CN104863278B - 无机憎水保温板及其制作设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机憎水保温板，包括板体，板体由数个憎水单元构成，憎水单元包括内核和将内核完全包裹的多层外壳，内核为多孔矿物，外壳至少包括水泥层和完全包裹在水泥层之内的硅酸钠层。本发明的多孔矿物用于形成单粒子多层壳结构的内核，因多孔矿物具备稳定的物理和化学性能，且具备较好的膨胀性能，常作为保温板的基材，符合作为内核的要求。外壳至少选择了水泥层，因水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀，具备防水性和加固的作用。外壳还至少选择了硅酸钠层，硅酸钠粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，可作为水泥层和多孔矿物之间的粘接层。

Description

无机憎水保温板及其制作设备及工艺

技术领域

本发明属于建筑材料的技术领域，具体涉及含有无机黏结剂反应产物的砂浆。

背景技术

为了实现建筑物的保温，需要在建筑物的外墙上安装保温板，现有的保温板材料可分为有机的和无机的，有机材料和无机材料在作为外墙保温板时，都存在一定的缺点：有机材料的阻燃性较差，无机材料的吸水率较高。于是本申请人想到了通过提高多孔矿物(一种无机材料)的憎水性，使其满足作为外墙无机保温板材料的要求。

在先的公开号为“CN 102448719B”名称为“由气相沉积涂覆法制备的憎水材料及其用途”的发明专利公开了提高多孔矿物憎水性的方法，在将多孔矿物进行改性之后，再将多孔矿物与其他物料一起进行混合，但是本申请人发现采用此种工艺加工出的保温板材料分布不均匀，使得现有的保温板的强度存在着一些问题：1、当经过水浸泡(特别是热水浸泡长时间)后，保温板无法达到浸泡前强度50％以上的要求，而经过水浸泡后的强度是评判保温板的一个重要指标。2、保温板的重量较重，即不能保证保温板在容重较小的情况下仍具有较高的强度，给外墙的施工和维护带来了一些困难。

发明内容

本发明提供一种无机憎水保温板，以解决保温板材料性能差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案:一种无机憎水保温板，包括板体，板体由数个憎水单元构成，憎水单元包括内核和将内核完全包裹的多层外壳，内核为多孔矿物，外壳至少包括水泥层和完全包裹在水泥层之内的硅酸钠层。

本发明的原理在于：本申请人发现，当组成保温板材料的粒子呈单粒子多层壳结构后(包括在内的内核和在外的外壳)，会大大地提高保温板的强度及憎水性，即使经过热水长时间的浸泡，也不会大大降低其强度；并且使得保温板在容重较小的情况下，也具备较高的强度。

究其原因，是因为保温板材料的粒子呈单粒子多层壳结构后，外壳将内核完全包裹住，并且外壳可起到一定的加固作用，如若粒子没有坚固的壳层，没有相应的结构来加固内核，对内核强度的要求很高，内核的密度就要很大，导致保温板在具备高强度的同时也具备高容重。而现在有了外壳加固，对内核的强度可以在一定程度上的降低，使得内核的密度减小，减少的那一部分强度由外壳来进行补充，从可使高强度的同时具备较低的容重。

