专利名称：高强晶体装饰石膏板及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料，具体地说是一种高强晶体装饰石膏板及其制备方法。
背景技术：
装饰石膏板特有的可塑性赋予细腻的表面质感，可以保证各种表面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，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，可广泛用于住宅、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。装饰石膏板属高孔隙结构，石膏能微溶于水，因此装饰石膏板是不防潮的，在潮湿的环境中，装饰石膏板的微孔大量吸收空气中的水分，在水的作用下产生“水膜锲入”作用，石膏晶体结构的微单元被逐渐分开，究其原因，根本问题在于半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙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，因吸水而膨胀溶析而发生变形。变形的装饰石膏板是没有实际应用价值的，因为变形的装饰石膏板根本上不能起到装饰美化的作用，并给人以压抑和不安全感。在行业标准 JC-T799/2007中表明，作为吊顶材料，主要是要求天花吊顶在悬挂的状态下能长期保持平直舒展美观，这就要求天花板在潮湿环境中不变形或保持极小的变形饶度。受潮饶度的大小是评判装饰石膏板的一项重要指标。此外，从理论上讲，石膏板的吸水率愈低，其水分渗入量愈多，水膜锲入作用愈弱，石膏晶体微单元被分开的可能性愈小。为了大幅度降低吸水率，采用物理、化学等多种方法对降低装饰石膏板的吸水率进行了研究。方法一效果较好的方法为采用松香乳剂做掺合料制成吸水率低于3%的防潮石膏板。因为松香的熔点仅为70°C，石膏板在干燥过程中松香开始溶解，并慢慢渗满石膏板的孔隙，将板面微孔严密封闭起来。但经测试，其受潮饶度仍然很大，究其原因主要是(1)掺合料破坏了石膏晶体的结合力和影响了装饰石膏板材的密实，导致板材强度降低；(2)在 2h内的吸水率低于3 %，但浸水24h后达到5 %，4 后达到7 %，168h达到16 %，数据表明， 此工艺不能根本上解决石膏自身的吸水问题，而只能延缓吸水的速度。方法二 外掺水泥掺合料，经激发成型，以硅酸盐掺入硫酸钙中做成的装饰石膏板称之为硅钙天花板，经测试，4 受潮扰度值为3. Omm以内，池吸水率为27%左右，随浸水时间的延长，吸水率逐渐上升，板材内部孔隙饱水量逐渐提高，单位面积重量不断增大，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。因此，装饰石膏板制备技术应从微观结构入手，以改善晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构，从而从根本上赋予材料具有良好的物理力学性能和耐环境应用性。在转晶增强技术上，突破单一的矿物掺合料改性技术，以晶体单元结构的本质改善为源，既获得良好的网络结构，又不破坏石膏基材料独特的多孔特性，使其充分发挥良好的环境功能性。内置防水技术，一方面防水体系的引入不致使水化反应的程度和速度，另一方面整个制品从内部毛细微孔到表面都存在硅-羟基憎水基团，从而具有良好的防潮性和抗变形性。
发明内容
本发明的目的是提供一种集改善晶体形貌、晶体大小、晶体分布、微孔结构的转晶技术，石膏基内置防水技术以及呈三维局部连续、二维整体分布的高强晶体装饰板材及其制备方法。本发明采用如下技术方案实现其发明目的的，所述高强晶体装饰石膏板由包括以下组分的材料制得半水硫酸钙、磷酸钙、铝酸钙中的一种或几种；矿物质；转晶剂；玻璃纤维以及复配胶液，各组分按重量比配合，其比例为半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙矿物质转晶剂玻璃纤维复配胶液=100 4 10 0. 02 0. 05 1. 2 1. 8 50 68 ；其中
1)半水硫酸钙为天然β-半水硫酸钙、脱硫β-半水硫酸钙及α-半水硫酸钙中的一种或者多种混合组分；
2)矿物质为硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣粉、石灰中的一种或多种；
3)转晶剂为硫酸铝、硫酸铝钾、柠檬酸钠、氯化钙中的一种或几种；
4)玻璃纤维无碱玻纤短切丝、玻纤网格布中的一种或两种，无碱玻纤短切丝长度为 18 22mm，玻纤网格布的规格为4X4mm IOXlOmm ；
