同时生产空心和实心纤维水泥板的缺点，而且由于其制备方法和设备的局限，得到的纤维水泥板的强度不能满足实际的需要；另外，到目前为止，还没有完全自动化的纤维水泥生产线的报道。
本发明的目的在于提供一种真空挤出法生产的纤维水泥板，使用独特的配方、工艺和设备，原料及产品无毒、无污染。
本发明的另一个目的在于提供一种采用真空挤出法生产纤维水泥板的方法，在高压和高真空状态下由单螺杆挤出机挤出纤维水泥板坯，经过一系列后处理，产品品质密实，力学性能好。
本发明的再一个目的在于提供一种采用真空挤出法生产纤维水泥板的设备，该设备可以生产空心、实心、面层带有图纹的不同形状、尺寸和孔数的纤维水泥板，自动化程度高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种纤维水泥板，其特征在于采用如下配方：
水泥：15-35％
硅粉：0-15％
轻骨料：15-40％
纤维：2.5-10％
增粘剂：0.5-6％
水：20-40％。
本发明中的水泥可以是普通硅酸盐水泥、镁质水泥以及适合本发明的其它水泥；硅粉为含量大于80％的氧化硅粉；轻骨料为粉煤灰、0.16-1.25mm容重200g/cm3的珍珠岩、沸石、氯化镁、粘土以及适合本发明的其它填料；本发明的纤维，包括合成纤维和天然纤维以及黏合剂；合成纤维可以为聚酯、聚烯烃、聚醋酸纤维素等纤维；天然纤维为纸纤维以及适合本发明的其它纤维，天然纤维由于具有良好的吸水、保水性，可以吸附物料中的水分；增粘剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙甲纤维素、乙基甲基纤维素、聚醋酸乙烯酯、醋酸纤维素、明胶、糊精、微晶纤维素、甲基纤维素、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、羟乙基甲基纤维素、羟乙基纤维素一种或一种以上的组合。
长纤维有利于提高纤维水泥的强度，但是如果纤维的长度过长或纤维的量过大，不利于纤维的分散，本发明中纤维的长度小于20mm，直径小于30μm，优选长度为8-15mm，直径15-20μm。本发明中的粘土可以是凹凸棒土。
本发明优选配方为： 水泥：23％
硅粉：9.5％
轻骨料：26％
纤维：5％
增粘剂：1.5％
水：35％。
最优选的配方如下：
水泥：23％
硅粉：9.5％
粉煤灰：14％
珍珠岩：4％
凹凸棒土：8％
纸纤维：4％
聚酯纤维：1％
增粘剂：1.5％
水：35％。
本发明的制备工艺及方法为：将各种原料经定量给料系统计量后进入搅拌捏合机进行粗混、捏合和混练，使物料具有很好的和易性和塑性，然后经皮带机输送，将物料均匀加至高压真空挤出机，在挤出机高压及大螺杆的推动过程中，进行真空抽气，抽走物料内的气体，使物料密实，然后经挤出机模头挤出板坯，板坯经压花切割，堆垛后进行预养护，预养护的板坯经高压蒸养形成稳定的托贝莫来石矿物结构，干燥后成素板，然后进行边、面的精加工，最后涂装、包装成成品。
本发明的设备包括：将物料充分搅拌捏合的搅拌捏合机，搅拌后，下料至输送带，并被输送带输送到挤出机的双螺杆给料器，双螺杆给料器旋转给料至真空室，真空室侧壁上的切片器将物料切片，以利于抽除物料中的空气，并通过拨料器将物料拨入单螺杆挤出机，单螺杆挤出机内有一个单螺杆，开动抽真空装置，使真空室内保持负压以抽除片状物料中的空气，使物料密实，以避免由于物料中存在空气而导致高压挤出时压力变化产生气泡；经挤出机模头连续挤出板坯，板坯经过板坯通过板坯传送带被输送到托板传送带上，通过光电信号器给出信号，推板输送机将一块托板移至与托板传送带平行的对应位置上，使两块托板并排放置， 堆垛机将板坯连同托板分别叠放在平行放置的两个小车上；脱托板装置将纤维水泥板与托板分离开来，将纤维水泥板和托板分别叠放在两个小车上；由横向移板机进行托板的分垛，即将叠放的托板分开并放置在传送带上，由传送带将托板运回起点并重复使用，在托板返回传送带的中间部分设有涂抹装置以便涂抹脱模剂，再经过托板横移机，使托板返回传送带上的托板返回到与之平行的托板传送带，使托板可以重复使用。上述过程通过光电信号器及限位器及控制箱控制整个过程。
