專利名稱：硅酸鈣硬化體的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)的硅酸鈣硬化體。更具體地，本發(fā)明涉及硅酸鈣硬化體，其具有最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，并具有0.02-0.1Wm-1K-1的熱導(dǎo)率和5×10-4-1m2h-1Pa-1的透氣率，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。本發(fā)明的硅酸鈣硬化體不僅具有輕的重量和高的強(qiáng)度，而且其是不燃的。另外，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體同時(shí)表現(xiàn)出高的絕熱性質(zhì)和高的透氣率。因此，所述硅酸鈣硬化體可有利地用作需要表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)的建筑用壁材等。在本文中，“動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)”是指其中同時(shí)實(shí)現(xiàn)高的透氣率和絕熱效果的性能。表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性能的建筑用壁材可有利地用于所謂的“動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)”，其中進(jìn)行有計(jì)劃的通風(fēng)(即，恒定或間歇的通風(fēng)，用于保持房間空氣新鮮)同時(shí)降低熱能損失。另外，本發(fā)明還涉及生產(chǎn)上述硅酸鈣硬化體的方法。
現(xiàn)有技術(shù)目前，由于嚴(yán)重的社會(huì)問題，如礦物燃料的枯竭、大量使用礦物燃料引起的空氣污染、和由礦物燃料產(chǎn)生的二氧化碳引起地球變暖，越來(lái)越需要節(jié)約能源。特別是在住宅和商業(yè)用途的建筑中，能量的消耗量已經(jīng)隨著希望通過(guò)使用空調(diào)來(lái)提供舒適生活空間傾向的增加而增加。因此，試圖通過(guò)使建筑物為高度絕熱的和高度不透氣的而節(jié)約能源。然而，在成為高度絕熱的和高度不透氣的封閉空間中，房間的空氣質(zhì)量被在所述空間中的活動(dòng)變差。因此，為了保持房間空氣清潔，已經(jīng)使用了減濕器、加濕器、空氣凈化器等，然而，這降低了上述封閉空間實(shí)現(xiàn)的節(jié)能效果。因此，近年來(lái)，在具有已經(jīng)成為高度絕熱和高度不透氣的封閉空間的建筑物中，有計(jì)劃的通風(fēng)(即，恒定或間歇的通風(fēng)，用于保持房間空氣新鮮)成為必要，并因此需要建筑設(shè)計(jì)和建筑材料能夠有效用于隔熱和通風(fēng)。
然而，眾所周知，由于建筑物的墻壁和天花板的結(jié)構(gòu)，降低其傳熱系數(shù)受到限制，因此，降低在墻壁和天花板中的熱能損失也受到限制。
在這種情況下，主要在北歐國(guó)家已經(jīng)研究了所謂的“動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)”，其中進(jìn)行上述的有計(jì)劃的通風(fēng)同時(shí)減少熱能的損失。具體地，在動(dòng)態(tài)的絕熱技術(shù)中，將室外空氣通過(guò)在墻壁和天花板中使用的絕熱材料引入到室內(nèi)，從而防止室內(nèi)的熱量通過(guò)墻壁和天花板逸出到戶外。在這種技術(shù)中，通過(guò)絕熱材料引入到室內(nèi)的室外空氣是新鮮的，并且在引入到室內(nèi)之前，室外空氣在壁材中預(yù)熱。因此，有可能進(jìn)行通風(fēng)空氣(引入到室內(nèi)的室外空氣)的預(yù)熱同時(shí)降低表觀傳熱系數(shù)，從而保持高的房間空氣質(zhì)量。
為了有效地實(shí)踐動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)，有必要使用不僅具有高的絕熱性質(zhì)，而且具有高的透氣率的材料。另外，希望用于實(shí)施動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)的這種材料表現(xiàn)出優(yōu)異的可加工性、優(yōu)異的價(jià)格性能、和高強(qiáng)度。此外，從要求耐火性的角度看，希望這種材料是不燃性的。
通常，作為隔熱材料，已經(jīng)使用了有機(jī)發(fā)泡型絕熱材料。然而，有機(jī)發(fā)泡型絕熱材料具有高的閉孔率，因此表現(xiàn)的透氣率低。因此，有機(jī)發(fā)泡型絕熱材料不適用于在動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中使用。另外，有機(jī)發(fā)泡型絕熱材料有耐火性方面的問題。另一方面，作為無(wú)機(jī)絕熱材料，可提及通過(guò)使玻璃發(fā)泡得到的泡沫玻璃。然而，泡沫玻璃價(jià)格昂貴，并且也具有高的閉孔率，因此表現(xiàn)出的透氣率低。因此，無(wú)機(jī)絕熱材料也不適合在動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中使用。另外，WO 02/06693和待審的日本專利申請(qǐng)公開No.2001-122674公開了與硅酸鈣硬化體有關(guān)的技術(shù)。然而，通過(guò)上述專利文件中描述的技術(shù)得到的硅酸鈣硬化體的透氣率低，因此，其不能起到作為動(dòng)態(tài)絕熱材料的作用。
在常規(guī)的動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中，使用的壁材通過(guò)以下方法得到提供具有預(yù)定尺寸的隔室的框架，并用絕熱材料如得自再生紙的漿粕碎片、和無(wú)機(jī)纖維(例如石棉)充滿隔室。然而這種框架本身具有比隔室中絕熱材料更高的熱導(dǎo)率，使熱量通過(guò)框架傳導(dǎo)。因此，有上述壁材不能表現(xiàn)出令人滿意的動(dòng)態(tài)絕熱效果的問題。另外，在常規(guī)的動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中，在框架和吹到壁材框架的隔室中的絕熱材料之間不可避免地形成的縫隙中發(fā)生熱損失。因此，常規(guī)的動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)提出了另外的問題，在實(shí)踐中，有必要增加壁材的厚度，以補(bǔ)償在框架和絕熱材料之間形成的縫隙中發(fā)生的上述熱損失。
常規(guī)的建筑材料如木質(zhì)水泥板和混凝土磚塊具有最小為0.5的表觀比重，因此表現(xiàn)出高的熱導(dǎo)率。這種高的熱導(dǎo)率不可避免地引起能量的巨大損失。因此，常規(guī)的建筑材料提出的問題在于不能得到令人滿意的動(dòng)態(tài)絕熱效果。另外，待審的日本專利申請(qǐng)公開No.2001-348283公開了使用吸音材料的技術(shù)。然而在上述專利文獻(xiàn)中公開的吸音材料的表觀比重為約0.35，因此表現(xiàn)出高的熱導(dǎo)率。因此上述吸音材料不適合作為動(dòng)態(tài)絕熱材料。