5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和硅氧烷组成，各组分按重量比配合，其比例为H2O 聚乙烯醇苯丙乳液乙烯-醋酸乙烯共聚乳液硅氧烧=100 0.8 1.2 0.015 0.03 0. 015 0. 03 1. 5 2. 0。本发明还提供了一种高强晶体装饰石膏板制备方法，其特征在于按上述完成配料后，按以下生产步骤完成
1)半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙的物理指标检测及陈化需要根据标准用水量调整复配胶液用量，使其胶液用量与标准用水量一致，初凝时间为4 6分钟、终凝时间为10-22分钟、湿强度彡7. 0兆帕，陈化时间有效期为3 15天；
2)混合强制搅拌转晶剂在使用时与复配胶液混合作为整体水相介质、矿物质与半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙混合作为凝胶相、玻璃纤维作为增强相，计量搅拌顺序为水相介质一凝胶相一增强相，搅拌转速280 320转每分钟，搅拌时间1. 0 1. 5分钟；
3)浇注成型将其搅拌均勻的混合料通过浇注方式布浆于成型模具中，借助外力振实即可；
4)定型约18 22分钟后到达终凝即可脱模，制品整齐立放定型静置2小时，待其水化热充分释放；
5)干燥养护自然风干方式、干燥窑烘干方式的一种或两种，自然风干时间为3 7 天，干燥窑干燥温度为35 55°C、干燥时间为10 18小时；
6)表面处理制品规格及正面图案由成型模具产生，无需二次加工修饰，半成品经过干燥后，将其四边及背面打磨光滑，经金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印、UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，待表面凝固后，包装即可成为产品。
本发明的原料均从市场购买得到。在本申请中使用的表述方式“半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙”与“半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙”具有相同的含义，均表示所述物质可选自半水硫酸钙、磷酸钙及铝酸钙中的任一种、任两种或全部。例如，该表述方式包括了以下不同的组合方式 半水硫酸钙；磷酸钙；铝酸钙；半水硫酸钙和磷酸钙；半水硫酸钙和铝酸钙；磷酸钙和铝酸钙；以及半水硫酸钙、磷酸钙和铝酸钙的组合。另一方面，本发明还提供了一种高强晶体装饰石膏板，其中所述高强晶体装饰石膏板的转晶技术是以多元酸盐的阴离子[RCOOln和阳离子Na+、K+、Ca2+和/或Al3+组成的水相介质下，负吸附性极强的[RCOOln基团能同时与Na+、K+、Ca2+和/或Al3+吸附配位，形成一层由有机大分子吸附金属离子构成的网络状“缓冲薄膜”，进而阻碍结晶基元在该晶面上的结合，使各方向的生长速率接近平衡，使水化产物由纤维状转晶为六方短柱状，其晶体长径比8.0以下。另一方面，本发明还提供了一种高强晶体装饰石膏板，其中所述高强晶体装饰石膏板的增强技术及防潮内置防水技术是以复配胶液体系中[C2H40]n、[C2H3ACJn-[C2HJn分提供-[CH2-CHJn-均勻分布到晶体连续相内，填补CaSO4. 2H20孔隙；另一方面矿物质在液相水化下提供碱性环境，进而与硅氧烷R[H0Si0_]nR'形成稳定的Si-OH基团，与H2O和 CO2形成树脂网络填补微晶元间缝隙，其在宏观上表现出饶度值为2. Omm以下，吸水率小于 5.0%，其物理指标提高100 120%。本发明提供的高强晶体装饰石膏板因其良好的物理性能，标准规格产品满足机械化、规模化生产，通过呈三维分布的玻璃纤维短切丝以及二维分布的玻纤网格布的组合方式，高强晶体装饰石膏板规格可扩大3倍，造型衍生到镂空、缕花系列，其开孔率可达60% 以上，细腻的表面质感满足烤漆、UV镀膜、丝印烫金表面处理，丰富的集成应用设计，赋予产品不可比拟的装饰性及环保功能性。与普通硅钙板的微观结构相比，本发明的高强晶体装饰石膏板具有以下特点，如以下表1所示
表1 本发明高强晶体装饰石膏板与普通硅钙板的微观结构对比
高晶板系列硅钙板系列晶体形貌产物呈偏六方短柱状晶体呈针状或纤维状晶体大小晶体平均长度12.5μιη 晶体平均言径1.6μιη 长径比7.8晶体平均长度14.5μιη 晶体平均言径1.1 μιη 长径比13.2晶体分布偏六方板状晶体单元在横轴面相互交错叠合各簇之间存在空隙缺陷微孔结构高晶板微孔与晶体单元呈“远程分散， 近程有序”微孔与晶体单元呈无序分布，微孔与空隙并存
