專利名稱：相變自調溫外墻保溫飾面磚及其制作方法
技術領域：
本發明屬于建筑物墻體保溫材料技術領域，是一種相變自調溫外墻保溫飾面磚及
其制作方法。
背景技術：
隨著科學技術的不斷發展，人們對房屋建筑保溫墻體的節能效果提出了更高的要 求，加之現代建筑向高層發展，要求所用圍護結構為輕質材料。在現有技術中，通常采用的 外墻復合保溫的方法是在墻體外壁涂復或粘貼聚苯乙烯絕熱保溫層，再加鋼絲網、保溫釘， 再做加強層、抗裂層，最后做飾面層，這種做法不僅工藝復雜，工期長，造價高，而且飾面單 調、容易開裂。在外墻體的裝飾中，使用較多的是瓷磚或馬賽克，但這些產品僅具有單一的 裝飾功能，不具有保溫功效，因而達不到節能效果，而且其自重較大，在風壓作用下容易脫 落，很不安全，直接影響建筑物的美觀，因此，不適于高層建筑的外墻體使用。其次，現有技 術中的復合飾面層中使用的材料多為有機物料，不利于環保。另外，在建筑節能方面，主要 集中在建筑墻體的蓄熱和隔熱技術上。現階段一般采用導熱系數小的聚苯板、聚氨酯板或 摻加聚苯顆粒的保溫漿料作為外墻保溫隔熱材料，以降低外界環境對室內溫度的影響。用 這些保溫材料制作的墻體保溫層，雖然具有一定的保溫性能，能阻隔一部分熱能的傳遞，但 隔熱性能較差，不能實現熱能的吸收、儲存和釋放。目前，比較新的墻體保溫隔熱做法也有 采用相變材料作為保溫系統主要節能材料或輔助節能材料。相變材料的潛熱通常能夠達到 170J/g甚至更高，這一特性對于室內的氣溫穩定有著重要的作用，而儲存等量熱能則需要 190倍于相變材料質量的普通建材。但在復合相變保溫層的制作中，傳統的相變材料通常采 用以骨膠系材料為主的封裝技術，由于存在封閉不嚴，成膜性能差，強度低，溫度稍高易融 化，容易出現滲漏，工作穩定性差，調溫性能喪失，達不到封閉狀態等諸多缺陷，嚴重影響相 變材料的使用效果和使用壽命。截止目前，市場上還沒有用相變材料制作的具有自調溫功 能的外墻保溫磚，其主要原因是封裝技術還沒有得到較為理想的解決，并由此制約著相變 材料在建筑領域的推廣應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種具有良好的蓄熱特性及自調溫功能，能有效地改善室內 溫度環境，且具有保溫隔熱、防火阻燃、輕質、抗壓強度高、節能效果顯著等特點的相變自調 溫外墻保溫飾面磚及其制作方法。 實現本發明的目的所采取的技術方案是該外墻保溫飾面磚該保溫飾面磚是由相 變保溫層和無機飾面層壓制成型為一體結構，其中無機飾面層是由以下重量份配比的原 料制成，石英砂40 50份、碳酸鈣8 15份、氧化鈣8 15份、水泥8 15份、氧化硅
3 5份；相變保溫層是由下列按重量份配比的原料混合壓制而成果殼型膨脹珍珠巖保溫
骨料220 260份、相變調溫骨料35 45份、水泥170 190份；所述相變調溫骨料是由 相變芯料和封裝殼料制成，相變芯料與封裝殼料的配比按重量比為相變芯料封裝殼料=2-4 : 1 1.5，其中，相變芯料是由以下重量份配比的原料配制而成石蠟或飽和脂肪 酸55 60份、膨脹珍珠巖微粒30 35份和硅石燒結料或爐渣料5 15份；封裝殼料是 由按重量份配比的硫酸鋁40 45份、硅酸鈉50 55份和乳化劑3 5份混合制成；
所述乳化劑采用KH系列硅烷偶聯劑。 所述硅石燒結料是由石英巖、石英砂、石英砂巖、脈石英和交代硅質角巖其中任意 一種硅石礦燒結制成。 所述膨脹珍珠巖微粒、硅石燒結料和爐渣料的粒徑均為0. 5 lmm。 所述果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料采用在先獲得專利權的保溫骨料，其專利號為