另外，試圖使用石棉板和玻璃棉墊作為動(dòng)態(tài)絕熱材料，每種都具有低的熱導(dǎo)率。然而，使用石棉板和玻璃棉墊作為動(dòng)態(tài)絕熱材料產(chǎn)生以下問題石棉板和玻璃棉墊實(shí)際上不是硬的材料，相反地，只是通過(guò)將棉纖維或薄的纖維互相纏繞形成的，因此具有低的彎曲強(qiáng)度。因此，石棉板和玻璃棉墊都需要通過(guò)橫梁或框架加固，以確保作為建筑材料充分的強(qiáng)度。然而，橫梁和框架本身導(dǎo)熱。因此，使用石棉板或玻璃棉墊產(chǎn)生的問題在于不能得到令人滿意的動(dòng)態(tài)絕熱效果。另外，當(dāng)在建筑工地切削石棉板或玻璃棉墊時(shí)，產(chǎn)生有害的微纖維，其散播并破壞施工者的健康。此外，石棉板和玻璃棉墊都具有太高的透氣率，因此不能獨(dú)立地用作動(dòng)態(tài)絕熱材料。當(dāng)試圖使用石棉板或玻璃棉墊作為動(dòng)態(tài)絕熱材料時(shí)，需要使用具有大量孔的塑料單，用于覆蓋每個(gè)上述的板和墊的表面，所述表面朝向室內(nèi)。因此出現(xiàn)了建筑工藝變得麻煩和絕熱材料總體上的耐火性降低的問題。
發(fā)明概述在這種情況下，本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛和深入的研究，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。結(jié)果是，出乎意料地發(fā)現(xiàn)可通過(guò)包括以下步驟的方法得到適合于作為動(dòng)態(tài)絕熱材料的具有特定性能的硅酸鈣硬化體將發(fā)泡劑加入到包含固體混合物的水性淤漿中，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成特定量的硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、和不同于硫酸鋁及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料；將得到的水性淤漿傾入到模具中；和使水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理(autoclaving)，條件是控制水與固體混合物的重量比最高為0.6，或者當(dāng)上述重量比高于0.6時(shí)，向水性淤漿中加入至少兩種選自表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、和防沫劑的添加劑。具體地，上述硅酸鈣硬化體的彎曲強(qiáng)度最小為0.05MPa，熱導(dǎo)率為0.02-0.1Wm-1K-1，透氣率為5×10-4-1m2h-1Pa-1，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。上述硅酸鈣硬化體不僅具有輕的重量和高的強(qiáng)度，而且為不燃性的。另外，硅酸鈣硬化體表現(xiàn)出高的絕熱性質(zhì)和高的透氣率。因此，硅酸鈣硬化體可有利地用作需要表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)的建筑用壁材等。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明的目的是提供硅酸鈣硬化體，其不僅具有輕的重量和高的強(qiáng)度，而且是不燃的，其表現(xiàn)出高的絕熱性質(zhì)和高的透氣率，使其可有利地用作需要表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)的建筑用壁材等。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供有效地生產(chǎn)上述硅酸鈣硬化體的方法。
根據(jù)以下詳細(xì)說(shuō)明和附加的權(quán)利要求書，聯(lián)系附圖，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。
附圖簡(jiǎn)述在附圖中

圖1和圖2表示實(shí)施例13中生產(chǎn)的硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖，其中還表示了得到Ia和Ib值的方法，其中“CPS”為每秒計(jì)數(shù)的縮寫；圖1表示實(shí)施例13中生產(chǎn)的硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖，其中還表示了Ia值(分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度)和Ib值(雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度)；圖2表示實(shí)施例13中生產(chǎn)的硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖，其中表示了測(cè)定I(220)值[雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度]和I(002)值[雪硅鈣石(002)平面的衍射峰強(qiáng)度]的方法；和圖3表示用于測(cè)量本發(fā)明所定義的透氣率的裝置的例子的說(shuō)明性示試圖。
符號(hào)說(shuō)明1樣品2裝備有橡皮墊的樣品支架3真空泵4壓力調(diào)節(jié)閥5壓力調(diào)節(jié)槽6差壓計(jì)7流量計(jì)發(fā)明詳述本發(fā)明提供硅酸鈣硬化體，其具有(1)最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的熱導(dǎo)率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透氣率，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。
為了容易理解本發(fā)明，本發(fā)明的基本特征和多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案如下列舉。
1.硅酸鈣硬化體，其具有(1)最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的熱導(dǎo)率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透氣率，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。
2.以上項(xiàng)目1的硅酸鈣硬化體，其具有0.02-0.08Wm-1K-1的熱導(dǎo)率。
3.以上項(xiàng)目1的硅酸鈣硬化體，其具有0.02-0.06Wm-1K-1的熱導(dǎo)率。
