CN111635184A - 负离子功能无机人造大理石板材及其微波养护制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负离子功能无机人造大理石板材及其微波养护制备工艺，本发明的负离子功能无机人造大理石板材由特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉和水组成，主要工艺步骤包括干料预混合、混合料混炼、板材成型、初凝、微波养护和粗料加工，本发明利用微波场来进行养护制备负离子无机人造大理石板材，达到加速水化过程、减少板材内外部温度差、降低热胀冷缩应力、提高负离子分散度等作用，所制无机人造大理石板材具备释放负离子功能，用其加工制成型材可让负离子功能持久且不会因为表面处理或脱落而损失，更适用于人居环境的室内外地面与墙面的装饰、艺术品设计。

Description

负离子功能无机人造大理石板材及其微波养护制备工艺
技术领域
本发明属于绿色环保建筑板材领域，具体涉及一种负离子功能无机人造大理石板材及其微波养护制备工艺。
背景技术
随着当今社会人们的生活条件不断提高，对居住和工作生活的环境也越来越看重。对于住房而言，人们除了对其最基本的居住功能有明确要求之外，对室内装修的美感以及舒适程度越来越重视。随之，建筑装修行业不断发展，建筑装饰材料越来越多的被使用并呈现了多样性趋势。经调查显示，大部分建筑材料和装饰材料，如人造板材、壁纸和涂料等，都会对室内空气造成污染，这是因为，源于这些装饰材料中的甲醛，苯，氨气和TVOC等，在施工过程中会大量挥发，即使装修完毕，仍长期向空气中释放，这些挥发的气体，有刺鼻的气味，且还会有致癌的作用，不但严重威胁施工者的健康，并对居住生活的人身健康造成一定程度危害。
因此，节能环保绿色装饰材料在建筑装饰领域的应用需求也越来越紧迫。相比于传统的建筑装饰材料，节能环保材料的特点主要表现在资源节约性特性和无毒无害材料的应用，以有效降低建筑材料对人的身体健康的侵害。其中，人造大理石材是近年发展起来的一种无污染且环保的产品，其在装饰装修中应用非常广泛，常见有酒店的地面、墙面，家居的窗台板、洗手台面板和局部造型墙面等。
近年来，随着功能材料的开发，功能性人造大理石材也开始出现，这使建筑装饰领域不但能够做到装饰材料的节能绿色环保，更能实现其特定功能化。尤其若让无机人造大理石板材具有释放负离子功能，且功能持久，不会因为表面处理或脱落而损失，那么它将很适用于人居环境的室内外地面与墙面的装饰，满足人们在改善空气、洁净环境、对人体身心有益等方面的功能化需求。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种负离子功能无机人造大理石板材及其微波养护制备工艺，既能提高板材生产效率，节约成本，又使无机人造大理石板材具备持久释放负离子功能，更适用于人居环境的室内外地面与墙面的装饰，满足人们在改善空气、洁净环境、对人体身心有益等方面的功能化需求。
本发明通过以下技术方案实现：
一种负离子功能无机人造大理石板材，所述负离子功能无机人造大理石板材按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料25～32份，混合砂料58～72份，细石粉3.5～9份，水7～16份。
作为技术方案的优选，所述特制负离子胶凝材料为将26～29份白硅酸盐水泥和/或复合硅酸盐水泥与0.05～0.15份减水剂、0.5～2份负离子粉均匀混合调配而成。
作为技术方案的优选，所述混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，所述细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
作为技术方案的优选，所述减水剂为聚羧酸减水剂和/或磺化三聚氰胺减水剂；所述负离子粉为电气石型负离子粉、白色负离子粉、水溶性负离子粉、稀土合成型负离子粉、锗石型负离子粉中的一种或多种的组合。
一种如上所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于搅拌混合器内进行搅拌混合，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入湿混炼器中，分批加入水，进行搅拌混炼5～10分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置60～180分钟进行密封初凝养护，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护60～120分钟(总微波养护时间)，再进行自然养护3～5天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