200510107219.2 本發明的相變自調溫外墻保溫飾面磚的制作方法按下述步驟進行
(1)制備硅石燒結料 a)取硅石礦置入燒結爐內進行燒結，燒結溫度為1100 1200°C ，保溫1 2小時， 燒結成多孔體狀的燒結料，然后在常溫下冷卻，粉碎過篩，制成粒度為0. 5 lmm的多孔體 硅石燒結微粒料備用； b)取爐渣料，將其粉碎過篩，制成粒度為0. 5 lmm的爐渣微粒料備用；
(2)制備相變芯料按所述配比取石蠟或飽和脂肪酸、粒度為0. 5 lmm的膨脹珍 珠巖微粒和制備的多孔體硅礦石燒結微粒料或多孔體硅質爐渣微粒料，先將石蠟置于攪拌 機內加熱乳化，加熱溫度為60 8(TC，然后按所述配比加入膨脹珍珠巖微粒和制備的多孔 體硅石燒結微粒料或爐渣微粒料，充分攪拌均勻后，再送至烘干設備中進行低溫烘干，烘干 溫度為45 5(TC，烘干時間2 3小時，制成相變芯料備用； (3)制備封裝殼料按所述配比分別取硫酸鋁、硅酸鈉和乳化劑，置入反應釜內進 行加熱，加熱溫度控制在80 IO(TC，并混合攪拌均勻后，制成漿狀封裝殼料備用；
(4)制備相變調溫骨料按所述配比取制備的相變芯料與漿狀封裝殼料置入攪拌 機內進行混合攪拌，使漿狀封裝殼料均勻的裹敷在相變芯料表面，然后取出并置入烘干爐 內，在35 45t:低溫條件下烘干，封裝殼料在相變芯料外部形成一層硬殼，制成相變調溫 骨料備用； (5)制備相變保溫層濕料按所述配比取相變保溫層原料，包括果殼型膨脹珍珠
巖保溫骨料、相變調溫骨料及水泥，將相變保溫層原料置入攪拌機內，并按每立方米保溫層
原料加水100 120公斤的比例注入水，攪拌均勻，制成相變保溫層濕料備用； (6)制備無機飾面層濕料按所述配比分別稱取無機飾面層原料，包括石英砂、氧
化鈣、碳酸鈣和氧化硅，并粉碎過篩制成粒度為180 230目粉末，均勻混合后，按原料水
=100 : 10 50的重量比加水，攪拌均勻制成無機飾面層濕料備用； (7)復合壓制成型按相變保溫層濕料無機飾面層濕料=100 : 5 20的重量
配比，將無機飾面層濕料均勻攤鋪在壓制模具底部，再將相變保溫層濕料倒入壓制模具，通 過壓力機壓制，壓制成型為一體結構的保溫飾面磚濕坯，然后然后將保溫飾面磚濕坯置于
烘干爐內，在45 7(TC溫度條件下，低溫烘干5 12小時，即制成相變自調溫外墻保溫飾 面磚成品。 本發明的相變自調溫外墻保溫飾面磚采用膨脹珍珠巖微粒和硅石燒結料或爐渣 料作為相變芯料的基料，該基料具有孔隙率高，質量輕，抗壓強度高，保溫性能好等自然特
5性。是貯存石蠟及飽和脂肪酸之類相變材料的優質載體。采用石臘或飽和脂肪酸作為相 變材料，具有熔化潛熱高，相變過程可逆性好，相變能滿足需要控制的特定溫度，比熱容較 大，以及無毒、無腐蝕性、環保效果好等多種優良特性。采用硫酸鋁和硅酸鈉作為封裝殼料， 均勻包裹在相變芯料的表面，并采用乳化劑對其膠凝粘結性能予以增強，通過反應形成具 有高抗壓強度且十分穩定的封裝外殼，使制成的相變調溫骨料具有很好的防水性能和永久 性抗老化性能，并能與其它各類建筑材料混合使用，由此從根本上解決了相變材料在循環 過程中熱物理性質的退化以及滲漏問題，采用無機材料制成的飾面層具有抗裂、防水、抗老 化、防退色等多種功用。