多孔天然矿物(例如浮石、硅藻土、膨润土、沸石、膨胀珍珠岩和蛭石等)的资源在地球上很丰富。天然矿物的多孔性可以在特定自然环境下形成，或在特定人工条件下形成。例如，浮石可在如下情形下形成：当过热的高压熔岩猛烈地从火山喷发或遇水时，在减压下形成气泡并同时冷却而使气泡凝结时；硅藻土，也称矽藻土，是硅藻(一种硬壳藻类)的化石残留物；膨胀珍珠岩可在如下情形下形成：将珍珠岩原矿石加热到850-900℃，捕集于结构中的水迅速汽化，并导致该材料膨胀到其初始体积的很多倍，其中约90％的体积是所捕集的气泡。孔径可以改变，从纳米尺度(例如在沸石中)到微米尺度或甚至毫米尺度(在浮石、珍珠岩等中)。通常，这些多孔材料的密度远小于水。例如，膨胀珍珠岩的容积密度(bulkdensity)可以低至0.03g/cm3。其表面积变化范围是0.1m2/g到100m2/g。多孔天然矿物通常由多种无定形成分组成，例如二氧化硅、氧化铝、硅酸盐、铝酸盐、碳酸盐和其他金属氧化物；它们在高达1000℃的温度下保持物理和化学稳定。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、多孔矿物用于形成单粒子多层壳结构的内核，因多孔矿物具备稳定的物理和化学性能，且具备较好的膨胀性能，常作为保温板的基材，符合作为内核的要求。2、外壳至少选择了水泥层，因水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀，具备防水性和加固的作用。3、外壳还至少选择了硅酸钠层，硅酸钠粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好，可作为水泥层和多孔矿物之间的粘接层。

进一步，所述多孔矿物为膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩的以其良好的保温效能，超强的稳定性能很好的被市场接受并发挥其效应，而且应用范围广，具有普遍的实用性，尤其在耐火保温节能方面发挥优异的性能。细数优异性能，可以说数不胜数。不仅仅具有良好的环保性能，有广泛应用的经济和社会价值，施工极其便利、易于维修，撞击性能优于其它任何一种保温材料，抗湿热性能优良，而且还有较好的防火性能。其中耐久性与建筑物同寿命，彻底打破了有机物外墙保温材料平均使用寿命25年的界线。由于岩能无机保温材料系统是无机产品，永不老化。在正常使用条件下，大大地延长建筑物的使用寿命。其保温材料的使用年限与建筑物同寿命。

本发明还提供了一种无机憎水保温板制作设备，以解决在加工无机憎水保温板时，将多孔矿物与其他物料一起进行混合，导致保温板材料性能差的问题。

一种无机憎水保温板制作设备，包括物料混合装置，所述物料混合装置包括至少两个混合腔室，混合腔室之间相互独立，一混合腔室出料口与另一混合腔室的进料口连通，每个混合腔室内均设有加料口和喷嘴，加料口与喷嘴连通。

与现有技术相比，本无机憎水保温板制作设备的优点在于：1、物料混合装置有至少两个混合腔室，在每个腔室中，物料可分别与原料混合，将原料通过层状的形式完全包裹，从而使保温板材料的粒子形成单粒子多层壳结构，原料即为单粒子多层壳结构的内核，物料即为单粒子多层壳结构的多层外壳，即使保温板经过热水的长时间浸泡，水分也不易渗入保温板结构之中，保证了保温板的强度和性能。2、混合腔室内设有喷嘴，使得物料和原料的混合得更加均匀，并且可调节包覆在原料上每层物料的厚度，从而保证物料的比例和分布，从而可使原料强度减少的部分通过调节物料的厚度进行相应的补偿，使得保温板在同样的强度下具备较小的容重。

进一步，所述物料混合装置为滚筒混料机，滚筒混料机利用物料自重连续翻转进行混合，使得混合充分均匀。所述每个混合腔室内的喷嘴的数量至少为两个，使得物料的喷洒面较广。

进一步，还包括位于物料混合装置后的压板机和烘干装置，所述烘干装置包括内烘干装置和外烘干装置，内烘干装置为微波烘干机，外烘干装置为热风烘干机、冷风风干机或蒸汽烘干机。内烘干装置实现从内向外烘干原料和物料，外烘干装置实现从外向内烘干原料和物料，这样通过双向烘干使得烘干的时间较短且烘干的效果较好。其中，微波烘干机、热风烘干机、冷风风干机或蒸汽烘干机都是现有成熟烘干设备，便于取用。

