一种具有调节湿度功能的陶瓷砖及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑陶瓷产品的制备领域，具体涉及一种具有调节湿度功能的陶瓷砖及其生产方法。
【背景技术】
[0002]空气相对湿度是表示空气中水汽多少亦即干湿程度的物理量，是衡量室内环境的一项重要参数，它对人体健康、室内空气质量以及物品的存放都有重要意义，过高或者过低的湿度影响人体健康，对物品的保存、仪器的寿命等等具有严重的危害性；湿度由过高(低)至过低(高)交替变化时的危害更为严重。国家《空气质量标准》规定室内相对湿度标准值，夏季空调房间为40%?60%，冬季采暖房间为30%?60%。我国潮湿地区年平均相对湿度在70%?80%，有时高达95%?100%，北方干燥时期的相对湿度甚至可以达到10%以下。这些地区的建筑要达到室内环境的热舒适要求，就需要采取高效的方法解决相对湿度带来的室内环境质量问题。目前，按是否消耗人工能源可将湿度控制调节方法分为主动式方法和被动式方法。前者即空调技术，是20目前普遍采用的方法，要消耗大量电能，污染环境和破坏生态，引发“建筑室内综合症”等问题，不符合可持续发展战略。后者是利用可再生能源或材料的吸放湿特性来控制调节湿度，无需消耗任何人工能源，是一种生态性控制调节方法。
“调湿材料”，是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸放湿性能，感应所调空间空气温、湿度的变化，从而自动调节空气相对湿度的材料。日本在1980年至1987年期间，大约在近百项工程中使用了调湿材料，对文物及重要的美术书刊的保护与保管起了很大的作用。近几年日本的调湿材料研宄专利呈上升的趋势，主要
是无机调湿材料。日本国立产业综合技术研宄所前田雅喜将水玻璃和氢氧化铝与高岭土经800°C?1150°C共同烧结成型，制成具有湿度调节功能的铝基调湿材料JANIS公司利用海泡石、硅藻土、沸石和轻质混凝土的一种或几种和无机粘结剂为原料，经过成型干燥制成湿度控制材料。
[0003]国内对于调湿材料的研宄，多数选用沸石、硅藻土、水铝英石、玻璃质火山土、海泡石、酸性白土、活性炭、硅胶、白炭黑、活性氧化铝、氢氧化铝等材料作为吸湿主体，利用天然矿物的吸放湿性能达到调湿目的，但在调湿容量、调湿响应率等方面的性能还是不太理想。
[0004]目前市面上用于对于被动式绿色调湿材料的研宄及产品都尚未成熟。有机调湿材料虽然吸湿量大，吸湿速度快，但放湿量小，放湿速度慢；蒙脱土、硅藻土、海泡石等矿物具有天然的多孔和层状结构，作为湿度调节剂，湿容量较小；某些新型的调湿材料虽然调湿性能较好，但制造工艺复杂，生产成本太高等。因此，该项技术还有待改进。
【发明内容】
[0005]鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有调节湿度功能的陶瓷砖及其生产方法，旨在解决现有调湿陶瓷砖强度低的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:一种陶瓷砖，由底料层和面料层构成，面料层组分重量百分比为:刘家山粘土 8?21份、阳泉高岭土 7?17份、黑龙港粘土8?20份、娃藻页岩15?36份、輕石7?15份、销帆土 8?16份、凹凸棒石5?15份、改性剂0.3?1.5份、分散剂0.5?2.0份；所述底料层由烧成收缩系数与面料层之差的绝对值小于等于0.05的陶瓷低温粉料构成。
[0007]所述刘家山粘土、阳泉高岭土、黑龙港粘土的烧失量均大于10.5wt%。
[0008]所述刘家山粘土，化学重量百分组成为Si02:58.43%、A1203: 30.00%、Fe203:
0.31%、CaO:0.47%、MgO:0.42%、K20:0.12%、Na20:0.12%、灼减:10.64%。
[0009]所述阳泉高岭土，化学重量百分组成为Si02:58.53%、A1203: 27.24%、Fe203:
1.25%、Ti02:0.97%、CaO:0.40%、MgO:0.25%、K20:1.17%、Na20:0.21%、灼减:10.54%。
[0010]所述黑龙港粘土，化学重量百分组成为Si02:57.07%、A1203: 28.28%、Fe203:
1.61%、Ti02:1.04%、CaO:0.20%、MgO:0.24%、K20:0.50%、Na20:0.20%、灼减:12.03%。