通過各組分的性能組合及共同作用，使制作的保溫飾面磚獲得質量 輕、不老化、不退色、環保、節能等優良的使用效果。 按照上述方案制作的相變自調溫外墻保溫飾面磚，可適用于建筑物外墻體的保溫 及裝飾，其有益效果為 1、其相變保溫層選用石蠟或脂肪飽和酸作為相變材料，具有熔化潛熱高，相變過 程可逆性好、膨脹收縮性小、過冷或過熱現象少，相變溫度分別在20 5(TC和10 30°C， 與人們生活環境適宜溫度相適應，且導熱系數和比熱容較大、無毒，無腐蝕性，環保效果好， 從而使制成的相變保溫層具有良好的蓄熱特性，能有效地改善室內的溫度環境，節能效果 顯著。 2、該保溫飾面磚在相變保溫層的制作中，使用果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料及相變 調溫骨料作為主要材料，其容重由傳統骨料的650 720kg/m3減輕至200 250kg/m3，導 熱系數由傳統骨料的0. 072 0. 085W/m K降低至0. 053 0. 057W/m K，因此，制成的相 變自調溫外墻保溫飾面磚具有閉孔率高、保溫隔熱性能好、抗壓強度高、親和力強、不開裂、 收縮率小、施工方便等明顯特點。從而使墻面磚每平方米自重僅10kg 15kg，相當于先作 保溫層再貼瓷磚傳統做法同面積重量的1/4 1/5，由此不僅能大大減輕建筑墻體的總體 重量，還能有效的避免墻面磚在使用過程中的開裂、脫落現象，有效防止安全事故發生。
3、相變保溫層中使用的相變調溫骨料，采用了粘附性強、凝結強度高，并具有較強 吸附性的無機鹽復合材料作為相變芯料的封裝殼料，并在相變芯料外部形成具有高抗壓強 度的硬殼，有效地解決了相變材料的封裝問題，使石蠟或脂肪飽和酸在無機鹽封裝殼料所 形成的密閉硬殼中表現出優秀的工作穩定性能和防滲出穩定性能，克服了相變材料在循環 過程中熱物理性質的退化問題和相變材料易從基體的泄漏問題。 4、該保溫飾面磚采用相變保溫層和無機飾面層整體壓制成型，使兩層材料有機的 結合在一起，能夠完全避免二者之間的開裂、脫落現象，而且能夠可靠地提高制作精度和標 準等級，并能大大減少外墻體裝修施工的工作量，提高施工效率，可靠地保證工程質量，同 條件下可大大縮短工期，節省材料成本和工程造價。
具體實施例方式
本發明的相變自調溫外墻保溫飾面磚為方形或矩形或其它多邊形板塊，其厚度可 在1. 5cm 6cm之間，它是由相變保溫層和無機飾面層組成，相變保溫層是由下列重量份的 原料混合壓制而成果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料220 260份、相變調溫骨料35 45份、 水泥170 190份。其中，所述果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料采用在先獲得專利權的保溫骨 料，其專利號為200510107219. 2(該專利申請人南陽天意保溫耐火材料材料公司為本發明申請人信陽天意節能技術有限公司的原名)，其原料組成及制備方法已有詳細記載，本案 不再贅述。所述相變調溫骨料是由相變芯料和封裝殼料制成，相變芯料與封裝殼料的配比
按重量比為相變芯料封裝殼料=2 4 : 1 1.5，其中，相變芯料是由以下重量份配
