CN105130362A

CN105130362A - 一种调湿轻质硅酸钙板及其制造方法

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Publication number: CN105130362A
Application number: CN201510428184.6A
Authority: CN
Inventors: 汪涛涛
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2015-12-09

Abstract

一种调湿轻质硅酸钙板及其制造方法。所述硅酸钙板由下列按质量百分比计的原料组成：扣除水分质量计的轻质凝胶体5-45%、钙质材料3-18%、硅质材料20-45%、水泥10-40%、纤维素材料5-10%、无机质填料4-12%。本发明的制造方法是，预先制备轻质凝胶体，再将以上材料以常用的硅酸钙板制造工艺成型后，在压力容器内高温蒸汽养护而成。这种调湿轻质硅酸钙板密度在0.5-0.9g/cm³之间，具有调湿和除臭功能，工艺简单，生产效率好，成本低廉，用途广泛。

Description

一种调湿轻质硅酸钙板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种硅酸钙板，具体涉及一种调湿轻质硅酸钙板及其制造方法。

背景技术

硅酸钙板是以硅质材料、钙质材料和增强纤维为原料，以抄取法等工艺成型，再经高温蒸汽养护而成的一种绿色节能板材，由于其具有的不燃、防潮、轻质、耐候、抗震、尺寸稳定等优良特性，而被广泛用作建筑材料，一般用于隔墙、天花板等室内装饰。

目前，硅酸钙板密度一般在1.1g/cm³以上，如果进一步的降低重量到密度0.5-0.9g/cm³制成具有良好强度的轻质硅酸钙板，可带来运输、施工和加工的便利，隔热保温、吸音功能的大幅增强，更可带来吸收和排放空气中水蒸气能力显著增强。轻质硅酸钙板的孔隙率巨大，内部存在的大量超细微孔对空气中的湿气有选择吸附作用，能够根据室内空气相对湿度情况，在湿度高时吸收湿气，在湿度低时排出湿气，使室内湿度始终维持在令人舒适和健康的范围内，是会呼吸的板材。如果进一步优化轻质硅酸钙板的微孔结构，增强快速吸放湿能力，则成为一种调湿轻质硅酸钙板，还可有效吸附空气中的甲醛、异味气体等挥发性有机物，特别适用于高湿度和湿度变化剧烈地区的室内装饰，创造安全健康的室内环境。因此，轻质硅酸钙板尤其是调湿轻质硅酸钙板，是新型的绿色生态建材，符合建材发展潮流，开发势在必行。

中国现有的轻质硅酸钙板的制造方法中，都要以轻质填料如珍珠岩、微孔硬硅钙石、硅藻土等加入到配方中来降低硅酸钙板密度，但是成本或质量存在不足。如中国发明专利201010181995.8采用预先水热法制备硬硅钙石轻质填料，再将轻质填料与其余原料混合制板二次蒸压而成，其能耗、原料成本高，制造工艺较为复杂。中国发明专利201110462964.4中提到以闭孔珍珠岩轻质填料与增稠剂结合，提高制造过程中料浆均匀性，然而闭孔珍珠岩本身密度较高，要做到密度0.5-0.9g/cm³之间的轻质硅酸钙板，闭孔珍珠岩用量较大，会降低板材强度。中国发明专利201310352902中以纯度75%以上硅藻土来制备轻质硅酸钙板，然而高品位的硅藻土在我国资源较少，使用成本偏高。

中国专利和文献中，尚未见有调湿轻质硅酸钙板的报道。如何在保证硅酸钙板的强度的同时，降低硅酸钙板的密度，并且使其具有调湿功能，是当前本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的、高强度、高生产效率的、具备调湿功能的、密度0.5-0.9g/cm³的调湿轻质硅酸钙板。

为了达到上述目的，本发明提供一种调湿轻质硅酸钙板，其按质量百分比计的原料组成为：5-45%扣除水分质量计的轻质凝胶体、3-18%钙质材料、20-45%硅质材料、10-40%水泥、5-10%纤维素材料、4-12%无机质填料。

进一步地，所述的钙质材料为消石灰或生石灰，硅质材料为硅灰、石英砂、粉煤灰、炉渣、硅藻土中的一种或多种，纤维素材料为木质纤维、棉纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种，无机质填料为硅酸铝、硅灰石、沸石、膨胀蛭石中的一种或多种。

进一步地，所述的轻质凝胶体中含有按质量百分比计的原料组成：硅酸盐水溶液30-90%、硅质材料5-40%、钙质材料0-15%、无机质填料0-15%、分散剂0.01-1%、凝胶助剂0.01-1%。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的硅酸盐水溶液，为硅酸钠、硅酸钾、硅溶胶的水溶液中的一种或多种，模数在2.0-3.6之间。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的硅酸盐水溶液，其硅酸盐配制的质量百分比浓度为0.3-15%。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的硅质材料，可以是石英砂、硅灰、蛋白石、硅藻土、炉渣、磷渣中的一种或多种，比表面积500m²/kg以上。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的钙质材料，可以是生石灰、消石灰、半水石膏、脱硫石膏、铝酸钙中的一种或多种，比表面积350m²/kg以上。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的无机填料，可以是沸石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩中的一种或多种，平均粒径在20-500目之间。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的分散剂，为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸钙中的一种或多种。