4.以上項(xiàng)目1到3中任一項(xiàng)的硅酸鈣硬化體，其主要包括雪硅鈣石，并且其粉末X射線衍射圖表現(xiàn)出其中雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度Ib和分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度Ia滿足關(guān)系Ib/Ia≥3。
5.硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法，其包括(1)提供包括水和固體混合物的水性淤漿，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、至少一種選自不同于硫酸鋁的硫酸鹽及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料，其中以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種鋁化合物的量以Al2O3的換算量表示為0.09-10重量％；和以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種硫酸鹽化合物的量以SO3的換算量表示為0.15-15重量％，SO3的量為相當(dāng)于至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于至少一種硫酸鹽化合物的SO3的量的總和，其中水與固體混合物的重量比為2.3到5.5，和其中石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比最大為0.6；
(2)向水性淤漿中加入發(fā)泡劑；(3)將水性淤漿傾入到模具中；和(4)使水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理。
6.以上項(xiàng)目5的方法，其中發(fā)泡劑為選自鋁粉和含鋁水性淤漿中的至少一種，和其中以固體混合物的重量計(jì)，發(fā)泡劑的用量以發(fā)泡劑中所含固體的重量百分?jǐn)?shù)表示為0.03-0.95重量％。
7.硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法，其包括(1)提供包括水和固體混合物的水性淤漿，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、至少一種選自不同于硫酸鋁的硫酸鹽及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料，其中以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種鋁化合物的量以Al2O3的換算量表示為0.09-10重量％；和以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種硫酸鹽化合物的量以SO3的換算量表示為0.15-15重量％，SO3的量是相當(dāng)于至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于至少一種硫酸鹽化合物的SO3的量的總和，其中水與固體混合物的重量比為2.3到5.5，和其中石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比大于0.6；(2)向水性淤漿中加入發(fā)泡劑；(3)將水性淤漿傾入到模具中；和(4)使水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理，其中向水性淤漿中加入至少兩種選自表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、和防沫劑的添加劑，條件是粘度調(diào)節(jié)劑的加入和防沫劑的加入在步驟(1)之后和步驟(2)之前進(jìn)行，和表面活性劑的加入在步驟(2)中與發(fā)泡劑的加入同時(shí)進(jìn)行。
8.以上項(xiàng)目7的方法，其中發(fā)泡劑為選自鋁粉和含鋁水性淤漿中的至少一種，和其中以固體混合物的重量計(jì)發(fā)泡劑的用量以發(fā)泡劑中所含固體的重量百分?jǐn)?shù)表示為0.03-0.95重量％。
9.以上項(xiàng)目7或8的方法，其中表面活性劑為至少一種選自高級(jí)醇硫酸酯、高級(jí)醇硫酸鈉和聚氧乙烯烷基醚的化合物，和其中以發(fā)泡劑中所含固體的重量計(jì)表面活性劑的用量為0.01-200重量％。
10.以上項(xiàng)目7到9中任一項(xiàng)的方法，其中粘度調(diào)節(jié)劑為至少一種選自甲基纖維素和聚乙烯醇的化合物，和其中以固體混合物的重量計(jì)粘度調(diào)節(jié)劑的用量為0.01-1重量％。
11.以上項(xiàng)目7到10中任一項(xiàng)的方法，其中防沫劑為至少一種選自硅氧烷、脂族酸、脂族酯、醇和磷酸酯的化合物，和其中以固體混合物的重量計(jì)防沫劑的用量為0.001-3重量％。
在下文中詳細(xì)描述本發(fā)明。
在本發(fā)明中，“硅酸鈣硬化體”是通過(guò)使包含硅酸鈣化合物的組合物硬化而生產(chǎn)的多種形式的材料的總稱。通常，硅酸鈣硬化體的例子包含混凝土、硬化灰漿、蒸壓輕質(zhì)混凝土(在下文中，經(jīng)常稱為“ALC”)和纖維增強(qiáng)硅酸鈣板。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體具有(1)最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的熱導(dǎo)率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透氣率，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。因此，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體可有利地用作動(dòng)態(tài)絕熱材料。在本文中，“動(dòng)態(tài)絕熱材料”是指可用于所謂的“動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)”中的材料。對(duì)于動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)，可參考例如B.J.Taylor等人的“Analytical Investigation of the Steady-State Behavior of Dynamicand Diffusive Building Envelopes”(Building and Environment，第31卷，第6期，第519-525頁(yè)，1996)和“Takinogata Dannetsu Gijutu ni kansuruKenkyu(Research on Multifunctional Insulation Technologies)”(Searchreport，No.53，Hokkaido Prefectural Cold Region Building ResearchInstitute，Japan，1993)。