比的原料配制而成石蠟或飽和脂肪酸55 60份、膨脹珍珠巖微粒30 35份和硅石燒結 料5 15份，其中硅石燒結料是由石英巖、石英砂、石英砂巖、脈石英和交代硅質角巖其中 任意一種硅石礦燒結制成，也可用冶金工業生產過程產生的爐渣料替代，也能夠保證同樣 的使用效果，并可降低相變調溫骨料的生產成本。在本案中，所述膨脹珍珠巖微粒、硅石燒 結料和爐渣料的粒徑均為0. 5 lmm。在本發明中，封裝殼料是由按重量份硫酸鋁40 45 份、硅酸鈉50 55份和乳化劑3 5份混合制成，其中乳化劑可采用KH系列硅烷偶聯劑。 無機飾面層是由以下重量份的原料配比制成，石英砂40 50份、碳酸鈣8 15份、氧化鈣 8 15份、水泥8 15份、氧化硅3 5份、無機飾面層可制成單色面層或彩色面層，其外 露表面可制作成光滑面或磨砂面，能夠達到良好的觀感效果。無機飾面層的周邊比相變保 溫層小，以便在進行粘貼作業時，每塊飾面磚之間形成規則溝縫，便于溝縫漿料的填充，提 高施工效率。 下面結合實施例對該保溫飾面磚的制作方法做進一步說明。
實施例1 在本發明相變自調溫外墻保溫飾面磚的制作中，相變保溫層各原料的配比可以 是果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料220份、相變調溫骨料35份、水泥170份。相變芯料與封裝 殼料的配比按重量比為相變芯料封裝殼料=2 : 1 ;相變芯料制備中各原料的重量份配 比為石蠟55份、膨脹珍珠巖微粒30份、多硅石燒結料5份；封裝殼料制作中各原料的重量
份配比為硫酸鋁40份、硅酸鈉50份、乳化劑3份。在無機飾面層的制作中，其各原料的重 量份配比可以是石英砂40份、碳酸鈣8份、氧化鈣8份、水泥8份、氧化硅3份。
該保溫飾面磚的制作可按下述方法進行取硅礦石，硅礦石可選用石英砂、石英 巖、脈石英、交代硅角巖和石英砂巖等其中任意一種，將選用的硅石置入燒結爐內進行燒 結，燒結溫度為1100 120(TC，保溫1 2小時，燒結成多孔體狀的燒結料，然后在常溫下 冷卻，粉碎過篩，制成粒徑為0. 5 lmm的多孔體硅石燒結微粒料；而后按所述配比取石蠟 置于攪拌機內加熱乳化，加熱溫度控制在60 8(TC，待石蠟熔化為乳化液后，按所述配比 加入粒徑為0. 5 lmm的膨脹珍珠巖微粒和制備的多孔體硅石燒結料微粒料，攪拌均勻，使 石蠟乳化液充分滲入并充滿膨脹珍珠巖微粒和多孔體硅石燒結微粒料的孔隙中后，送入烘 干設備中進行低溫烘干，烘干溫度控制在45 5(TC，烘干時間2 3小時，即制成相變芯 料；同時按所述配比分別取硫酸鋁和硅酸鈉和乳化劑，并置入反應釜內進行加熱，加熱溫度 控制在80 IO(TC范圍內，并混合攪拌均勻后，制成漿狀封裝殼料；然后，按所述配比取制 備的相變芯料與漿狀封裝殼料置入攪拌機內進行混合攪拌，使漿狀封裝殼料均勻的裹敷在 相變芯料表面，取出后置入烘干爐內，在35 45t:低溫條件下烘干，使封裝殼料在相變芯 料外部形成一層硬殼，即制成相變調溫骨料。完成相變調溫骨料的制備之后，即可進行相變 保溫層的壓制成型，其方法是按所述配比取制備的相變調溫骨料、果殼型膨脹珍珠巖保溫 骨料及水泥，置入攪拌機內進行攪拌，在攪拌過程中可按三種原料的總量以每立方米原料 加水120公斤的比例陸續加水，攪拌混合均勻，制成相變保溫層濕料。在進行相變保溫層濕 料制備時，可同時進行無機飾面層濕料的制備，其方法是按所述配比分別稱取無機飾面層原料，包括石英砂、氧化鈣、碳酸鈣和氧化硅，并將石英砂、氧化鈣和碳酸鈣粉碎過篩分別制
成粒度為180 230目的粉末，按原料水=100 : 10 50的重量比加水，攪拌均勻制成 無機飾面層濕料。最后進行保溫飾面磚的復合壓制成型，即按相變保溫層濕料無機飾面