调换模头或模头内芯子的尺寸和形状即可改变产品的品种和尺寸，例如使用有芯子的模头可以制备中空的纤维水泥板，而使用无芯子的模头可以制备实心纤维水泥板，如果挤出机模头上有图案，可以生产带有各种花纹或图案的纤维水泥板；改变挤出机模头的形状，可以生产异型纤维水泥板。
本发明采用水泥、粉煤灰、硅粉、珍珠岩为主要原料，加入复合纤维增强，经真空高压挤出成型，并经高温高压蒸气养护、多层喷涂与精细加工而成；其配方中基本采用无污染无机物及工业废渣为原料，对人体完全无害，生产过程也无三废排出；成型方法采用单螺杆真空高压挤出使使材质更均匀、致密，高温高压养护使质地致密，收缩小，尺寸稳定性好，上述配方及生产设备决定了本产品具有良好的隔音、隔热及耐侯性，可以用做外墙板、中空板、异型板，广泛应用于民居住宅、商业建筑和工业厂房的外墙装饰、非承重内隔墙、机场、高速公路、铁路及工业噪声源的隔声屏以及耐酸碱、耐高低温、耐潮湿的特殊工程。
本发明的工艺及设备还具有下述优点：
1.产品种类丰富：产品形式(长、宽、孔的形状及尺寸、面层花纹等)取决于模头口形状，因而，只需变换模头，即可生产不同尺寸和形状的产品，并可使产品带有不同的图案。
2.更换产品种类容易：不同产品形式的模头更换一般只需0.5小时，因而更换产品种类容易快捷。
3.产品在高压和高真空状态挤出，产品品质密实，力学性能优越，质量好。
4.用水量小：加水量仅为水化用水的1.1倍，其用水量为流浆法的20％；抄取法的10％；喷射法的30％。整个工艺线除原料需加入水外，其他工序无工艺用水。
5.生产全部自动化。
下面是本发明的附图说明。
图1是本发明的真空挤出法生产纤维水泥板的工艺图；
图2是本发明的真空挤出法生产纤维水泥板生产线设备的平面布置图；
图3是图2的A-A剖视图；
图3A是图3的B部放大图；
图4是本发明的搅拌捏合机的示意图；
图5是本发明的挤出机的示意图；
图6是本发明的挤出机压力变化示意曲线；
图7是本发明的同步切割机的示意图；
图8是本发明的推板输送机的示意图；
图9是本发明的堆垛机的示意图；
图10是本发明的脱托板装置的示意图；
图11是本发明的横向移板机的示意图；
图12是本发明的托板横移机的示意图；
图13为本发明的托板的示意图；
图14为采用本发明设备制备的各种纤维水泥板的示意图
下面结合实施例详细描述本发明，所述的实施例是用于描述本发明，而不是用于限制本发明。
实施例1
自位于搅拌捏合机上部的储料罐，将重量百分比为23％水泥，9.5％含量大于80％的100目硅粉，粒径0.16-1.25MM，容重200g/cm3的珍珠岩4％，二级粉煤灰14％，100目凹凸棒土8％，聚酯纤维1％，纸纤维4％，甲基纤维素1.5％，水35％经计量后加入搅拌捏合机300，物料经充分搅拌捏合后，由下方的出料口10下料至输送带11，经过皮带轮输送带11输送到双螺杆给料器的加料口301，双螺杆给料器12旋转给料至真空室13，真空室侧壁上的切片器15将物料切片，以利于抽除物料中的空气，并通过拨料器16将物料拨入单螺杆挤出机17，单螺杆挤出机17内有一个单螺杆202，开动抽真空装置，自真空孔14抽真空，使真空室内保持负压以抽除片状物料中的空气，使物料密实，以避免由于物料中存在空气而导致高压挤出时压力变化产生气泡；经空心挤出机模头18连续挤出实心板坯。
板坯通过测速辊22和自由辊23以及板坯传送带20被输送到托板传送带2l上，被同步切割机26切成与托板大小相同尺寸的板坯，经过堆垛机28，在小车上堆放成平行排列的两排，两排小车33载着板坯进入养护室32进行高温养护，出养护室后，再经过高压养护及后处理，即可包装，得到纤维水泥板产品。上述过程见图1—3所示。
实施例2—6