在動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中，進(jìn)行有計(jì)劃的通風(fēng)同時(shí)減少熱能損失。具體地，在動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中，將室外空氣通過(guò)在壁材和天花板材料中提供的絕熱材料引入室內(nèi)。因此，動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于在將室外空氣引入室內(nèi)之前，使其在壁材中預(yù)熱，從而防止室內(nèi)的熱量通過(guò)墻壁和天花板逸出到戶外。另外，動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)還在于引入室內(nèi)的空氣是新鮮的。因此，有可能進(jìn)行通風(fēng)空氣(引入到室內(nèi)的室外空氣)的預(yù)熱，同時(shí)降低表觀傳熱系數(shù)，從而保持房間內(nèi)高水平的空氣質(zhì)量。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的彎曲強(qiáng)度最小為0.05MPa，優(yōu)選最小為0.07MPa，更優(yōu)選最小為0.1MPa。當(dāng)硅酸鈣硬化體的彎曲強(qiáng)度小于0.05MPa時(shí)，難以保持硅酸鈣硬化體為動(dòng)態(tài)絕熱材料所優(yōu)選的板形，從而降低硅酸鈣硬化體的可加工性。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的熱導(dǎo)率為0.02-0.1Wm-1K-1，優(yōu)選為0.02-0.08Wm-1K-1，更優(yōu)選為0.02-0.06Wm-1K-1。當(dāng)硅酸鈣硬化體的熱導(dǎo)率大于0.1Wm-1K-1時(shí)，硅酸鈣硬化體的絕熱性質(zhì)降低。因此，當(dāng)使用熱導(dǎo)率大于0.1Wm-1K-1的這種硅酸鈣硬化體作為絕熱材料時(shí)，為了得到令人滿意的隔熱效果，需要增加墻壁(其中使用了絕熱材料)的厚度，從而降低了硅酸鈣硬化體的可加工性。另一方面，從實(shí)用的角度看，硅酸鈣硬化體的熱導(dǎo)率的下限為0.02Wm-1K-1。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的透氣率為5×10-4-1m2h-1Pa-1，優(yōu)選1×10-3-0.5m2h-1Pa-1，更優(yōu)選5×10-3-0.1m2h-1Pa-1。當(dāng)硅酸鈣硬化體的透氣率在上述范圍內(nèi)時(shí)，有可能使用硅酸鈣硬化體作為動(dòng)態(tài)絕熱材料，當(dāng)進(jìn)行通風(fēng)時(shí)，其可顯著地降低傳熱系數(shù)。當(dāng)硅酸鈣硬化體的透氣率小于5×10-4m2h-1Pa-1時(shí)，引起的缺點(diǎn)在于硅酸鈣硬化體不能將室外空氣引入室內(nèi)，因此不能起到動(dòng)態(tài)絕熱材料的作用，引起的缺點(diǎn)還在于削弱了通風(fēng)能力。例如，當(dāng)通過(guò)WO 02/06693(如上所述)中描述的方法生產(chǎn)硅酸鈣硬化體時(shí)，硅酸鈣硬化體的透氣率小于5×10-4m2h-1Pa-1，因此其不能起到作為動(dòng)態(tài)絕熱材料的作用。另一方面，當(dāng)硅酸鈣硬化體的透氣率大于1m2h-1Pa-1時(shí)，室外空氣通過(guò)硅酸鈣硬化體的流動(dòng)速率變得太高，因此使其難以進(jìn)行通風(fēng)空氣(引入室內(nèi)的室外空氣)的預(yù)熱。另外，當(dāng)硅酸鈣硬化體具有太高的透氣率時(shí)，墻壁兩側(cè)之間的壓力差變得太小，從而使其不可能引起令人滿意的空氣在硅酸鈣硬化體內(nèi)部流動(dòng)，所述空氣流動(dòng)是進(jìn)行動(dòng)態(tài)絕熱所必需的。
具體地，在本發(fā)明中，硅酸鈣硬化體的透氣率可測(cè)定如下。制備硅酸鈣硬化體的圓柱體試樣(長(zhǎng)度L；橫截面面積S)，除了圓柱體試樣兩端的表面之外，用環(huán)氧樹脂密封圓柱體試樣的表面。然后使用真空泵調(diào)節(jié)圓柱體試樣兩端(具有未密封表面)的壓力，引起樣品中發(fā)生空氣流動(dòng)，當(dāng)樣品兩端的壓力差變?yōu)?kPa時(shí)，計(jì)算樣品中空氣的流動(dòng)速率。從測(cè)量的樣品中空氣的流動(dòng)速率通過(guò)以下方程式(1)計(jì)算透氣率透氣率(m2h-1Pa-1)＝W×L/S/ΔP(1)其中W空氣的流動(dòng)速率(m3h-1)；L樣品長(zhǎng)度(m)；S樣品的橫截面面積(m2)；和ΔP壓力差(Pa)。
在下文中參考圖3說(shuō)明透氣率的測(cè)量方法。
將樣品1放在內(nèi)表面裝備有橡皮墊的樣品支架2中，其中所述橡皮墊可以通過(guò)空氣壓縮緊緊地密封樣品支架2的內(nèi)部。然后，使用真空泵3、通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)槽5中的壓力。當(dāng)通過(guò)差壓計(jì)6測(cè)量到的壓力差為1kPa時(shí)，通過(guò)流量計(jì)7測(cè)量樣品中空氣的流動(dòng)速率。從測(cè)量的樣品中空氣的流動(dòng)速率，根據(jù)以上方程式(1)計(jì)算透氣率。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體主要包括雪硅鈣石(5CaO·6SiO2·5H2O)，在硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖中，關(guān)于雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度Ib和分別在雪硅鈣石的(220)平面和(022)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度Ia，優(yōu)選Ib/Ia最小為3，更優(yōu)選最小為4。在本發(fā)明中，“粉末X射線衍射圖”表示使用Cu Kα射線作為X射線得到的粉末X射線衍射圖。
在本發(fā)明中，通過(guò)使用掃描電子顯微鏡觀察硅酸鈣硬化體的橫截面并使用X射線粉末衍射法進(jìn)行分析，以判斷硅酸鈣硬化體是否主要包括雪硅鈣石。具體地，判斷如下。