作为技术方案的优选，所述微波养护所使用的微波，其功率为10～1500W，频率为433～2450±50MHz；所述微波的输出方式包括连续波和脉冲波的单独一种或其组合方式。
作为技术方案的优选，所述微波养护时间包括等间断式或非等间断式的微波养护过程，为微波持续作用时间和微波间断时间的总和。
作为技术方案的优选，微波养护过程中最高温度不超过80℃。
作为技术方案的进一步优选，微波养护的温度控制为60±5℃。
本发明的自然养护方式，是指在正常自然室温下静置锁水密封养护。
本发明的原理：
本发明利用微波场来进行养护制备负离子无机人造大理石板材，其主要原理是利用微波场分子极矩生产热效应来影响无机人造大理石制备过程中发生的水化反应、晶体交联生长、抑制微孔汇聚、晶体填充生长、抵制过速热膨胀与冷收缩，来达到在相适应混合砂料集配条件下水化发生更完全，晶体交联更快速充分，快速固化抵制微孔汇聚，使得快速生成的新晶体在固定微孔填充密实，保持内外环境稳定的温度差使得块体内各类物质拟同速膨胀或拟同速收缩。主要包括以下7点：
(1)混合砂料级配调控为水化反应以及形成晶体交联提供适合的反应界面和反应空间，在确保分子水有自由输送通道的同时也避免产生过大的空穴；
(2)微波场条件下水分子运动更活跃，能加速水分子更快速到达反应位点发生水化反应；
(3)微波场热效应作用深度和作用速度高于传统导热过程，可以使得物料各部位温度更均一，因此为板料内外部环境提供更合适的稳定温度条件，降低了板料内外部温度差；
(4)微波场作用对象主要是水和胶凝材料，使其发生水化反应并引发晶体交联与晶体生长，但微波对其它物料不起作用，因此水与胶凝材料进行水化反应所释放的水化热，可以由占了大多数组成的其它物料进行吸收转移，有利于物料内部外环境温度的同步升高或降低；
(5)无机人造大理石在传统热传导作用下板料内外部环境温差大，易导致内外部因受热胀冷缩应力影响而引起过多的微裂缝，造成强度下降，而采取降低内外部环境温差的方式可以促进块体物料内各类物质拟同速膨胀或拟同速收缩，部分消除热胀冷缩应力的影响而降低微裂缝的产生，从而避免板材强度下降；
(6)无机人造大理石固化养护的快慢主要取决于水化反应的速度和充分程度，以及因热胀冷缩应力产生微裂缝造成强度损失的程度；
(7)通过上述机制能将可激发释放负离子的活性物——负离子粉更好地固定在板材中且内外各部分布更均匀，因而使其具有可持续释放负离子的作用，同时也不会因为表面破损而造成负离子释放下降。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明利用微波场来进行养护制备负离子无机人造大理石板材，可以使得物料各部位温度更均一，降低了板料内外部温度差，促进板料内各类物质拟同速膨胀或拟同速收缩，消除或部分消除热胀冷缩应力的影响而避免或降低微裂缝的产生，从而避免板材强度下降。
(2)本发明将白硅酸盐水泥和/或复合硅酸盐水泥与减水剂、负离子粉调配得到特制负离子胶凝材料，然后以特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉和水为原料，经过干料预混合、混合料混炼、板材成型、初凝、微波养护和粗料加工工艺，使得负离子粉更好地固定在板材中且内外各部分布更均匀，提高负离子分散度，使得所制无机人造大理石板材具备释放负离子功能，其负离子功能持久且不会因为表面处理或脱落而损失，因而使其更适用于人居环境的室内外地面与墙面的装饰、艺术品设计等，同时满足人们对无机人造大理石能在改善空气、洁净环境、对人体身心有益等方面的功能化需求。
(3)本发明利用微波场来进行养护制备负离子无机人造大理石板材，所用的微波功率为10～1500W，微波功率越高微波连续作用的时间越短；所用的微波频率为433～2450±50MHz，该频率的微波热效应作用深度深、作用速度快，在适合的混合砂粒级配条件下，达到加速水化过程、减少板材内外部温度差、降低热胀冷缩应力、提高负离子分散度等作用。
(4)本发明利用微波场来进行养护制备负离子无机人造大理石板材，既能提高板材生产效率，节约成本，又使无机人造大理石板材具备持久释放负离子功能，达到抵制和杀灭病菌，祛除异味，净化空气，促进人体新陈代谢，提高人体免疫能力和增强人体机能的目的。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但不限于本发明的保护范围。
实施例1
一种负离子功能无机人造大理石板材，其按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料30份，混合砂料65份，细石粉6.5份，水12份。
所用特制负离子胶凝材料为将27.5份白硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥与0.1份减水剂、1.5份负离子粉均匀混合调配而成。
所用混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
