CN102515678B - 一种藻钙复合材料及装饰板材和生产方法 - Google Patents
一种藻钙复合材料及装饰板材和生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于一种建材，特别涉及一种藻钙复合材料及装饰板材和生产方法。所述的藻钙复合材料包括由硅藻土和含钙无机类建材基体水化凝胶复合而成；所述的含钙无机类建材基体为：半水硫酸钙、磷酸钙、和铝酸钙中的一种或多种；优选各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：磷酸三丁酯=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；上述原材料经原料预处理、混合搅拌、灌注成型、养护干燥、表面处理制成装饰材料产品，充分激发复合新型材料优异的可塑性和环境协调性的同时，利用硅藻土多微孔性，赋予材料具有良好的调湿、吸附甲醛等有害气体和杀菌等环保功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种建材，特别涉及利用硅藻类材料晶体特有的微孔特性和硫酸钙（或磷酸钙、铝酸钙）晶体技术复合的一种藻钙复合材料及装饰板材和生产方法。
背景技术
硅藻土的主要成分是硅酸质，具有超纤维、多孔质等特性，在室内的湿度上升时，硅藻土的超微细孔能够自动吸收空气中的水份，将其储存起来，避免室内环境发霉、变质。如果室内空气中的水份减少、湿度下降，硅藻土壁材就能够将储存在超微细孔中的水份释放出来。其次，硅藻土应用研究和实验结果表明，硅藻土能起到除臭剂的作用，具有消除异味的功能，分解有害化学物质如甲醛、苯、氨、VOC等有害物质以及宠物体臭、吸烟、生活垃圾所产生的异味等，可有效保持室内清洁；第三，硅藻土对水分的吸收和释放能够产生瀑布效应，将水分子分解成正负离子，正负离子群，然后以水分子为载体，在空气中四处浮游，遇到过敏物质以及其他细菌、霉菌等有害物质，就能立即将其进行包围和隔离，并使正负离子群中性能最活跃的氢氧根离子与有害物质进行剧烈的化学反应，最后将它们彻底分解成水分子等无害物从而产生医疗效果，拥有杀菌能力。
含钙无机类建材基体如硫酸钙或磷酸钙、铝酸钙等的装饰板材特有的可塑性赋予细腻的表面质感，可以保证各种表面浮雕肌理纹饰的高度保真表现力的同时，其高孔隙率结构及稳定存在于基体内的结晶水，可满足装饰建材集轻质、吸音降噪、调湿、防火阻燃等功能特性。因此，已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板（代替墙面抹灰层）、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等。然而从目前主要的三类硫酸钙基装饰板材来看都存在一定的局限性。第一，纸面石膏板、纸面装饰石膏板大多做为整体造型，装饰效果差，因上下粘贴表面护面纸，仅保留了石膏基特有的轻质特性，其独特的吸音降噪、调湿、防火阻燃性能皆因此而下降甚至丧失；第二，石膏矿棉板以石膏、矿物纤维为原材料制成，部分低劣产品含有石棉，当石棉纤维进入空气后，可以对人体产生物理损伤和细胞毒性，已被国际致癌研究中心肯定为致癌物；第三，装饰石膏板、防潮石膏板、硅钙板生产波动性大、晶体微观结构松散，在潮湿的环境中，结晶体微孔大量吸收空气中的水分产生“水膜锲入”作用，晶体单元被逐渐分开、膨胀溶析而发生变形。采用松香乳剂做掺合料制成吸水率低于3%的防潮石膏板，以及外掺硅酸盐水泥水化制得的硅钙板随时间的延长，吸水率逐渐上升，板材内部孔隙饱水量逐渐提高，微观上表现出晶体结构破坏，宏观上呈现出强度损失、自重增大，导致其变形愈加显著。究其原因，根本问题在于半水石膏重新结晶形成的二水石膏晶网结构强度低，晶粒与晶粒之间的连接强度差。
综上，就目前的无机类（石膏板、矿棉板等）装饰板材从产品、产品技术、产品性能、产品应用缺乏连贯及整体性，主要表现为产品单一、技术瓶颈、性能两级分化、产品应用局限、装饰风格单调。如何保持无机类装饰板材类特有的可塑成型性，开发丰富的浮雕肌理、镂花格栅图案，复合晶体转晶技术及无机材料内置防水技术突破技术瓶颈、最大化实现材料力学性能、环保功能性并重，开发背景墙、玄关、隔断、吊顶、阳台系统集成装饰方案以从家居到公共建筑，成就性能优异、功能环保的空间格局，无机类复合新材料藻钙装饰板材应运而生。