进一步，还包括位于物料混合装置之前的改性反应器，该改性反应器用于混合前原料的改性。

进一步，还包括位于改性反应器之前的原料膨胀装置，原料膨胀装置包括顺次连接的预热炉、膨胀炉、旋风分离器、原料存储仓和辅料仓。原料膨胀装置用于将原料形成微珠。

一种采用上述的无机憎水保温板制作设备的工艺，包括以下步骤：

A、将欲混合的物料按物料的种类输送至不同的混合腔室内；

B、启动物料混合装置，将原料输入混合腔室的进料口内，物料输送至加料口，物料通过喷嘴雾化，原料分别在不同混合腔室内与不同的物料进行混合；

C、在混合时，每种物料以层状方式将原料完全包裹，形成以原料为中心的单粒子多层壳结构；

D、混合完毕之后的原料和物料从最后一个混合腔室排出。

进一步，在步骤D之后还包括以下步骤：

E、将经过物料混合装置的原料和物料通过压板机成型，形成保温板半成品；

F、将保温板半成品通过内烘干装置和外烘干装置烘干至保留1％－10％水分；

G、将保温板半成品放置3－10天，使1％－10％水分自然挥发，并强化形成保温板成品。

该工艺用于将原料和物料成型，并通过从内至外及从外之内双向进行烘干，至于烘干要保留一定的水分是因为物料中大多会有水泥，留有一定的水分是为了水泥的熟化。

进一步，在步骤A之前还包括以下步骤：

Ⅰ、将原料通过提升机输入至预热炉中，将辅料输送至入辅料仓中；

Ⅱ、将经过预热后的原料输入至膨胀炉中，使原料在膨胀炉中体积变大并上浮；

Ⅲ、将体积变大后的原料通过旋风分离器输送至原料存储仓中；

Ⅳ、将原料存储仓中的原料与辅料仓中的辅料输入至改性反应器进行改性；

Ⅴ、改性后的原料输入至物料混合装置中。

该工艺用于原料的膨化和加入辅料使原料进行改性，预热是为了去除原料中的水分，使其处于合适的湿度；膨胀炉是为了增大原料的体积，使原料颗粒悬浮于膨胀炉中，并通过旋风分离器分离不合格的原料颗粒，使合格的原料颗粒与辅料在改性反应器内进行改性。

进一步，由于在1000～1300℃高温条件下其体积迅速膨胀4～30倍，故统称为膨胀珍珠岩。膨胀珍珠岩的以其良好的保温效能，超强的稳定性能很好的被市场接受并发挥其效应，而且应用范围广，具有普遍的实用性，尤其在耐火保温节能方面发挥优异的性能，故所述原料为膨胀珍珠岩颗粒。

进一步，硅酸钠粘结力强、强度较高，耐酸性、耐热性好。水泥粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化，硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。故所述物料为硅酸钠溶液、水泥浆和憎水剂，硅酸钠溶液和水泥浆分别加入憎水剂后具备更好的憎水性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

图1是本发明无机憎水保温板制作设备实施例的结构示意图。

图2是本发明无机憎水保温板制作设备滚筒混料机实施例的结构示意图。

图3是本发明无机憎水保温板实施例的结构示意图。

具体实施方式

说明书附图中的附图标记包括：第一提升机1、预热炉2、膨胀炉3、旋风分离器4、原料存储仓5、辅料仓6、改性反应器7、第二提升机8、料仓9、滚筒混料机10、压板机11、烘干线12、混料仓13、喷嘴14、加料口15、改性膨胀珍珠岩16、硅酸钠层17、水泥层18。

如图1所示，本实施例中的一种无机憎水保温板制作设备，包括顺次连接的第一提升机1、预热炉2、膨胀炉3、旋风分离器4、原料存储仓5、辅料仓6、改性反应器7、第二提升机8、料仓9、滚筒混料机10、压板机11和烘干线12。原料为膨胀珍珠岩，辅料为硅酮橡胶，物料为硅酸钠溶液(水玻璃)、水泥浆和憎水剂。