进一步地，所述的轻质凝胶体中的凝胶助剂，可以是结冷胶、卡拉胶、琼脂、海藻酸盐、果胶中的一种或多种。

进一步地，所述的调湿轻质硅酸钙板，在温度23±0.5℃，相对湿度在35-75%之间变化时，3、6、12、24小时吸湿量分别大于15、20、29、35g/m²，24小时放湿量大于25g/m²。

进一步地，所述的调湿轻质硅酸钙板，密度范围在0.5-0.9g/cm³之间，且吸水率在60-120%之间。

本发明还提供了上述调湿轻质硅酸钙板的制造方法，具有如下步骤：

（1）制备轻质凝胶体：将硅酸盐溶解配制成水溶液，加入分散剂，再与轻质凝胶体配方中的硅质原料、无机填料、凝胶助剂经过充分混合后，保温在10-50℃的温度之间，用酸调节PH值到2-5，静置0.5-6小时形成溶胶，再以碱调节PH值至6以上，静置到形成固态凝胶，在50-80℃的温度条件下保温老化至少6小时，再将钙质原料加入凝胶中混合并造粒，继续在50-80℃之间保温老化至少6小时，得到所述轻质凝胶体；

（2）制浆：再将所得轻质凝胶体与调湿轻质硅酸钙板配方中的钙质材料、硅质材料、水泥、纤维素材料、无机质填料准确计量，在容器内与水混合制成浓度为4-18%的料浆；

（3）成形：上述料浆经抄取法等工艺成形制得硅酸钙板湿坯；

（4）养护：硅酸钙板湿坯在40-80℃下预养护6-12小时，再送入压力容器内，在180℃以上饱和水蒸汽中养护12-20小时；

（5）干燥：取出硅酸钙板烘干至水分10%以下，制成所述调湿轻质硅酸钙板。

进一步地，所述的调湿轻质硅酸钙板的制造方法中，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸、碳酸中的一种，碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。

进一步地，所述的调湿轻质硅酸钙板的制造方法中，所述轻质凝胶体经过造粒后，平均粒径在20-200目之间，干燥具有0.08-0.45g/cm³的堆积密度。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有如下优点。

1）本发明所述调湿轻质硅酸钙板工艺简单，生产效率高，成本低廉。本发明所述轻质凝胶体，是以溶胶凝胶法制备的二氧化硅凝胶，是一种轻质纳米多孔非晶材料，具有网络状的多孔骨架结构，使用的原料液体硅酸钠（水玻璃）、硅溶胶等廉价易得，用水大量稀释后制成的轻质凝胶，制成的二氧化硅凝胶绝干密度可达0.1g/cm³以下，低添加量下也可达到很好的硅酸钙板轻量化效果，制造过程简单，相比膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、硅藻土等传统轻质填料，原料成本和制造成本要低。

2）本发明所述调湿轻质硅酸钙板具有良好的物理性能。本发明所述轻质凝胶体中的二氧化硅凝胶是一种非晶硅质原料，具有反应活性，能与钙质材料在高温水蒸汽养护条件下生成雪硅酸钙石结晶体，使纤维素材料与硅酸钙产物之间结合更紧密，在降低硅酸钙板密度到0.5-0.9g/cm³时，强度、韧性、湿涨率、导热系数等各项物理指标均达到或超过行业标准，具体见实施例中检测数据。

3）本发明所述调湿轻质硅酸钙板具有良好的调湿和除臭功能。本发明所述轻质凝胶体的比表面积在200-1000m²/g之间，内部典型孔径在1-100纳米，通过凝胶助剂可以调节其中纳米孔径分布范围，对水蒸气有很强的吸附和排放作用，也可吸附甲醛、甲苯、二甲苯等挥发性有机物或生活异味化合物气体。用在硅酸钙板中有明显的湿度调节作用，可防止室内结露、翘曲变形，可有效避免细菌、寄生虫的繁殖，也能达到快速除臭的效果。

4）本发明所述调湿轻质硅酸钙板造型美观，应用范围广泛。具有很好的加工性，可以作为清水面板或涂装板使用，像木材一样容易切割和造型，也可以认为是一种人造无机木材。可广泛应用于住宅、商业场所的室内环境改善，医院、研究所等机构的空气除臭，仓库、博物馆、美术馆、橱柜、家具等具有收藏储存功能区域的湿度调节。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，实施例中用以下步骤制造调湿轻质硅酸钙板：