層濕料=100 : 5 20重量配比，將無機飾面層濕料均勻攤鋪在壓制模具底部，再將相變
保溫層濕料倒入壓制模具，通過壓力機壓制，壓制成型為一體結構的保溫飾面磚濕坯，然后
將保溫飾面磚濕坯置于烘干爐內，在45 7(TC溫度條件下，低溫烘干5 12小時，天氣好
時，也可將保溫飾面磚濕坯置于通風處自然涼干，即制成本發明的相變自調溫外墻保溫飾
面磚成品。 實施例2 在本發明相變自調溫外墻保溫飾面磚的制作中，相變保溫層各原料的配比也可以 是果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料240份、相變調溫骨料40份、水泥180份。相變芯料與封裝
殼料的配比按重量比為相變芯料封裝殼料=3 : 1. 2 ;相變芯料制備中各原料的重量份
配比為石蠟57份、膨脹珍珠巖微粒33份、爐渣料10份；封裝殼料制作中各原料的重量份 配比為硫酸鋁42、硅酸鈉53份、乳化劑4份。在無機飾面層的制作中，其各原料的重量份
配比可以是石英砂45份、碳酸鈣11份、氧化鈣11份、水泥11份、氧化硅4份；其制作方 法與實施例1基本相同，區別僅在于在相變調溫骨料的制備中，可用爐渣料替代硅石燒結
料，并將爐渣料粉碎制成粒度為0. 5 lmm的微粒。
實施例3 在本發明相變自調溫外墻保溫飾面磚的制作中，各原料的配比還可以是果殼型 膨脹珍珠巖保溫骨料260份、相變調溫骨料45份、水泥190份。相變芯料與封裝殼料的配 比按重量比為相變芯料封裝殼料=4 : 1. 5 ;相變芯料制備中各原料的重量份配比為
飽和脂肪酸60份、膨脹珍珠巖微粒35份、爐渣料15份；封裝殼料制作中各原料的重量份配 比為硫酸鋁45份、硅酸鈉55份、乳化劑5份。在無機飾面層的制作中，其各原料的重量 份配比可以是石英砂50份、碳酸鈣15份、氧化鈣15份、水泥15份、氧化硅5份；其制作
方法與實施例1基本相同，區別僅在于在相變調溫骨料的制備中，可用飽和脂肪酸替代石
蠟，用爐渣料替代硅石燒結料，并將爐渣料粉碎制成粒度為0. 5 lmm的微粒。
權利要求
一種相變自調溫外墻保溫飾面磚，其特征在于該保溫飾面磚是由相變保溫層和無機飾面層壓制成型為一體結構，其中，無機飾面層料是由以下重量份配比的原料制成，石英砂40～50份、碳酸鈣8～15份、氧化鈣8～15份、水泥8～15份、氧化硅3～5份；相變保溫層是由下列按重量份配比的原料混合壓制而成果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料220～260份、相變調溫骨料35～45份、水泥170～190份；所述相變調溫骨料是由相變芯料和封裝殼料制成，相變芯料與封裝殼料的配比按重量比為相變芯料∶封裝殼料＝2-4∶1～1.5，其中，相變芯料是由以下重量份配比的原料配制而成石蠟或飽和脂肪酸55～60份、膨脹珍珠巖微粒30～35份和硅石燒結料或爐渣料5～15份；封裝殼料是由按重量份配比的硫酸鋁40～45份、硅酸鈉50～55份和乳化劑3～5份混合制成。
2. 根據權利要求1所述的相變自調溫外墻保溫飾面磚，其特征在于所述乳化劑采用 KH系列硅烷偶聯劑。
3. 根據權利要求1所述的相變自調溫外墻保溫飾面磚，其特征在于所述硅石燒結料 是由石英巖、石英砂、石英砂巖、脈石英和交代硅質角巖其中任意一種硅石礦燒結制成。