专利文献公开的有关硅藻土与石膏基装饰建材的技术方案有：CN201502152U、CN201486076，其共同特点是以单一石膏基装饰板材为基面层，以硅藻泥为饰面层，即将其硅藻土壁材与石膏基装饰板材做涂敷形成，产品型号、规格、图案存在局限，技术上两者没有整合，工艺上因涂敷层而存在二次成型、成型周期长，同时因界面层潜在的膨胀溶析，产品性能耐候性低。以硅藻、石膏等无机类复合装饰建材微观结晶的转晶技术尚未见文献报道。
发明内容
本发明的目的是基于硅藻类材料特有的微孔特性以及含钙无机类建材的可塑性、衍生性满足产品力学性、装饰性、环保性、功能性的技术支撑，通过硅藻土的改性、含钙无机类建材基体的晶体的转晶、内置防水，从而提供新的藻钙复合装饰建材。
本发明技术方案之一为一种藻钙复合材料，所述的藻钙复合材料包括硅藻土和含钙无机类建材基体，由硅藻土和含钙无机类建材基体水化凝胶复合而成；所述的硅藻土与含钙无机类建材基体的重量比为 100：7.5～75；所述的含钙无机类建材基体为：半水硫酸钙、磷酸钙、和铝酸钙中的一种或多种。
所述的藻钙复合材料还含有增强纤维短切丝、水性胶溶液、化学改性剂；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
其中：水性胶溶液由可再分散乳胶粉、乙酸-醋酸乙烯的共聚乳液中的一种或两种组成；
化学改性剂由转晶体系、内置防水体系、消泡体系水溶液复配而成，其中柠檬酸钾、柠檬酸钠、硫酸铝、硫酸铝钾中的一种及多种形成转晶体系；氢氧硅烷、烷氧硅中的一种或两种形成内置防水体系；乳化硅油、磷酸三丁酯、十二水磺酸盐中的一种或者多种形成消泡体系；各组分及配比为：清水：转晶体系：防水体系：消泡体系=100：1.5～2.0：0.4～0.5：0.4～0.5。
所述的硅藻土为改性硅藻土；改性硅藻土是将硅藻土粉体经过粉磨使其粒度达到400～1000目，在温度为60～70℃条件下，掺加硅藻土粉体重量的3～5%的十八烷基胺和硅藻土粉体重量的1.5～2.5%的脂肪酸，进行表面化学包覆处理25～35分钟后充分冷却至25～30℃，经过60～80小时的陈化制成。
所述的含钙无机类建材基体为天然形成的粉料、或化学合成的粉料、或工业副产脱硫形成的粉料、或工业副产脱磷形成再经高温煅烧后的粉料中的一种或多种。
所述的粉料的白度≥75，标准用水量在65～70%，初凝时间≥6分钟，终凝时间≤22分钟，湿强≥3.0兆帕，陈化有效期为3～15天。
所述的增强纤维短切丝为玻璃纤维丝或丙烯增强纤维；纤维长度在18～20㎜。
所述的玻璃纤维丝或丙烯增强纤维为经0.8～1.2mol/l盐酸溶液浸泡25～35分钟去掉表面浸润剂后，得到的玻璃纤维丝或丙烯增强纤维。
本发明技术方案之二为一种藻钙复合装饰板材，含有如上所述的藻钙复合材料。
本发明技术方案之三为一种藻钙复合材料的生产方法，生产方法按如下步骤完成，采用如上所述的各组分组成：
（1）原材料预处理：含钙无机类建材基体，和硅藻土或改性硅藻土，按100：10～50预混合后在陈化仓中陈化3～15天制备混合粉体；
（2）混合料搅拌：水性胶溶液、化学改性剂单独准确计量后，再将其与计量准确的混合粉体和增强纤维短切丝缓慢混合，待其液相介质充分浸润粉料后强制搅拌，搅拌转速为280～400转/分，搅拌时间为15～32秒；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
（3）混合料浆，材料成型。
本发明技术方案之四为一种藻钙复合装饰板材的生产方法，复合装饰板材按如下步骤完成，采用如上所述的各组分组成：
（1）原材料预处理：含钙无机类建材基体，和硅藻土或改性硅藻土，按100：10～50预混合后在陈化仓中陈化3～15天制备混合粉体；
（2）混合料搅拌：水性胶溶液、化学改性剂单独准确计量后，再将其与计量准确的混合粉体和增强纤维短切丝缓慢混合，待其液相介质充分浸润粉料后强制搅拌，搅拌转速为280～400转/分，搅拌时间为15～32秒；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
（3）成型：混合料浆采用灌注方式成型，在成型线上待其水化凝胶硬化成板材型；
（4）脱模养护：按含钙无机类建材基体的水化特性确定脱模时间，脱模后静止2小时定型养护；
（5）干燥：采用自然干燥或者干燥窑烘干干燥方式中的一种或两种，自然干燥3～5天，干燥窑干燥温度为50～65℃，干燥10～12小时，当含水重量小于3.5%时成为半成品；