基本采用实施例1的工艺，原料配方见表l： 原料 用量(％)实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6水泥 35 30 25 20 15硅粉 6 0 12 1 5珍珠岩 6 2 5 8凹凸棒土 2 10 6粉煤灰 10 8 18 6氯化镁 1 8 5 3粘土 7 1 4 10沸石 5 1 2碳酸钙 5 8 4 12纸纤维 O.5 6 5 2 1丙纶 2 0.7涤纶 0.5 PVC O.5 1粘胶纤维 2醋酸纤维 2 3乙基纤维素 2 1.3羟丙甲纤维素 2糊精 6甲基纤维素 0.5水 20 26 37 40 30模头孔数 4 8 0 10 2
实施例7
本发明所采用的设备及生产过程包括：纤维水泥搅拌捏合机300由外壁1、旋转圆盘内壁2、挡板3、分散搅拌器4、星型搅拌器5、捏合叶片6、双螺杆螺杆7、搅拌器下料口8，以及传动装置组成；传动装置包括：电机101和电机102，电机101通过齿轮108、100与星型搅拌器相连，通过106、103与齿圈104相连，齿圈与搅拌捏合机的搅拌机的旋转圆盘内壁2的底部相连接，使电机101可以同时带动星型搅拌器5和旋转圆盘内壁2转动；电机102通过皮带轮105、107与分散搅拌器相连，捏合叶片6和螺杆7位于搅拌捏合机的捏合机的外壁40之内，搅拌捏合机外壁40位于搅拌捏合机的外壁1的下部，在外壁1的下部有一挡板连接一出料口8；搅拌完成后，底板(图中未标出)打开，物料经出料口8下料至其下部的捏合装置的加料口55；捏合机外壁40的侧壁有一个出料口10；使用时，将纤维、水泥、辅料和水加入纤维水泥搅拌捏合机，开动电机即101和102，电动机101通过齿轮100带动星形搅拌器5转动，同时电机101带动齿轮106并通过齿轮106带动齿轮103，齿轮103带动齿圈104转动从而带动圆盘内壁2旋转，电动机102通过皮带轮105、107带动星形搅拌器旋转，这样实现了旋转圆盘内壁2、分散搅拌器4和星型搅拌器5同时转动，挡板3将冲向其上的物料进一步分散，分散搅拌器4和星型搅拌器5和旋转圆盘2同时旋转，配合挡板3可以使物料上下循环翻动，在挡板配合下上下剪切作用适中，使物料分布、混合均匀；混合均匀的物料通过捏合叶片6和螺杆7的搅拌捏合，进一步混合塑化，可以得到均匀的面团状的具有良好合易性的物料。如图4所示。
物料经充分搅拌捏合后，由下方的出料口10下料，经过皮带轮输送带11输送到双螺杆给料器12，双螺杆56旋转给料至真空室13，真空室13的真空口14连接有抽真空装置，抽真空装置抽真空，使真空室内保持负压以抽除片状物料中的空气，使物料密实，以避免由于物料中存在空气而导致高压挤出时，由于压力变化产生气泡，有利于制备致密的产品；真空室的侧壁有切片器15将物料切片，因为片状的物料更容易抽除物料中的空气，过拨料器16将物料拨入单螺杆挤出机17，挤出机连接有可以更换的挤出机模头18，单螺杆202运动，将物料送至挤出机模头18，挤出机模头18连接有通冷却水的水管19，改变挤出机模头的形状和尺寸以及内部结构，可以生产空心、实心以及带有花纹的各种尺寸和形状的产品。挤出机的结构见图5
挤出机中压力的变化情况如图6所示。图中a为双螺杆给料室内的压力，b为真空室的压力，自c开始为单螺杆挤出机挤出室的压力，d为单螺杆挤出机挤出室与模头连接处的压力，e为物料自挤出机模头挤出前后的压力变化。由图6可以看出，物料加入双螺杆给料器后，随着双螺杆运动，双螺杆给料器内的压力升高；进入真空室后，由于抽真空，物料在负压作用下被抽除物料内的气泡，使物料更加致密，自真空室进入挤出室后，压力快速提高，而从使物料在高压状态下挤出；板坯自模头挤出后，压力迅速下降，因此采用上述结构设计有利于得到致密、无气泡、无突起变形的纤维水泥板坯。
物料从挤出机模头18挤出后，得到连续的板坯，板坯通过板坯传送带20被输送到托板传送带21上；如果皮带轮传动速度大于挤出机模头的挤出速度，可能导致板坯被拉断；如果皮带轮传动速度低于挤出机模头的挤出速度，可能导致板坯自身或板坯之间在传送带或托板传送带上的淤积，为了避免上述情况出现，挤出机传送带20的一端安装一个大辊22和数个小辊23；大辊22为测速辊，连接有光电信号器109，测定挤出机模头18的出料速度，并控制皮带的传动速度。