所用减水剂为聚羧酸减水剂和磺化三聚氰胺减水剂，负离子粉为电气石型负离子粉。
其微波养护制备工艺，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于360°旋转滚筒式搅拌混合器内进行搅拌混合，搅拌旋转速度为200转/分钟，时间为20分钟，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入卧式湿混炼器中，分批加入水并计时，以400转/分钟的速度搅拌混炼7分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置进行密封初凝养护，计时从步骤(2)加入第一批水开始，初凝时间如表1所示，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护，具体的微波养护时间过程和微波功率如表1所示，微波的频率为915±50MHz，微波的输出方式为脉冲波，微波养护的温度控制为60±5℃，微波养护结束后再进行自然养护4天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
实施例2
一种负离子功能无机人造大理石板材，其按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料28份，混合砂料60份，细石粉5份，水10份。
所用特制负离子胶凝材料为将28份白硅酸盐水泥与0.12份减水剂、1.2份负离子粉均匀混合调配而成。
所用混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
所用减水剂为聚羧酸减水剂，负离子粉为稀土合成型负离子粉和锗石型负离子粉的组合物。
其微波养护制备工艺，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于360°旋转滚筒式搅拌混合器内进行搅拌混合，搅拌旋转速度为250转/分钟，时间为15分钟，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入卧式湿混炼器中，分批加入水并计时，以300转/分钟的速度搅拌混炼8分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置进行密封初凝养护，计时从步骤(2)加入第一批水开始，初凝时间如表1所示，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护，具体的微波养护时间过程和微波功率如表1所示，微波的频率为433±50MHz，微波的输出方式为连续波，微波养护的温度控制为60±5℃，微波养护结束后再进行自然养护4天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
实施例3
一种负离子功能无机人造大理石板材，其按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料32份，混合砂料58份，细石粉3.5份，水7份。
所用特制负离子胶凝材料为将29份复合硅酸盐水泥与0.15份减水剂、2份负离子粉均匀混合调配而成。
所用混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
所用减水剂为磺化三聚氰胺减水剂，负离子粉为电气石型负离子粉、白色负离子粉、水溶性负离子粉和稀土合成型负离子粉的组合物。
其微波养护制备工艺，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于360°旋转滚筒式搅拌混合器内进行搅拌混合，搅拌旋转速度为300转/分钟，时间为5分钟，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入卧式湿混炼器中，分批加入水并计时，以500转/分钟的速度搅拌混炼5分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置进行密封初凝养护，计时从步骤(2)加入第一批水开始，初凝时间如表1所示，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护，具体的微波养护时间过程和微波功率如表1所示，微波的频率为2450±50MHz，微波的输出方式为连续波和脉冲波的组合方式，微波养护的温度控制为60±5℃，微波养护结束后再进行自然养护5天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
实施例4
一种负离子功能无机人造大理石板材，其按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料25份，混合砂料72份，细石粉9份，水16份。