（6）表面处理：半成品经过干燥后打磨平整，表面光滑，按产品应用设计采用涂料、烤漆、UV镀膜、丝印、烫金或其他材质贴面中的一种或多种表面处理方式，待其表面固化后包装为产品。
本发明与现有产品及技术相比所具有如下优点：
（1）目前建材市场上的硅藻土装修材料主要有3大类：第一，是含有不纯物的自然干燥品，工艺简单，吸附功能性有限；第二，800℃窑烧制品；第三，加入各种添加剂近约1100℃窑烧制品。与此三类相比，藻钙复合装饰建材无需高温烧结，采用钙质基装饰板材以改性及转晶技术为技术支撑，以硅藻+钙质微孔、硅藻+钙质微晶单元为突破点，微观结构表现为晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构四方面，宏观上呈现出优异的力学性能、环保性能、功能性；
（2）目前含钙无机类装饰建材产品主要分3大类：第一，与纸面石膏板、纸面装饰石膏相比，产品规格、图案、产品应用设计丰富；第二，与石膏矿棉板相比，保留特有的轻质、吸音、降噪、防火阻燃的同时，一方面具有良好的装饰效果和力学性能，所用的硅藻土、硫酸钙粉都是国际卫生组织倡导的环保材料，对生活、工作环境具有显著的环保功能性；第三，与装饰石膏板、防潮石膏板、硅钙板相比，化学组分中因硅藻类物质而引入80%以上的二氧化硅，在分子结构中存在大量的硅羟基，具有显著表面活性和吸附性，技术上以转晶及内置防水，从藻钙复合材料整体呈：远程，硅藻和钙质微孔均匀分散；近程，硅藻和钙质微晶单元相互咬合为突破点，改善晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构四方面，从根本上使结晶单元由“纤维状”生长为“短柱状”、晶体长径比减小、晶体分布相互咬合、堆砌紧密、微孔分散有序的微观结构层面改善，宏观表现出良好的力学性能、抗变形性以及耐气候性。且同时有效扩大了主要原材料（不在单纯依赖建筑石膏粉作为原材料，而可使用到化学合成、工业副产等钙质类原料）的使用范围，增加了钙质原材料的选择多样性，从而增加了本技术的环保节能、低碳减排等社会效益贡献。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
本发明可以通过发明内容中说明的技术方案具体实施，通过下面的实施例对本发明进行进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。
以一种藻钙复合装饰板材的生产方法为实施例1：
1、配方组成（物质计量单位均为重量份）：
（1）天然β-半水硫酸钙（或磷酸钙、铝酸钙）100份；
（2）改性硅藻土：粒度400～1000目经粉磨的硅藻土粉体15份；
（3）增强纤维短切丝：长度在18～20㎜无碱玻璃纤维1.5份；
（4）水性胶溶液：重量浓度为1.0%的可分散乳胶粉水溶液62份；
（5）化学改性剂：5份，使用前复配，复配组成为：清水100份、柠檬酸钾0.8份、硫酸铝钾0.7份、烷氧硅0.5份、和磷酸三丁酯0.5份。
2、生产制备工艺：
（1）原材料预处理：β-半水硫酸钙（或磷酸钙、铝酸钙）、硅藻土按100：10～50预混合后在陈化仓中陈化3～15天制备混合粉体；
（2）混合料搅拌：水性胶溶液、化学改性剂单独准确计量后，再将其与计量准确的混合粉体和增强纤维短切丝缓慢混合，待其液相介质充分浸润粉料后强制搅拌，搅拌转速为280～400转/分，搅拌时间为15～32秒；
（3）成型：混合料浆采用灌注方式成型，在成型线上待其水化凝胶硬化成型；
（4）脱模养护：按硫酸钙质材料水化特性18～25分钟即可脱模，脱模后静止2小时定型养护；
（5）干燥：采用自然干燥或者干燥窑烘干干燥方式中的一种或两种，自然干燥3～5天，干燥窑干燥温度为50～65℃，干燥10～12小时，当含水率小于3.5（重量）%时成为半成品；
（6）表面处理：半成品经过干燥后打磨平整，表面光滑，按产品应用设计采用涂料、烤漆、UV镀膜、丝印、烫金或其他材质贴面中的一种或多种表面处理方式，待其表面固化后包装为产品。
3、测试结果：
Claims (9)
1.一种藻钙复合材料，其特征在于所述的藻钙复合材料包括硅藻土和含钙无机类建材基体，由硅藻土和含钙无机类建材基体水化凝胶复合而成；所述的硅藻土与含钙无机类建材基体的重量比为 100：7.5～75；所述的含钙无机类建材基体为：半水硫酸钙、磷酸钙、铝酸钙中的一种或多种；所述的藻钙复合材料还含有增强纤维短切丝、水性胶溶液和化学改性剂；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