第一，在硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖中，當(dāng)沒有衍射峰的強(qiáng)度比雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度更高(即，比雪硅鈣石各平面的衍射峰強(qiáng)度中最高的強(qiáng)度更高)時(shí)，判斷硅酸鈣硬化體主要包括雪硅鈣石。然而，需要指出的是，當(dāng)硅酸鈣硬化體另外包括至少一種選自結(jié)晶二氧化硅、碳酸鈣和石膏的高結(jié)晶性共存物質(zhì)時(shí)，即使當(dāng)硅酸鈣硬化體主要包括雪硅鈣石時(shí)，共存物質(zhì)的衍射峰強(qiáng)度(其中，硅酸鈣硬化體包含至少兩種共存物質(zhì)，共存物質(zhì)的衍射峰強(qiáng)度是指共存物質(zhì)的衍射峰強(qiáng)度中最大的強(qiáng)度)超過(guò)雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度也是有可能的。因此，第二，使用放大率為×2,500的掃描電子顯微鏡如下觀察硬化體的橫截面。隨機(jī)在橫截面內(nèi)選擇20個(gè)部分(各自具有35.4μm×18.9μm的面積)，其中20個(gè)部分中的各個(gè)部分都位于硬化體的基體中，所述基體不同于使用發(fā)泡劑形成的粗大氣泡部分(如下所述)。然后使用放大率為×2,500的掃描電子顯微鏡觀察這20個(gè)部分，相對(duì)于這20個(gè)部分(各自具有35.4μm×18.9μm的面積)，得到雪硅鈣石的板狀和條形顆粒占所述部分的面積的比(％)，然后計(jì)算如此得到的20個(gè)面積比的平均值。當(dāng)20個(gè)面積比的平均值大于或等于50％時(shí)，判斷硬化體主要包括雪硅鈣石。優(yōu)選20個(gè)面積比的平均值最小為60％，更優(yōu)選最小為80％。在本文中，“粗大氣泡部分”是指粗大氣泡本身加上距離粗大氣泡約5μm以內(nèi)的附近部分。因?yàn)榇执髿馀莶糠志哂锌障叮赡茉诖执髿馀莶糠种行纬裳┕桠}石。甚至當(dāng)硅酸鈣硬化體包括上述至少一種高結(jié)晶性共存物質(zhì)以及雪硅鈣石且當(dāng)上述20個(gè)面積比的平均值最小為50％時(shí)，優(yōu)選硅酸鈣硬化體在粉末X射線衍射圖中的雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度Ib和高結(jié)晶性共存物質(zhì)的衍射強(qiáng)度Ic滿足關(guān)系Ic/Ib≤3，更優(yōu)選Ic/Ib≤2，其中，當(dāng)硅酸鈣硬化體包含至少兩種共存物質(zhì)時(shí)，強(qiáng)度Ic是指共存物質(zhì)的衍射峰強(qiáng)度中最大的強(qiáng)度。在上述使用放大率為×2,500的掃描電子顯微鏡觀察時(shí)，雪硅鈣石的“板狀或條形顆粒”是指具有以下特征的顆粒。使用放大率為×5,000的掃描電子顯微鏡進(jìn)一步觀察雪硅鈣石顆粒。顆粒的兩個(gè)基本上彼此平行的表面之間的距離等于顆粒的最小長(zhǎng)度(在下文中，顆粒的最小長(zhǎng)度經(jīng)常稱為顆粒的“厚度”)。當(dāng)顆粒的最大長(zhǎng)度至少為顆粒最小長(zhǎng)度的5倍時(shí)，定義該顆粒為雪硅鈣石的板狀或條形顆粒。當(dāng)然，顆粒的最大長(zhǎng)度和厚度各自是指二維投影的長(zhǎng)度。對(duì)于雪硅鈣石顆粒的尺寸沒有特定的限制。然而，優(yōu)選雪硅鈣石顆粒的最大長(zhǎng)度為幾微米到10微米。
通常，雪硅鈣石與低結(jié)晶性硅酸鈣水合物(在下文中，稱為“CSH”)共存。已知CSH具有多種不同的顆粒形態(tài)。因?yàn)镃SH通常以微粒形式如纖維狀、粒狀或塊狀形式存在，可以在電子顯微鏡的觀察下清楚地區(qū)分出雪硅鈣石顆粒和CSH。只要不破壞雪硅鈣石的基本骨架，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體可包含這種CSH。然而，在硅酸鈣硬化體中，CSH的存在可使建筑材料需要的硬化體的多種性能(如強(qiáng)度、耐氣候性和耐久性)變差。當(dāng)在硅酸鈣硬化體中包含大量CSH時(shí)，在重復(fù)干燥和潤(rùn)濕之后硅酸鈣硬化體的尺寸穩(wěn)定性降低。另外，當(dāng)將硅酸鈣硬化體長(zhǎng)時(shí)間置于空氣中時(shí)，因?yàn)镃SH容易與空氣中的二氧化碳發(fā)生碳酸化反應(yīng)，CSH可能分解成碳酸鈣和無(wú)定形硅酸鹽。碳酸化反應(yīng)伴隨有硅酸鈣硬化體的體積收縮，因此硅酸鈣硬化體產(chǎn)生裂縫和發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。因此，即使當(dāng)使用掃描電子顯微鏡觀察硅酸鈣硬化體的橫截面和使用粉末X射線衍射分析硅酸鈣硬化體判斷為硅酸鈣硬化體主要包括雪硅鈣石時(shí)，也優(yōu)選硅酸鈣硬化體中CSH含量盡可能小。
如上所述，通過(guò)在電子顯微鏡下觀察可容易地區(qū)分CSH顆粒和雪硅鈣石顆粒。然而，因?yàn)镃SH具有多種顆粒形態(tài)，有時(shí)在電子顯微鏡下觀察難以清楚地區(qū)分出CSH顆粒和不同于CSH的共存物質(zhì)，如極微量存在的纖維狀石膏和微粒狀碳酸鈣。因此，很難通過(guò)在電子顯微鏡下觀察確定CSH含量。在其中CSH與雪硅鈣石共存的硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖中，分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到CSH的寬衍射峰。CSH的衍射峰通常出現(xiàn)在約29.1°到29.4°(2θ)的角度內(nèi)。當(dāng)CSH的量小于雪硅鈣石的量時(shí)，CSH的衍射峰并入到雪硅鈣石的衍射峰中，通常不可能測(cè)量到CSH的衍射峰強(qiáng)度。
然而，另一方面，當(dāng)硅酸鈣硬化體中包含大量CSH時(shí)，分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角的衍射強(qiáng)度比背景強(qiáng)度更高，由此可以判斷硅酸鈣硬化體中是否包含大量的CSH。當(dāng)硅酸鈣硬化體中不包含CSH并主要由高結(jié)晶性雪硅鈣石組成時(shí)，上述角范圍內(nèi)的最小衍射強(qiáng)度等于背景強(qiáng)度。
另外，即使當(dāng)硅酸鈣硬化體中不包含CSH時(shí)，當(dāng)雪硅鈣石的結(jié)晶度低時(shí)，Ib/Ia的比變小。其理由在于分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的衍射峰彼此接近，使兩個(gè)峰在其基線重疊。當(dāng)雪硅鈣石的結(jié)晶度低時(shí)，硅酸鈣硬化體的強(qiáng)度和耐氣候性降低。
因此，當(dāng)硅酸鈣硬化體中不含CSH時(shí)，Ib/Ia比(即，雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度Ib與分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度Ia的比)越大，則雪硅鈣石的結(jié)晶度越高。當(dāng)硅酸鈣硬化體中包含CSH時(shí)，Ib/Ia比越大，則雪硅鈣石的結(jié)晶度越高并且硅酸鈣硬化體中CSH的含量越小。Ia和Ib的強(qiáng)度各自包含背景強(qiáng)度。Ia值和Ib值的例子如圖1所示。