所用特制负离子胶凝材料为将26份复合硅酸盐水泥与0.05份减水剂、0.5份负离子粉均匀混合调配而成。
所用混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
所用减水剂为聚羧酸减水剂，负离子粉为电气石型负离子粉、白色负离子粉、水溶性负离子粉、稀土合成型负离子粉和锗石型负离子粉的组合物。
其微波养护制备工艺，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于360°旋转滚筒式搅拌混合器内进行搅拌混合，搅拌旋转速度为100转/分钟，时间为30分钟，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入卧式湿混炼器中，分批加入水并计时，以200转/分钟的速度搅拌混炼10分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置进行密封初凝养护，计时从步骤(2)加入第一批水开始，初凝时间如表1所示，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护，具体的微波养护时间过程和微波功率如表1所示，微波的频率为433±50MHz，微波的输出方式为连续波和脉冲波的组合方式，控制微波养护过程中最高温度不超过80℃，微波养护结束后再进行自然养护3天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
表1养护机制、微波养护时间控制和微波功率表
Figure BDA0002464309590000071
注：DX代表自加水混料到开始进行微波养护前的初凝时间，单位分钟；Mp1000X代表设定1000W微波功率持续作用时间，Mp1500X代表设定1500W微波功率持续作用时间，单位分钟；IX代表微波间断时间，单位分钟。

Claims (9)

1.一种负离子功能无机人造大理石板材，其特征在于，所述负离子功能无机人造大理石板材按照质量份数的配方组成为：特制负离子胶凝材料25～32份，混合砂料58～72份，细石粉3.5～9份，水7～16份。
2.根据权利要求1所述的负离子功能无机人造大理石板材，其特征在于，所述特制负离子胶凝材料为将26～29份白硅酸盐水泥和/或复合硅酸盐水泥与0.05～0.15份减水剂、0.5～2份负离子粉均匀混合调配而成。
3.根据权利要求1所述的负离子功能无机人造大理石板材，其特征在于，所述混合砂料为40～90目不同级配的重质碳酸钙砂料，所述细石粉为600～800目重质碳酸钙石粉。
4.根据权利要求2所述的负离子功能无机人造大理石板材，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂和/或磺化三聚氰胺减水剂；所述负离子粉为电气石型负离子粉、白色负离子粉、水溶性负离子粉、稀土合成型负离子粉、锗石型负离子粉中的一种或多种的组合。
5.一种如权利要求1～4任一所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)干料预混合：将特制负离子胶凝材料、混合砂料、细石粉置于搅拌混合器内进行搅拌混合，得到预混合料；
(2)混合料混炼：将预混合料转移入湿混炼器中，分批加入水，进行搅拌混炼5～10分钟，得到可塑混合胚料；
(3)板材成型：将可塑混合胚料转移至模具中，使用真空振动压机进行真空压制，得到板状成型体；
(4)初凝：将带板状成型体的模具放置60～180分钟进行密封初凝养护，初凝养护完成后脱模，得到负离子无机人造大理石初凝体；
(5)微波养护：将负离子无机人造大理石初凝体在微波场作用下进行微波养护60～120分钟，再进行自然养护3～5天，得到负离子无机人造大理石板粗料；
(6)粗料加工：将负离子无机人造大理石板粗料进行切割打磨抛光，得到负离子功能无机人造大理石板材成品。
6.根据权利要求5所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，其特征在于，所述微波养护所使用的微波，其功率为10～1500W，频率为433～2450±50MHz；所述微波的输出方式包括连续波和脉冲波的单独一种或其组合方式。
7.根据权利要求5所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，其特征在于，所述微波养护时间为微波持续作用时间和微波间断时间的总和。
8.根据权利要求5所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，其特征在于，微波养护过程中最高温度不超过80℃。
9.根据权利要求8所述的负离子功能无机人造大理石板材的微波养护制备工艺，其特征在于，微波养护的温度控制为60±5℃。
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