其中：水性胶溶液由可再分散乳胶粉、乙酸-醋酸乙烯的共聚乳液中的一种或两种组成；
化学改性剂由转晶体系、内置防水体系、消泡体系水溶液复配而成，其中柠檬酸钾、柠檬酸钠、硫酸铝、硫酸铝钾中的一种及多种形成转晶体系；氢氧硅烷、烷氧硅中的一种或两种形成内置防水体系；乳化硅油、磷酸三丁酯、十二水磺酸盐中的一种或者多种形成消泡体系；各组分及配比为：清水：转晶体系：防水体系：消泡体系=100：1.5～2.0：0.4～0.5：0.4～0.5。
2.根据权利要求1所述的一种藻钙复合材料，其特征在于所述的硅藻土为改性硅藻土；改性硅藻土是将硅藻土粉体经过粉磨使其粒度达到400～1000目，在温度为60～70℃条件下，掺加硅藻土粉体重量的3～5%的十八烷基胺和硅藻土粉体重量的1.5～2.5%的脂肪酸，进行表面化学包覆处理25～35分钟后充分冷却至25～30℃，经过60～80小时的陈化制成。
3.根据权利要求1所述的一种藻钙复合材料，其特征在于所述的含钙无机类建材基体为天然形成的粉料、或化学合成的粉料、或工业副产脱硫形成的粉料、或工业副产脱磷形成再经高温煅烧后的粉料中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种藻钙复合材料，其特征在于所述的粉料的白度≥75，标准用水量在65～70%，初凝时间≥6分钟，终凝时间≤22分钟，湿强≥3.0兆帕，陈化有效期为3～15天。
5.根据权利要求1所述的一种藻钙复合材料，其特征在于所述的增强纤维短切丝为玻璃纤维丝或丙烯增强纤维；纤维长度在18～20㎜。
6.根据权利要求5所述的一种藻钙复合材料，其特征在于所述的玻璃纤维丝或丙烯增强纤维为经0.8～1.2mol/l盐酸溶液浸泡25～35分钟去掉表面浸润剂后，得到的玻璃纤维丝或丙烯增强纤维。
7.一种藻钙复合装饰板材，其特征在于含有权利要求1～6中任一项所述的藻钙复合材料。
8.一种藻钙复合材料的生产方法，其特征在于按如下步骤完成：
（1）原材料预处理：含钙无机类建材基体，和硅藻土或改性硅藻土，按100：10～50预混合后在陈化仓中陈化3～15天制备混合粉体；
（2）混合料搅拌：水性胶溶液、化学改性剂单独准确计量后，再将其与计量准确的混合粉体和增强纤维短切丝缓慢混合，待液相介质浸润粉料后强制搅拌，搅拌转速为280～400转/分，搅拌时间为15～32秒；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
（3）混合料浆，材料成型。
9.一种藻钙复合装饰板材的生产方法，其特征在于按如下步骤完成：
（1）原材料预处理：含钙无机类建材基体，和硅藻土或改性硅藻土，按100：10～50预混合后在陈化仓中陈化3～15天制备混合粉体；
（2）混合料搅拌：水性胶溶液、化学改性剂单独准确计量后，再将其与计量准确的混合粉体和增强纤维短切丝缓慢混合，待其液相介质浸润粉料后强制搅拌，搅拌转速为280～400转/分，搅拌时间为15～32秒；各组分按重量比配合，其比例为含钙无机类建材基体：硅藻土：增强纤维短切丝：水性胶溶液：化学改性剂=100：10～50：1.2～2.0：50～65：5～10；
（3）成型：混合料浆采用灌注方式成型，在成型线上待其水化凝胶硬化成板材型；
（4）脱模养护：按含钙无机类建材基体的水化特性确定脱模时间，脱模后静止2小时定型养护；
（5）干燥：采用自然干燥或者干燥窑烘干干燥方式中的一种或两种，自然干燥3～5天，干燥窑干燥温度为50～65℃，干燥10～12小时，当含水重量小于3.5%时成为半成品；
（6）表面处理：半成品经过干燥后打磨平整，表面光滑，按产品应用设计采用涂料、烤漆、UV镀膜、丝印、烫金或其他材质贴面中的一种或多种表面处理方式，待其表面固化后包装为产品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Free format text: FORMER OWNER: DAI YIJUN Effective date: 20121030 Owner name: HUBEI GREENS NEW BUILDING MATERIALS SCIENCE AND TE Free format text: FORMER OWNER: LIU GANG Effective date: 20121030 