優(yōu)選本發(fā)明的硅酸鈣硬化體(其具有低的比重)在其粉末X射線衍射圖中，雪硅鈣石的(002)平面的衍射峰強(qiáng)度I(002)與雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度I(220)的比滿足關(guān)系I(002)/I(220)≥0.25。更優(yōu)選I(002)/I(220)≥0.30。在雪硅鈣石的板狀或條形顆粒中，認(rèn)為顆粒的厚度方向(即，垂直于平面的方向)為晶體的C軸。因此，當(dāng)I(002)/I(220)的相對(duì)強(qiáng)度增加時(shí)，晶體的C軸的相對(duì)規(guī)律性增加。因此，雪硅鈣石的板狀或條形顆粒的厚度增加。在JCPDS(Joint Committee on PowderDiffraction Standard)card No.19-1364中，描述了理想的雪硅鈣石結(jié)晶的I(002)/I(220)比為0.8。隨著I(002)/I(220)的比接近0.8，雪硅鈣石的厚度增加，因此結(jié)晶的強(qiáng)度增加，引起硅酸鈣硬化體的強(qiáng)度增加。計(jì)算I(002)和I(220)的方法如圖2所示。I(002)為通過(guò)對(duì)6°到9°(2θ)的衍射角附近的背景線性近似得到的真衍射強(qiáng)度。類似地，I(220)為通過(guò)對(duì)20°到40°(2θ)的衍射角附近的背景線性近似得到的真衍射強(qiáng)度。
在本發(fā)明中，優(yōu)選硅酸鈣硬化體的表觀比重為0.05到0.25，更優(yōu)選為0.05到0.2，更優(yōu)選為0.05到0.18。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“表觀比重”是指使硅酸鈣硬化體在105℃干燥24小時(shí)之后測(cè)量的表觀比重，即，絕干比重。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體可包含或不包含大量的氣泡，然而，優(yōu)選硅酸鈣硬化體包含大量的氣泡。術(shù)語(yǔ)“氣泡”是指使用鋁粉作為發(fā)泡劑形成的氣泡(所述鋁粉通常用于蒸壓輕質(zhì)混凝土的生產(chǎn)中)，或者是指在用于生產(chǎn)蒸壓輕質(zhì)混凝土的預(yù)發(fā)泡法中使用表面活性劑作為預(yù)發(fā)泡劑形成的氣泡。
當(dāng)本發(fā)明的硅酸鈣硬化體包含大量的氣泡時(shí)，優(yōu)選硅酸鈣硬化體在不同于氣泡的部分、即形成骨架(基體)的部分內(nèi)具有孔隙。另外，優(yōu)選氣泡間基體的厚度小。
本發(fā)明的硅酸鈣硬化體可有利地用作建筑用壁材，如上述動(dòng)態(tài)絕熱材料、普通的絕熱材料和吸音材料。當(dāng)將硅酸鈣硬化體用作建筑用壁材時(shí)，優(yōu)選硅酸鈣硬化體為板形。只要可以保持板狀，對(duì)于這種板的尺寸和厚度沒有特定的限制。當(dāng)硅酸鈣硬化體為板狀時(shí)，容易確保動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)所需的氣密性并簡(jiǎn)化其施工。
在下文中將說(shuō)明生產(chǎn)本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的方法。
硅酸鈣硬化體可通過(guò)包括以下步驟(1)到(4)的方法生產(chǎn)(1)提供包括水和固體混合物的水性淤漿，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、至少一種選自不同于硫酸鋁的硫酸鹽及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料，其中以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種鋁化合物的量以Al2O3的換算量表示為0.09-10重量％；和以固體混合物的重量計(jì)，水性淤漿中所含的至少一種不同于硫酸鋁及其水合物的硫酸鹽化合物的量以SO3的換算量表示為0.15-15重量％，SO3的量為相當(dāng)于至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于硫酸鹽化合物的SO3的量的總和，其中水與固體混合物的重量比為2.3到5.5，和其中石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比最大為0.6；(2)向水性淤漿中加入發(fā)泡劑；(3)將水性淤漿傾入到模具中；和(4)使水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理。
在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“硅酸質(zhì)材料”是指包含至少70重量％的SiO2和不同于SiO2的金屬氧化物如氧化鋁作為組分的材料。硅酸質(zhì)材料的例子包含硅石材料；硅砂；石英；具有高含量的硅石材料、硅砂或石英的巖石；硅藻土；含硅煙霧；漂塵；天然粘土礦物；和硅藻土、含硅煙霧、漂塵或天然粘土礦物的煅燒產(chǎn)品。這其中，結(jié)晶的硅酸質(zhì)材料、硅砂、石英和具有高含量的硅石材料是結(jié)晶性硅酸質(zhì)材料。術(shù)語(yǔ)“結(jié)晶性硅酸質(zhì)材料”是指在粉末X射線衍射圖中觀察到α-石英、方石英等的尖銳的衍射峰特征的硅酸質(zhì)材料。另一方面，“無(wú)定形硅酸質(zhì)材料”是指在粉末X射線衍射圖中沒有觀察到尖銳衍射峰的硅酸質(zhì)材料。無(wú)定形硅酸質(zhì)材料的例子包含硅藻土、含硅煙霧和漂塵。
在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“粘結(jié)材料”是指主要由硅酸鹽組分和鈣組分組成的水泥。粘結(jié)材料的例子包含普通卜特蘭水泥、早強(qiáng)卜特蘭水泥和二鈣硅酸鹽水泥。術(shù)語(yǔ)“石灰質(zhì)材料”是指包含至少50重量％生石灰(CaO)的石灰質(zhì)材料，其另外包含不同于生石灰(CaO)的石灰質(zhì)組分，如消石灰(Ca(OH)2)和碳酸鈣(CaCO3)。
另外，在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“硫酸鋁”是指包括由式Al2(SO4)3所示的化合物的物質(zhì)。術(shù)語(yǔ)“硫酸鋁的水合物”是指硫酸鋁的水合產(chǎn)物。硫酸鋁水合物的例子包括含硫酸鋁和結(jié)晶水的物質(zhì)，如式Al2(SO4)3·17H2O所示的物質(zhì)?？梢砸苑勰┗蛴贊{的形式使用每種硫酸鋁及其水合物。在本發(fā)明中，以水合物的重量計(jì)，需要其中從水合物中排除結(jié)晶水的重量后硫酸鋁水合物中的Al2(SO4)3的量最少為80重量％。以固體材料的總重量計(jì)，硫酸鋁或其水合物的用量以Al2O3的換算量表示為0.09-10重量％，優(yōu)選0.2-10重量％，更優(yōu)選0.5-8重量％。