如果测速辊直接与皮带相连，皮带的传动速度与模头的挤出速度相互影响，速度难以控制，因此在测速辊22和皮带轮起点之间安装有过渡辊，即数个小辊23，小辊23也称为自由辊，用于消除皮带对测速辊测量数值的影响，并同时通过光电信号器反馈皮带轮末端的速度，保证挤出机模头挤出板坯的速度和传送带皮带轮的速度以及托板传送带的移动速度保持一致，达到同步传动，误差小于0.1％。传送带20的设计至关重要，如果其结构设计不合理，由于存在应力集中，会对板坯造成损伤；本发明中，传送带20由两个半径相同的反向相切的圆弧组成，既传送带20由相切的阳弧24和阴弧25两部分组成，两个相切的圆弧均匀分散了传送带应力，避免了传送过程中由于传送带角度突然变化造成板坯的损坏，有利于保证产品的质量。
两个相切圆弧的回转半径以及自由辊的数量可以根据需要决定，一般圆弧的回转半径为5-20M，优选12-16M，本发明中自由辊的数量为3-10个，本发明两个相切圆弧的回转半径为15M，优选的自由辊数量为5个。
托板传送带21自纤维水泥物料传送带11处起，位于单螺杆挤出机17、测速辊22和板坯传送带20的下方并沿着该方向运动，将托板传送带21传送到板坯传送带20的末端，托板传送带的起始及末端，有与板坯传送带上的光电信号器109相连接或互反馈的光电信号器，所有的光电信号器由一个控制盘控制，托板传送带21与传送带20的第二个圆弧，也就是阴弧25相切，使板坯传送带20上的板坯自传送带末端落入托板传送带21上，而不会损坏板坯。托板传送带21连同其上载有的托板27继续向前移动至同步切割装置26，见图7，同步切割装置26中通过电磁离合器64的吸合、断开实现纵向速度与托板速度的同步，电磁离合器64吸合时，链轮65将托板传送带21的速度传递给电磁离合器64，带动行走小车61实现同步；切割完毕后，64断开，复位汽缸63将61推回原位，圆盘锯67与电机66用于切大于45mm左右的厚板，汽缸62与铡刀68用于切小于25mm左右的薄板，66、67组合与62、68组合是互锁的。64的吸合由感应开关来控制，当托板的触头靠近接近开关时，64吸合进行上述操作；自动控制系统经过严格计算，使切刀落下时，恰恰落在两个托板之间，将板坯切割成要求的尺寸。同步切割装置如图7所示，图中69为机架。在托板传送带21接近同步切割装置26之前，如果需要，固定在架子上的电机加速，可将托板快速移至同步切割装置26。
经过切割的板坯在托板上经输送辊道74向前移动，至推板输送机29，如图8所示，托板及其上的板坯被挡板75挡住，固定在机架上的光电信号器30发出信号给推板71、推板汽缸72，推板71、推板汽缸72动作将一块托板连同其上的板坯推至另一输送轨道73上，然后汽缸复位。通过上述动作，将一块托板连同其上的板坯移至与托板传送带21平行的对应位置上，使两块托板并排放置。两托板就位后，堆垛机28上的液压缸77下降就位，抓盘79上的机械手在液压缸77控制下启动，机械手共有8个抓爪，每4个抓爪置于一个托板的四个边缘，抓爪汽缸启动将抓爪合拢，提起两块并排的托板，液压缸77上升就位，液压转角器76摆动至另一极限位置，行走小车78连同抓盘79移动至极限位置，极限位置下为输送小车33，液压缸77下降，抓盘79的抓爪打开将托板放置在输送小车33上，而后液压缸77连同抓盘79返回初始位置，重复上述操作将板坯连同托板叠放在平行放置的两个小车上至规定的数量，以便进行下一步的养护。各部件的定位由光电开关及限位器控制。堆垛机见图9所示，80为堆垛机机架。废弃的板坯沿传送带继续向前至放废辊道57回收利用。
两个并排放置的小车33载着托板及其上的板坯沿着轨道进入养护室32进行养护，养护室32的两个门自动开关，当一个小车进入养护室后，在养护室另一端的小车被挤出，养护室的门自动关闭，继续按照设定的条件蒸养。