（1）制备轻质凝胶体：常温下将液体硅溶胶加入分散剂，用水稀释至6%，再与硅质材料、无机质填料、凝胶助剂在容器中搅拌均匀，加入硫酸的水溶液调节PH值到3，制成二氧化硅水溶胶的混合物，静置5小时，然后加入氢氧化钠水溶液调节PH值到6以上，静置形成二氧化硅水凝胶混合物，将凝胶混合物在70℃保温老化12小时，加入钙质材料投入造粒机，进行破碎造粒，最终制得平均粒径范围在40-200目之间的轻质凝胶体颗粒，再继续在70℃保温老化12小时后备用。轻质凝胶体配方如下表1:

表1轻质凝胶体配方表

（2）配料制浆：将上一步骤制得的轻质凝胶体，与经磨浆机松解的硫酸盐针叶木浆、石英砂、水泥、消石灰、硅灰石、云母、沸石等准确计量，在混浆机内加水均匀混合，料浆浓度控制在4-18%之间。实施例的原料配方如下表2：

表2实施例配方表

3）成形：将料浆送入抄取制板机制成硅酸钙板湿坯；

4）养护：将硅酸钙板湿坯在60℃下预养护8小时，再送入蒸压釜内，在180℃以上的饱和水蒸气中蒸压养护18小时后出蒸压釜；

5）干燥：将养护好的硅酸钙板在干燥机内干燥至水分10%以下，制得调湿轻质硅酸钙板。

实施例检测数据如下表3：

表3检测数据表。

由上表的检测数据可以看出，6个实施例所制得的硅酸钙板均有0.5-0.9g/cm³之间的低密度，而且有较好的抗折强度和湿涨率，吸水率高说明亲水且孔隙率高，同时吸放湿数据也表明这是一种调湿性能良好的轻质硅酸钙板。

Claims

1.一种调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，由下列按质量百分含量计的原料组成：扣除水分质量计的轻质凝胶体5-45%、钙质材料3-18%、硅质材料20-45%、水泥10-40%、纤维素材料5-10%、无机质填料4-12%，其中所述轻质凝胶体由下列按质量百分含量计的原料组成：硅酸盐水溶液30-90%、硅质材料5-40%、钙质材料0-15%、无机质填料0-15%、凝胶助剂0.01-1%、分散剂0.01-1%。

2.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述硅酸盐水溶液，为硅酸钠、硅酸钾、硅溶胶中的一种或多种，模数在2.0-3.6之间。

3.根据权利要求2所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述硅酸盐水溶液，其硅酸盐配制的质量百分比浓度为0.3-15%。

4.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造轻质凝胶体的硅质材料，可以是石英砂、硅灰、蛋白石、硅藻土、炉渣、磷渣中的一种或多种，比表面积500m²/kg以上。

5.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造轻质凝胶体的钙质材料，可以是生石灰、消石灰、半水石膏、脱硫石膏、铝酸钙中的一种或多种，比表面积350m²/kg以上。

6.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造轻质凝胶体的无机填料，可以是沸石、膨胀蛭石、膨胀珍珠岩中的一种或多种，平均粒径在20-500目之间。

7.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述凝胶助剂，可以是结冷胶、卡拉胶、琼脂、海藻酸盐、果胶中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、磷酸钙中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造调湿轻质硅酸钙板的硅质材料为硅灰、石英砂、粉煤灰、炉渣、硅藻土中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造调湿轻质硅酸钙板的钙质原料为消石灰或生石灰。

11.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述纤维素材料为木质纤维、棉纤维、麻纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种。

12.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，所述用来制造调湿轻质硅酸钙板的无机质填料为硅酸铝、硅灰石、沸石、膨胀蛭石中的一种或多种。

13.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，密度范围在0.5-0.9g/cm³之间，且吸水率在60-120%之间。

14.根据权利要求1所述的调湿轻质硅酸钙板，其特征在于，在温度23±0.5℃，相对湿度在35-75%之间变化时，3、6、12、24小时吸湿量分别大于15、20、29、35g/m²，24小时放湿量大于25g/m²。

15.一种调湿轻质硅酸钙板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4）养护：将硅酸钙板湿坯在40-80℃下预养护6-12小时，再送入压力容器内，在180℃以上饱和水蒸汽中养护12-20小时；

16.根据权利要求15所述的调湿轻质硅酸钙板制造方法，其特征在于，所述酸为盐酸、硫酸、碳酸、硝酸中的一种。

17.根据权利要求15所述的调湿轻质硅酸钙板制造方法，其特征在于，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种。

18.根据权利要求15所述的调湿轻质硅酸钙板制造方法，其特征在于，所述轻质凝胶体经造粒后，平均粒径在20-200目之间。

19.根据权利要求15所述的调湿轻质硅酸钙板制造方法，其特征在于，所述轻质凝胶体造粒后，干燥具有0.08-0.45g/cm³的堆积密度。