只要硫酸鹽化合物包含SO3或SO4，對(duì)上述不同于硫酸鋁的硫酸鹽化合物沒有特定的限制。這種硫酸鹽化合物的例子包括亞硫酸；硫酸；無(wú)水石膏(CaSO4)；石膏水合物，如二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·1/2H2O)；堿土金屬硫酸鹽，如硫酸鎂；堿金屬硫酸鹽，如硫酸鈉；和不同于堿土金屬硫酸鹽和堿金屬硫酸鹽的金屬硫酸鹽，如硫酸銅和硫酸銀。上述硫酸鹽化合物可單獨(dú)使用或組合使用。然而，優(yōu)選使用二水石膏或其水合物。以固體材料的總重量計(jì)，水性淤漿中的至少一種硫酸鹽化合物的量用SO3的換算量表示為0.15-15重量％，優(yōu)選為0.2-10重量％，其中SO3的量為相當(dāng)于至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于至少一種硫酸鹽化合物的SO3的量的總和。
另外，在本發(fā)明的方法中，上述石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比以CaO的換算量表示最大為0.6，優(yōu)選最大為0.4，更優(yōu)選最大為0.3。然而，即使當(dāng)石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比大于0.6，也可以通過(guò)向上述水性淤漿中加入至少兩種選自表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑的添加劑生產(chǎn)本發(fā)明的硅酸鈣硬化體。對(duì)于上述添加劑的加入，粘度調(diào)節(jié)劑的加入和防沫劑的加入在步驟(1)之后和步驟(2)之前進(jìn)行，表面活性劑的加入與步驟(2)中發(fā)泡劑的加入同時(shí)進(jìn)行。另外，在本發(fā)明中，即使當(dāng)石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比最大為0.6，也可以以與上述石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比大于0.6時(shí)的相同的方式加入上述添加劑。
表面活性劑的例子包括陰離子型表面活性劑，如高級(jí)醇硫酸酯和高級(jí)醇硫酸鈉；和非離子型表面活性劑，如聚氧乙烯烷基醚。表面活性劑的用量以發(fā)泡劑中所含的固體的重量計(jì)為0.01-200重量％，優(yōu)選0.1-100重量％。
上述粘度調(diào)節(jié)劑為至少一種選自甲基纖維素和聚乙烯醇的化合物。粘度調(diào)節(jié)劑的用量以固體混合物的重量計(jì)為0.01-1重量％，優(yōu)選0.02-0.5重量％。
防沫劑的例子包括硅氧烷，如二甲基硅氧烷和用具有至少兩個(gè)碳原子的烴代替二甲基硅氧烷的甲基形成的烷基改性硅氧烷；脂族酸，如具有丙三醇骨架的脂族酸；脂族酯，如甘油脂族酸酯和蔗糖脂族酸酯；高級(jí)醇，如辛醇；磷酸酯，如芳香族磷酸酯和脂肪族磷酸酯。在這些防沫劑中，從賦予硅酸鈣硬化體以疏水性的角度看，優(yōu)選使用硅氧烷，特別是二甲基硅氧烷和烷基改性硅氧烷。防沫劑的用量劑以固體混合物的重量計(jì)為0.001-3重量％，優(yōu)選0.005-2重量％，更優(yōu)選0.01-2重量％。
在本發(fā)明的方法中，水與上述固體混合物的重量比(即，水/水性淤漿的固體比)有必要為2.3到5.5。當(dāng)水性淤漿的水/固體比小于2.3時(shí)，不可能得到表觀比重在本發(fā)明所需范圍內(nèi)的成型體(即，硅酸鈣硬化體)，并且得到的成型體容易具有太高的熱導(dǎo)率。另一方面，當(dāng)水性淤漿的水/固體比大于5.5時(shí)，水性淤漿中的固體混合物與水有彼此分離的傾向，因此不能得到成型體。
在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“發(fā)泡劑”是指通常用在蒸壓輕質(zhì)混凝土生產(chǎn)中的鋁粉等。對(duì)于鋁粉的形態(tài)沒有特定的限制，可使用生產(chǎn)蒸壓輕質(zhì)混凝土的常規(guī)方法中使用的任何形態(tài)的鋁粉。生產(chǎn)蒸壓輕質(zhì)混凝土的常規(guī)方法的例子包括其中將鋁粉本身作為發(fā)泡劑加入的方法；其中預(yù)先將鋁粉與水(用于制備蒸壓輕質(zhì)混凝土的含原料的水性淤漿所用水的一部分)混合，得到鋁淤漿，從而改善鋁粉在包含原料的水性淤漿中的分散性的方法；和其中加入用于生產(chǎn)蒸壓輕質(zhì)混凝土的鋁粉漿作為發(fā)泡劑的方法(參見美國(guó)專利4,318,270)。在本文中，術(shù)語(yǔ)“鋁淤漿”是指鋁粉的水分散體。上述鋁淤漿中鋁粉的含量以鋁淤漿中所含水的重量計(jì)為0.1-50重量％，優(yōu)選1-30重量％，更優(yōu)選2-10重量％。以固體混合物的重量計(jì)，發(fā)泡劑的用量以發(fā)泡劑中所含固體的重量百分?jǐn)?shù)表示為0.03-0.95重量％，優(yōu)選0.05-0.7重量％，更優(yōu)選0.08-0.5重量％。發(fā)泡的水性淤漿與發(fā)泡前的水性淤漿的體積比優(yōu)選為1.5到4.0，更優(yōu)選2.0到3.5，最優(yōu)選2.5到3.5。
在本發(fā)明的方法中首次提供的水性淤漿中CaO與SiO2的摩爾比(CaO/SiO2比)，優(yōu)選為0.5到1.1，更優(yōu)選為0.6到小于1.0。
在本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法中，優(yōu)選至少50重量％的硅酸質(zhì)材料為結(jié)晶性硅酸質(zhì)材料。對(duì)于結(jié)晶性硅酸質(zhì)材料，優(yōu)選使用硅石精細(xì)粉碎粉，根據(jù)Blaine滲透法測(cè)量，其比表面積最小為5,000cm2/g，更優(yōu)選7,000cm2/g。硅石材料的極精細(xì)粉碎粉是不利的，原因在于這種形式的硅石材料很難處理。因此，優(yōu)選硅石精細(xì)粉碎粉的比表面積最大為300,000cm2/g。
在本發(fā)明的硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法中，攪拌包含固體混合物的水性淤漿，其中所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、不同于硫酸鋁及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料。水性淤漿的溫度優(yōu)選為40℃到100℃，更優(yōu)選50℃到80℃。另外，攪拌水性淤漿的時(shí)間優(yōu)選最短為2分鐘，更優(yōu)選最短為10分鐘。包含固體混合物的上述水性淤漿的攪拌可通過(guò)市售的混合機(jī)進(jìn)行。對(duì)于這種混合機(jī)，優(yōu)選使用裝備有可用于低粘度灰漿的高速旋轉(zhuǎn)槳葉的混合機(jī)，如裝備有折流板的漿式混合機(jī)。