改性反应器7可参考专利申请号为“62/131,803”的美国专利。

如图2所示，滚筒混料机10包括两个独立的混料仓13，混料仓13之间相互独立，混料仓13直线延伸，前一个混料仓13出料口与后一混料仓13的进料口连通，每个混料仓13内均设有加料口15和喷嘴14，加料口15与喷嘴14连通。每一个混料仓13的长度为2-10m，每个混料仓13内设有十个喷嘴14，每个喷嘴14均能使物料雾化，以保证原料在每一个混料仓13中充分的混合，更具体的来说，使原料在每一个混料仓13中都能从内到外的形成层状结构。

在烘干线12上采用了微波烘干机和热风烘干机，微波烘干机是从内向外烘干原料和物料，热风烘干机从外向内烘干原料和物料。其中，热风烘干机还可替换为冷风风干机或蒸汽烘干机。

无机憎水保温板制作工艺如下：

A、将膨胀珍珠岩通过第一提升机1输入至预热炉2中，温度和时间与原材料来源和含水量决定，在180-400度之间，时间与烘干温度成反比关系。将硅酮橡胶通过第二提升机8放置入辅料仓6中，将硅酸钠溶液(水玻璃)和憎水剂混合后输送至滚筒混料机10的前一个混料仓13的加料口15，将水泥浆和憎水剂输送至滚筒混料机10的后一个混料仓13的加料口15。

B、将经过预热后的膨胀珍珠岩输入至膨胀炉3中，使膨胀珍珠岩在膨胀炉3中体积变大并上浮。

C、将体积变大后的膨胀珍珠岩通过旋风分离器4输送至原料存储仓5中。

D、将原料存储仓5中的膨胀珍珠岩与辅料仓6中的辅料输入至改性反应器7进行改性。

E、将改性后的膨胀珍珠岩通过第二提升机8输送至料仓9中。

F、将料仓9中的膨胀珍珠岩输送至滚筒混料机10的前一个混料仓13中，硅酸钠溶液(水玻璃)和憎水剂通过喷嘴14均匀的喷出，使硅酸钠溶液(水玻璃)和憎水剂的计量可控，膨胀珍珠岩与硅酸钠溶液(水玻璃)和憎水剂充分地混合，并且涂覆的厚度可控，改性后的膨胀珍珠岩被硅酸钠完全的包裹，形成硅酸钠层17。

G、将包裹了硅酸钠的膨胀珍珠岩输送至滚筒混料机10的后一个混料仓13中，水泥浆和憎水剂通过喷嘴14均匀的喷出，使水泥浆和憎水剂的计量可控，膨胀珍珠岩与水泥浆和憎水剂充分地混合，并且涂覆的厚度可控，改性后的膨胀珍珠岩被水泥完全的包裹，形成水泥层18。

H、将混料后的膨胀珍珠岩从滚筒混料机10的后一个混料仓13的出料口排出输送至压板机11上使其成型，形成温板半成品；

I、将保温板半成品输送至烘干线12上，启动微波烘干机和热风烘干机，对保温板半成品烘干至保留5％水分；

J、将保温板半成品3－10天，使多余水分自然挥发，同时水泥强化，最后形成保温板成品。

如图3所示，上述保温板成品中的例子为单粒子多层壳结构，内核为单个的改性膨胀珍珠岩16，内核之外的一层为硅酸钠层17，硅酸钠层17之外为水泥层18。

改性膨胀珍珠岩16可膨胀至较大的体积，具体的大小为0.3-4mm，硅酸钠层17的厚度为1μ-0.3mm，水泥层18的厚度为1μ-0.2mm。

水泥层18将改性膨胀珍珠岩16完全包裹住，并且水泥层18可起到一定的加固作用，如若粒没有相应的结构来加固改性膨胀珍珠岩16，对改性膨胀珍珠岩16强度的要求很高，内核的密度就会很大，改性膨胀珍珠岩16就不能膨胀至较大的体积，导致保温板在具备高强度的同时也具备高容重。而现在有了水泥层18加固，对改性膨胀珍珠岩16的强度可以在一定程度上的降低，使得改性膨胀珍珠岩16的密度减小，改性膨胀珍珠岩16就可膨胀至较大的体积，减少的那一部分强度由水泥层18来进行补充，从可使高强度的同时具备较低的容重。硅酸钠层17能将水泥层18和改性膨胀珍珠岩16较好的结合在一起，并且也具备较好的强度和稳定的物理及化学性能。