载有托板的小车从养护室出来后，在托板上得到纤维水泥板60，紧邻养护室的是脱托板装置36，如图10所示，包括液压转角器80，两个液压缸81、82，两个抓盘83、84，行走小车85和机架86，抓盘85上的抓爪87为可张和结构，当抓盘下方的托板就位后，液压缸81下降就位，抓盘上的产品抓爪汽缸启动将抓爪87合拢，提起纤维水泥板产品，液压缸81上升就位，液压转角器80摆动至另一极限位置后，81下降，抓盘85的抓爪打开放下纤维水泥板产品；其极限位置可以为平台，也可以为小车，本发明中，优选极限位置的下方为小车，即将纤维水泥板叠放在小车48上沿轨道59进入下一步的高温高压蒸养室58进一步后处理。同时液压缸82下降，抓盘84的抓爪汽缸启动将抓爪合拢，提起托板并移动到放置托板的小车上部适当的位置，液压缸82下降，抓盘84的抓爪打开放下托板，而后81、82、84、85返回初始位置，重复此过程，将纤维水泥板与托板分离并分别码放在小车或平台上。各部件的定位由光电开关及定位装置控制。薄板与托板脱离时，采用吸盘代替抓盘，其控制过程与上述过程相同。
载有托板的小车49经摆渡车47沿轨道220返回，在与板坯传送带或同步切割装置相对应的位置转由横向移板机35进行托板的分垛，即将叠放在小车上的托板27分开并放置在传送带上，由传送带将托板运回起点并重复使用。横向移板机包括：液压转角器88、行走小车89、液压缸90、小液压转角器91、抓盘92、机架93，见图11所示。开始时固定的位置为初始位，在初始位，抓盘下为将托板返送回托板传送带21的皮带输送机；当两辆并排摆放的小车连同其上叠放的托板就位后，液压转角器88摆动至另一极限位置，抓盘92到达第一个小车停放的位置之上，液压缸90下降就位，抓盘92上的抓爪汽缸启动将抓爪合拢，提起托板，液压缸90上升就位，液压转角器88摆动，使90、92返回初始位，液压缸90下降，抓盘92的抓爪打开放下托板至托板返回皮带94；而后小液压转角器91摆动至其另一极限位置，同时88也摆动至另一极限位置，使抓盘92到达与第一个小车并排放置的叠放有托板的第二个小车之上，液压缸90下降就位，抓盘92上的抓爪汽缸启动将抓爪合拢，提起托板，液压缸90上升就位，液压转角器88和小液压转角器91同时摆动，使抓盘92返回至至托板返回皮带94位，液压缸90下降，抓盘92的抓爪打开放下托板。小车沿摆渡车41横向移至轨道42的起始位置重复使用；各部件的定位由光电开关及限位器控制。抓盘的抓爪为可伸张的结构。
托板返回输送带94载着其上的托板向前运动，在机架上有光电信号器连接在靠近末端的涂刷系统50上，当光电信号器发出信号后，控制系统启动，将脱模剂均匀涂于托板上，以便于脱模。涂刷脱模剂后，托板返回输送带94载着其上的托板继续向前运动，至托板横移机95。托板横移机95包括与托板返回皮带94相邻的纵向输送辊道96、将托板向横向移动的横向输送链97、与托板传送带21的起始端相邻的纵向输送辊道98、控制托板移动的汽缸99及与之相连的连杆200和201，如图12所示。工作时，托板由纵向输送辊道96送入，并由96上的挡板挡住，固定在机架上的光电开关发出信号给汽缸99，汽缸99推动连杆200、201使横向输送链97升起，将托板送至纵向输送辊道98上，而后汽缸99带动连杆200、201返回，横向输送链97落下，在光电信号器的控制下，托板由纵向输送辊道98回到托板传送带21，如此重复使用，整个生产过程全部自动化，可以连续操作，连续生产，得到高品质的纤维水泥板。
通过养护室养护并经过脱托板的纤维水泥板37，可以直接进行边、面的精加工，最后涂装、包装成成品；也可以由小车48载着，沿轨道59经过摆渡车43进入高压蒸养室58进一步通过蒸养、干燥再进行上述后处理，再包装得到需要的产品。摆渡车47、41、的工作原理与托板横移机95的工作原理相同，纤维水泥板上的浅花纹可以由模头的模具的花纹直接得到，深花纹或图案可以在出模头及后处理工艺中得到。
本发明的光电及感应信号由集中的控制盘控制、反馈，使各部分工作误差小于0.1％。
后处理及包装可以采用现有技术的任何方法。
实施例8
图13为本发明的托板27的示意图，图14为采用本发明实施例1配方及相关设备制备的纤维水泥板的示意图，图14A、B为带有花纹的纤维水泥板的示意图，图C、D为采用有芯子的模头生产的空心纤维水泥板的断面图；图E、F、G、H、I、J、K为采用空心模头生产的实心纤维水泥板的断面图，上述图示的纤维水泥板都可以通过改变挤出机模头得到，因此采用本发明的设备及工艺，可以生产各种厚度、空心、实心、带有各种图案以及异型的纤维水泥板。