图1为本发明高强晶体装饰石膏板与普通硅钙板的微观结构对比。其中图1A-1D 是高晶板系列，图1E-1H是硅钙板系列。图IA和IE分别显示了晶体形貌；图IB和IF分别显示了晶体大小；图IC和IG分别显示了晶体分布；以及图ID和IH分别显示了微孔结构。 具体也可参见上表1。图2是本发明的工艺流程具体实施例方式下面结合实施例对发明作进一步说明。应当理解，以下实施例仅是为了说明本发明，而不是对本发明权利要求保护范围的限制。实施例1
1、配方组成(物质计量单位均为质量份)
(1)天然β-半水硫酸钙100份；
(2)硅酸盐水泥Ρ32.5 :4份；
(3)转晶剂硫酸铝钾+柠檬酸钠，各为0.02份；
(4)玻璃纤维短切丝长度在20mm的无碱玻璃纤维1.5份；
(5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例为100 1.0 0.015 0.03 1. 8提前配制，复配胶液的用量为55份。
2、生产制备工艺
(1)原材料预处理β-半水硫酸钙与矿物质按比例预混合后陈化3天制成混合粉体；
(2)混合强制搅拌转晶剂在使用时与复配胶液混合作为整体水相介质、矿物质与天然半水硫酸钙混合作为凝胶相、玻璃纤维作为增强相，计量搅拌顺序为水相介质一凝胶相一增强相，搅拌转速280转每分钟，搅拌时间1. 0分钟；
(3)浇注成型将其料浆通过浇注方式布浆于成型模具中借助外力振实即可；
(4)定型约18分钟后到达终凝即可脱模，制品整齐立放定型静置2小时，待其水化热充分释放；
(5)干燥养护自然风干方式、干燥窑烘干方式的一种或两种，自然风干时间为3天，也可以在干燥窑干燥温度为35°C、干燥时间为18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、烫金中的一种或几种表面处理方式，待其表面固化后包装为产品。
3、实施例1的测试结果
序功能性力学指标装饰性号指标结果指标结果指标结果1甲醛吸收率76%破坏荷载290N型号镂空2吸音系数0.63吸水率3.7%规格600X6003调湿系数0.57受潮饶度0.7 mm集成性优异实施例2 所用原料和用量如下述配方
1、配方组成(物质计量单位均为质量份)
(1)脱硫β-半水硫酸钙100份；
(2)硅酸盐水泥Ρ32.5、石灰各5份；
(3)转晶剂硫酸铝+氯化钙+柠檬酸钠，各为0.01份；
(4)玻璃纤维短切丝长度在20mm的无碱玻璃纤维1.2份；
(5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例为100 1.2 0.03 0.015 1. 5提前配制，复配胶液的用量为50份。
制备工艺的参数有所改变，别的都与实施例1相同，步骤(1)陈化15天，步骤(2)搅拌转速320转每分钟，搅拌时间1. 5分钟；步骤(4)定型约22分钟；步骤(5)自然风干时间为7天，也可以在干燥窑干燥温度为55°C、干燥时间为10小时。
实施例3 所用原料和用量如下述配方
1、配方组成(物质计量单位均为质量份)
(1)磷酸钙100份；
(2)粒化高炉矿渣粉、石灰各4份；
(3)转晶剂硫酸铝+硫酸铝钾+柠檬酸钠，各为0.015份；
(4)玻璃纤维短切丝长度在20mm的无碱玻璃纤维1.8份；
(5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按重量比例为100 0.8 0.02 0.02 2. 0提前配制，复配胶液的用量为68份。
制备工艺的参数有所改变，别的都与实施例1相同，步骤(1)陈化10天，步骤(2)搅拌转速300转每分钟，搅拌时间1. 5分钟；步骤(4)定型约20分钟；步骤(5)自然风干时间为5天，也可以在干燥窑干燥温度为45°C、干燥时间为15小时。
权利要求
1.一种高强晶体装饰石膏板，其特征在于所述高强晶体装饰石膏板由包括以下组分的材料制得半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙；矿物质；转晶剂；玻璃纤维以及复配胶液；各组分按重量比配合，其比例为半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙矿物质转晶剂玻璃纤维复配胶液=100 4 10 0. 02 0. 05 1. 2 1. 8 50 68 ；其中1)半水硫酸钙为天然β-半水硫酸钙、脱硫β-半水硫酸钙及α-半水硫酸钙中的一种或者多种混合组分；2)矿物质为硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣粉、石灰中的一种或多种；3)转晶剂为硫酸铝、硫酸铝钾、柠檬酸钠、氯化钙中的一种或几种；4)玻璃纤维无碱玻纤短切丝、玻纤网格布中的一种或两种，玻璃纤维短切丝纤维长度为18 22mm，玻纤网格布的规格为4X4mm IOXlOmm ；5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和硅氧烷组成，各组分按重量比配合，其比例为H2O 聚乙烯醇苯丙乳液乙烯-醋酸乙烯共聚乳液硅氧烧=100 0.8 1.2 0.015 0.03 0. 015 0. 03 1. 5 2. 0。