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| C53 | Correction of patent of invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Gang Inventor before: Liu Gang Inventor before: Dai Yijun |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 344000 FUZHOU, JIANGXI PROVINCE TO: 430200 WUHAN, HUBEI PROVINCE Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LIU GANG DAI YIJUN TO: LIU GANG |
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| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20121030 Address after: 430200 Hubei City, East Lake Province Development Zone, Wuhan University of Technology science and Technology Park, the headquarters of the national science and technology measurement space, room 3, room 404 Applicant after: Hubei Greens New Building Materials Science and Technology Co.,Ltd. Address before: 344000 No. 666, Linchuan Avenue, Fuzhou, Jiangxi Applicant before: Liu Gang Applicant before: Dai Yijun |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430223 Hubei City, East Lake Province, New Technology Development Zone, Optics Valley Road, No. 78, international garden, building 3, floor 8, layer Patentee after: Hubei gelinsen green materials Limited by Share Ltd Address before: 430200 Hubei City, East Lake Province Development Zone, Wuhan University of Technology science and Technology Park, the headquarters of the national science and technology measurement space, room 3, room 404 Patentee before: Hubei Greens New Building Materials Science and Technology Co.,Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Algal calcium composite material, decorative plate and production method Effective date of registration: 20220525 Granted publication date: 20121226 Pledgee: Ye Wei|Wen Yu|Hubei Ping An Intelligent Fire Engineering Co.,Ltd. Pledgor: HUBEI GREENS ENVIRONMENTAL MATERIALS CO.,LTD. Registration number: Y2022420000134 |