采用本实施例设备和工艺的保温板(即保温板A)和其他市面保温板(即保温板B)相比，具有以下不同，详见下表：

	保温板A	保温板B
			抗压强度	0.45-0.55Mpa	0.2-0.3Mpa
憎水率	99％	60-70％
			密度	210-235	275-300
导热系数	0.060-0.065	0.068-0.072

故可以看出，采用本实施例设备和工艺的保温板具备很好的抗压强度，憎水性，较低密度和较低的导热系数，保温板的整体性能都有很大提升。

对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (3)

1.一种无机憎水保温板制作工艺，无机憎水保温板包括板体，其特征在于：

板体由数个憎水单元构成，憎水单元包括内核和将内核完全包裹的多层外壳，内核为多孔矿物，所述多孔矿物为膨胀珍珠岩，外壳至少包括水泥层和完全包裹在水泥层之内的硅酸钠层；

无机憎水保温板制作设备包括物料混合装置，所述物料混合装置包括至少两个混合腔室，混合腔室之间相互独立，一混合腔室出料口与另一混合腔室的进料口连通，每个混合腔室内均设有加料口和喷嘴，加料口与喷嘴连通，所述物料混合装置为滚筒混料机，所述每个混合腔室内的喷嘴的数量至少为两个；

包括以下步骤：

A、将欲混合的物料按物料的种类输送至不同的混合腔室内，其中，所述物料为硅酸钠溶液、水泥浆和憎水剂；

B、启动物料混合装置，将原料输入混合腔室的进料口内，物料输送至加料口，物料通过喷嘴雾化，原料分别在不同混合腔室内与不同的物料进行混合，其中，所述原料为膨胀珍珠岩；

C、在混合时，每种物料以层状方式将原料完全包裹，形成以原料为中心的单粒子多层壳结构；

D、混合完毕之后的原料和物料从最后一个混合腔室排出。

2.一种如权利要求1所述的无机憎水保温板制作工艺，其特征在于：

所述无机憎水保温板制作设备还包括位于物料混合装置后的压板机和烘干装置，所述烘干装置包括内烘干装置和外烘干装置，内烘干装置为微波烘干机，外烘干装置为热风烘干机、冷风风干机或蒸汽烘干机；

在步骤D之后还包括以下步骤：

E、将经过物料混合装置的原料和物料通过压板机成型，形成保温板半成品；

F、将保温板半成品通过内烘干装置和外烘干装置烘干至保留1%－10%水分；

G、将保温板半成品放置3－10天，使1%－10%水分自然挥发，并强化形成保温板成品。

3.一种如权利要求1或2所述的无机憎水保温板制作工艺，其特征在于：

所述无机憎水保温板制作设备还包括位于物料混合装置之前的改性反应器以及位于改性反应器之前的原料膨胀装置，原料膨胀装置包括顺次连接的预热炉、膨胀炉、旋风分离器、原料存储仓和辅料仓；

在步骤A之前还包括以下步骤：

Ⅰ、将原料通过提升机输入至预热炉中，将辅料输送至辅料仓中，所述辅料为硅酮橡胶；

Ⅱ、将经过预热后的原料输入至膨胀炉中，使原料在膨胀炉中体积变大并上浮；

Ⅲ、将体积变大后的原料通过旋风分离器输送至原料存储仓中；

Ⅳ、将原料存储仓中的原料与辅料仓中的辅料输入至改性反应器进行改性；

Ⅴ、改性后的原料输入至物料混合装置中。