2.根据权利要求1的高强晶体装饰石膏板，其特征在于，所述制备高强晶体装饰石膏板的材料的配方组成按质量份为(1)天然β-半水硫酸钙100份；(2)硅酸盐水泥4份；(3)转晶剂硫酸铝钾+柠檬酸钠，各为0.02份；(4)玻璃纤维短切丝长度在18 20mm的无碱玻璃纤维1.5份；以及(5)复配胶液由H20、聚乙烯醇、苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、硅氧烷按比例为 100 1.0 0.015 0.03 1. 8提前配制，复配胶液的用量为55份。
3.根据权利要求1或2的高强晶体装饰石膏板，其特征在于所述高强晶体装饰石膏板的特征是1)多元酸盐的阴离子[RC00_]dn阳离子Na+、K+、Ca2+和/或Al3+组成的水相介质下， 负吸附性极强的[RC00_]n基团能同时与Na+、K+、Ca2+和/或Al3+吸附配位，形成一层由有机大分子吸附金属离子构成的网络状“缓冲薄膜”，进而阻碍结晶基元在该晶面上的结合， 使各方向的生长速率接近平衡，使水化产物由纤维状转晶为六方短柱状，其晶体长径比8. 0 以下；2)一方面，复配胶液体系中[C2H40]n、^H3AC]n-KH4] 组分提供-[CH2-CH2]n-均勻分布到晶体连续相内，填补CaSO4. 2H20孔隙；另一方面硅酸盐活性矿物在液相水化下提供碱性环境，进而与硅氧烷R[H0Si0_]nR'形成稳定的Si-OH基团，与H2O和CO2形成树脂网络填补微晶元间缝隙，由此在宏观上的饶度值为2. Omm以下，吸水率小于5. 0%，其物理指标提高100 120% ；以及3)通过呈三维分布的玻璃纤维短切丝以及二维分布的玻纤网格布的组合方式，高强晶体装饰石膏板规格可扩大3倍，造型衍生到镂空、缕花系列，其开孔率可达60 %以上，细腻的表面质感满足烤漆、UV镀膜、丝印烫金表面处理，丰富的集成应用设计，赋予产品不可比拟的装饰性及环保功能性。
4.制备权利要求1-3任一项的高强晶体装饰石膏板的方法，其特征在于按权利要求1完成配料后，按以下生产步骤完成1)半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙的物理指标检测及陈化需要根据标准用水量调整复配胶液用量，使其胶液用量与标准用水量一致，初凝时间为4 6分钟、终凝时间为10-22分钟、湿强度彡7. 0兆帕，陈化时间有效期为3 15天；2)混合强制搅拌转晶剂在使用时与复配胶液混合作为整体水相介质；半水硫酸钙、 磷酸钙和铝酸钙中的任一种或任意组合与矿物质混合作为凝胶相、玻璃纤维作为增强相， 计量搅拌顺序为水相介质一凝胶相一增强相，搅拌转速280 320转每分钟，搅拌时间 1. 0 1. 5分钟；3)浇注成型将其料浆通过浇注方式布浆于成型模具中借助外力振实即可；4)定型18 22分钟后到达终凝即可脱模，制品整齐立放定型静置2小时，待其水化热充分释放；5)干燥养护自然风干方式、干燥窑烘干方式的一种或两种，自然风干时间为3 7 天，干燥窑干燥温度为35 55°C、干燥时间为10 18小时；以及6)表面处理制品规格及正面图案由成型模具产生，无需二次加工修饰，半成品经过干燥后，将其四边及背面打磨光滑，经金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印、UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，待表面凝固后，包装即可成为产品。
全文摘要
本发明公开一种高强晶体装饰石膏板及制备方法，其组分为半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙、矿物质、转晶剂、玻璃纤维、复配胶液，重量比为β-半水硫酸钙和/或磷酸钙和/或铝酸钙∶矿物质∶转晶剂∶玻璃纤维∶复配胶液＝100∶4～10∶0.02～0.05∶1.2～1.8∶50～68。上述原料经原料处理、混合搅拌、浇注成型、养护干燥、表面处理制成呈六方短柱状的致密网络结构，经烤漆、UV镀膜、丝印烫金表面处理形成高强晶体装饰石膏板。本发明通过转晶及内置防水技术从微观结构改善晶体单元，在宏观上赋予材料优异的物理力学性能和应用稳定性能。
文档编号C04B28/14GK102408218SQ20111023233
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者韦华 申请人:韦华