[0011]所述娃藻页岩，密度为0.47g/cm3，比表面积100m2/g，孔隙集中于40-80纳米之间。
[0012]所述硅藻页岩，颗粒直径分布为20纳米以下:9%、21-40纳米:28%、40_80纳米:47%、80纳米以上:16%。
[0013]所述蛭石为膨胀蛭石，化学重量百分组成为Si02:42.13%, Al203: 18.07%、Fe203:8.06%、CaO:0.82%、MgO:26.74%、K20:7.24%，pH 值为 8.15。
[0014]所述销I凡土，密度为3.94g/cm3 ;所述凹凸棒石，密度为2.25 g/cm3。
[0015]所述改性剂，为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、乙醇胺、三乙醇胺、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合。
[0016]底料层的重量组分为:塑性高岭土 35-45份，钾纳长石30-40份，砂10_15份，玻璃粉2-5份，锂长石3-5份；增塑剂0.5-1.0份。
[0017]所述面料层和底料层的烧成收缩系数之差的绝对值小于等于0.05。
[0018]该陶瓷砖面料层含有高烧失塑性泥土与硅藻页岩、蛭石、铝矾土、凹凸棒石烧结后留下的可调湿的亚微米孔；该陶瓷砖经低温烧成，玻璃相未生成，没有堵住孔洞，并且由于各种原料之间膨胀系数不匹配，在亚微米吸湿孔上产生细小微裂纹，增强产品吸放湿能力。同时底料层使用与其烧成收缩系数基本一致的低温陶瓷粉料，保证制品强度。
[0019]上述陶瓷砖为利用原料之间膨胀系数的不匹配增加亚微米吸湿孔上的细小微裂纹，增强产品吸湿性能，可采取以下工艺制备:
(1)将刘家山粘土8?21份、阳泉高岭土 7?17份、黑龙港粘土 8?20份称量混合，加入分散剂0.5?2.0份湿法球磨，球磨后浆料细度为250目筛筛余0.5%?0.8%，烘干后过100目筛，其中，分散剂为陶瓷常用分散剂；
(2)过筛后的粉料加入改性剂0.3?1.5份，加水3-5%造粒，采用四角混料法混合均匀，其中，改性剂为十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、乙醇胺、三乙醇胺、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或几种混合；
(3)将娃藻页岩15?36份、輕石7?15份、销帆土8?16份，凹凸棒石5?15份称量混合，干法球磨，过筛使其颗粒级配为80目以下:10%、80目-100目:25%、100目-200目:35%、200 目以上:30% ；
(4)将改性后的粉料与硅藻页岩、蛭石、铝钒土、凹凸棒石混合料干法混合均匀制成面料；
(5)将塑性高岭土 35-45份，钾纳长石30-40份，砂10-15份，玻璃粉2_5份，锂长石3_5份；增塑剂0.5-1.0份经喷墨造粒后制成底料；
(6 )采用干压成型，将面料的底料分层布料后冲压成型后的坯体干燥后入窑烧成，烧成温度为 850-1050°C。
[0020]有益效果:
1、硅藻页岩是含有杂质的硅藻土受到来自地球内部核热能的作用逐渐演变进化形成的一种页岩类矿物，娃藻页岩中大部分是以晶体形式存在。娃藻页岩的密度为0.47g/cm3，比表面积在100m2/g左右，是娃藻土的4倍(吉林娃藻土、云南娃藻土比表面积为20-30m2/g)，吸附容积是硅藻土的5倍。
[0021]目前制备调湿材料常用的吉林硅藻土孔隙集中于4501-6000纳米之间，云南硅藻土空隙分布集中于1801-3000纳米之间，而硅藻页岩的孔隙集中于40-80纳米之间。人体最佳湿度是在45%-65%，根据摩根定律可以算出，最佳湿度对应的吸湿材料半径应为45-62纳米，硅藻页岩的孔径集中分布在40-80纳米左右，在调湿所需半径范围内，吸湿效果优于娃藻土。
[0022]2、刘家山粘土、阳泉高岭土、黑龙港粘土的烧失量均大于10.5%wt，且三种泥料的膨胀系数不匹配；除此之外，配方中的膨胀蛭石有独特的构造特性(层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物)和表面性质(灼烧时能急剧膨胀)，这几种矿物一起使用，在配方中可以起到增加亚微米吸湿孔上的细小微裂纹，增强产品吸湿性能。
[0023]3、将泥料混合过筛后加入十八烷基三甲基氯化铵、十二