4. 根據權利要求1所述的相變自調溫外墻保溫飾面磚，其特征在于所述膨脹珍珠巖微粒、硅石燒結料和爐渣料的粒徑均為0. 5 lmm。
5. —種用于權利要求1所述相變自調溫外墻保溫飾面磚的制作方法，其特征在于它是按以下步驟進行(1) 制備硅石燒結料a) 取硅石礦置入燒結爐內進行燒結，燒結溫度為1100 120(TC，保溫1 2小時，燒 結成多孔體狀的燒結料，然后在常溫下冷卻，粉碎過篩，制成粒度為0. 5 lmm的多孔體硅 石燒結微粒料備用；b) 取爐渣料，將其粉碎過篩，制成粒度為0. 5 lmm的爐渣微粒料備用；(2) 制備相變芯料按所述配比取石蠟或飽和脂肪酸、粒度為0. 5 lmm的膨脹珍珠巖 微粒和制備的多孔體硅礦石燒結微粒料或多孔體硅質爐渣微粒料，先將石蠟置于攪拌機內 加熱乳化，加熱溫度為60 8(TC，然后按所述配比加入膨脹珍珠巖微粒和制備的多孔體硅 石燒結微粒料或爐渣微粒料，充分攪拌均勻后，再送至烘干設備中進行低溫烘干，烘干溫度 為45 5(TC，烘干時間2 3小時，制成相變芯料備用；(3) 制備封裝殼料按所述配比分別取硫酸鋁、硅酸鈉和乳化劑，置入反應釜內進行加 熱，加熱溫度控制在80 IO(TC，并混合攪拌均勻后，制成漿狀封裝殼料備用；(4) 制備相變調溫骨料按所述配比取制備的相變芯料與漿狀封裝殼料置入攪拌機內 進行混合攪拌，使漿狀封裝殼料均勻的裹敷在相變芯料表面，然后取出并置入烘干爐內，在 35 45t:低溫條件下烘干，封裝殼料在相變芯料外部形成一層硬殼，制成相變調溫骨料備 用；(5) 制備相變保溫層濕料按所述配比取相變保溫層原料，包括果殼型膨脹珍珠巖保 溫骨料、相變調溫骨料及水泥，將相變保溫層原料置入攪拌機內，并按每立方米保溫層原料 加水100 120公斤的比例注入水，攪拌均勻，制成相變保溫層濕料備用；(6) 制備無機飾面層濕料按所述配比分別稱取飾面層原料，包括石英砂、氧化鈣、碳酸鈣和氧化硅，并粉碎過篩制成粒度為180 230目粉末，均勻混合后，按原料水= 100 : 10 50的重量比加水，攪拌均勻制成無機飾面層濕料備用；(7)復合壓制成型按相變保溫濕料無機飾面層濕料=ioo : 5 20重量配比，將 無機飾面層濕料均勻攤鋪在壓制模具底部，再將相變保溫層濕料倒入壓制模具，通過壓力 機壓制，壓制成型為一體結構的保溫飾面磚濕坯，然后將保溫飾面磚濕坯置于烘干爐內，在45 7(TC溫度條件下，低溫烘干5 12小時，即制成相變自調溫外墻保溫飾面磚成品。
全文摘要
本發明涉及一種相變自調溫外墻保溫飾面磚，它是由相變保溫層和無機飾面層壓制成型為一體結構，其中，相變保溫層是由果殼型膨脹珍珠巖保溫骨料、相變調溫骨料和水泥按配比混合壓制而成；無機飾面層由石英砂、碳酸鈣、氧化鈣、水泥和氧化硅粉末混合而成；相變調溫骨料是由相變芯料和封裝殼料制成，通過本發明的制作方法，不但有效地解決了相變材料的封裝問題，使制成的相變自調溫外墻保溫飾面磚具有良好的蓄熱特性以及防水性能和永久性抗老化性能，從根本上解決了相變材料在循環過程中熱物理性質的退化以及滲漏問題。具有質量輕、結合牢度強、抗壓強度大、隔熱保溫、防水防潮、節能效果顯著等優點。
文檔編號C04B28/00GK101705741SQ20091006626
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月27日 優先權日2009年10月27日
發明者張春生, 李建軍, 王博儒, 王博征, 王建春, 王艷錦 申請人:信陽天意節能技術有限公司