在本發(fā)明的方法中，當(dāng)將全部石灰質(zhì)材料(其為選擇性的原料)同時(shí)與硅酸質(zhì)材料和粘結(jié)材料混合時(shí)，有石灰質(zhì)材料使粘結(jié)材料的初始水合比降低的危險(xiǎn)。因此，當(dāng)在將水性淤漿傾入到模具中之后試圖促進(jìn)水性淤漿的預(yù)硬化時(shí)，優(yōu)選通過(guò)包括以下步驟的工藝制備本發(fā)明方法中提供的水性淤漿(i)將水與不包括石灰質(zhì)材料的固體混合物或與包含一部分石灰質(zhì)材料的固體混合物混合，得到淤漿形式的混合物，其中混合在40℃到100℃的溫度下進(jìn)行10分鐘到少于5小時(shí)；(ii)將全部石灰質(zhì)材料或其余的石灰質(zhì)材料加入到步驟(i)所得到的混合物中，然后在40℃到100℃的溫度下混合30秒到1小時(shí)，更優(yōu)選1分鐘到30分鐘。將得到的水性淤漿傾入到模具中。在下文中，在步驟(i)中原料的投料稱為“第一裝料”，在步驟(ii)中原料的投料稱為“第二裝料”。
另外，優(yōu)選在上述步驟(i)中將上述鋁化合物與水和不同于鋁化合物的固體材料混合，并在40℃到100℃的溫度下攪拌得到的混合物10分鐘到小于5小時(shí)。
只要在加入發(fā)泡劑之前加入，對(duì)于加入粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑的時(shí)間選擇沒有特定的限制。然而優(yōu)選在固體混合物的投料之后立即加入粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑。另外，將表面活性劑與發(fā)泡劑同時(shí)加入到水性淤漿中。
優(yōu)選在固體混合物投料之后加入發(fā)泡劑。向其中加入發(fā)泡劑之后攪拌水性淤漿的時(shí)間優(yōu)選為10秒到3分鐘，更優(yōu)選20秒到1分鐘。當(dāng)攪拌時(shí)間少于10秒時(shí)，發(fā)泡劑有不能均勻地分散在水性淤漿中，從而引起氣泡合并為粗大氣泡的傾向。另一方面，當(dāng)攪拌時(shí)間多于3分鐘時(shí)，有發(fā)泡劑發(fā)生不利反應(yīng)，引起氣泡的合并和消泡的傾向。
作為選擇，還可以通過(guò)預(yù)發(fā)泡的方法得到本發(fā)明的硅酸鈣硬化體。優(yōu)選的預(yù)發(fā)泡方法的例子包括其中將空氣引入到預(yù)發(fā)泡劑或其水溶液中形成泡沫材料、然后通過(guò)將泡沫材料與上述水性淤漿混合的方法(參見待審日本專利申請(qǐng)公開Sho 63-295487)；和其中將預(yù)發(fā)泡劑與水性淤漿混合，并通過(guò)預(yù)發(fā)泡機(jī)使得到的淤漿發(fā)泡的方法。在預(yù)發(fā)泡法中，不使用發(fā)泡劑。然而，有必要加入粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑。在預(yù)發(fā)泡法中，可使用與上述使用發(fā)泡劑的方法中的量相同的每種粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑。對(duì)預(yù)發(fā)泡劑的類型沒有特定的限制，可使用本領(lǐng)域中使用的常規(guī)預(yù)發(fā)泡劑。預(yù)發(fā)泡劑的例子包括合成表面活性劑型預(yù)發(fā)泡劑、樹脂皂型預(yù)發(fā)泡劑和水解蛋白質(zhì)型預(yù)發(fā)泡劑。
在本發(fā)明中，優(yōu)選硅酸鈣硬化體包括0.1-3.0重量％的抗水劑，從而賦予硅酸鈣硬化體以拒水性。對(duì)于通過(guò)使用抗水劑賦予硅酸鈣硬化體以拒水性的方法沒有特定的限制。例如，優(yōu)選使用所謂的“汽相淀積法”，從而可實(shí)現(xiàn)達(dá)到最低為100°高的水接觸角。
對(duì)于抗水劑的類型沒有特定的限制?？顾畡┑睦影ü柩跬榛衔铩⑼檠趸柰榛衔?、脂肪酸、脂肪酸鹽、和樹脂乳狀液，所述樹脂乳狀液包括至少一種選自環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂、醋酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂和苯乙烯/丁二烯樹脂的樹脂。這些抗水劑可單獨(dú)使用或組合使用。在這些抗水劑中，特別優(yōu)選的是硅氧烷化合物，如硅氧烷油(如聚二甲硅氧烷，其中甲基可以被氫原子、苯基、三氟丙基等代替)；和烷氧基硅烷化合物，如烷基烷氧基硅烷(如甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷和異丁基三乙氧基硅烷)。硅酸鈣硬化體中抗水劑的含量?jī)?yōu)選為0.1-3.0重量％，更優(yōu)選為0.5-2重量％。當(dāng)抗水劑的含量低于0.1重量％時(shí)，不能產(chǎn)生所需的拒水性。另一方面，當(dāng)抗水劑的含量高于3.0重量％時(shí)，硅酸鈣硬化體的強(qiáng)度降低。
只要不削弱硅酸鈣硬化體的性能，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體還可包含少量的補(bǔ)強(qiáng)纖維、輕質(zhì)骨料、樹脂等。補(bǔ)強(qiáng)纖維的使用有利于改善硅酸鈣硬化體的強(qiáng)度。補(bǔ)強(qiáng)纖維的例子包括無(wú)機(jī)纖維，如耐堿玻璃纖維、碳纖維、不銹鋼纖維、陶瓷纖維和石棉纖維；和有機(jī)纖維，如芳族聚酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維和漿粕纖維。這些補(bǔ)強(qiáng)纖維可單獨(dú)使用或組合使用。在這些補(bǔ)強(qiáng)纖維中，從得到所需的補(bǔ)強(qiáng)能力的角度看，優(yōu)選芳族聚酰胺纖維、耐堿玻璃纖維和碳纖維。在芳族聚酰胺纖維中，最優(yōu)選對(duì)芳香族聚酰胺纖維(paraaramid)。另外，從價(jià)格性能的角度看，還優(yōu)選漿粕纖維。對(duì)于漿粕纖維，特別優(yōu)選的是粉碎漿粕。對(duì)于補(bǔ)強(qiáng)纖維的纖維長(zhǎng)度沒有特定的限制。然而，從補(bǔ)強(qiáng)能力和成型性的角度看，補(bǔ)強(qiáng)纖維的纖維長(zhǎng)度優(yōu)選為1mm到20mm，更優(yōu)選3mm到10mm，更優(yōu)選5mm到8mm。另外，對(duì)于硅酸鈣硬化體中補(bǔ)強(qiáng)纖維的量沒有特定的限制。硬化體中補(bǔ)強(qiáng)纖維的量以硅酸鈣硬化體的體積計(jì)，優(yōu)選為0.05體積％到3體積％，更優(yōu)選0.1體積％到2體積％。其中硬化體的體積包括其中存在的氣泡的體積。當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)纖維的量小于0.05體積％時(shí)，通過(guò)使用補(bǔ)強(qiáng)纖維得到的硅酸鈣硬化體強(qiáng)度的改善不能令人滿意。另一方面，當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)纖維的量大于3體積％時(shí)，在將用于生產(chǎn)硅酸鈣硬化體的原料(包括補(bǔ)強(qiáng)纖維)混合時(shí)，纖維可能糾纏在一起形成纖維球，使補(bǔ)強(qiáng)纖維難以均勻地分散在硬化體中。另外對(duì)于輕質(zhì)骨料，可使用通常用于降低混凝土重量的那些骨料中的任一種，如硅橡膠球和珍珠巖。對(duì)于本發(fā)明的硅酸鈣硬化體中輕質(zhì)骨料的用量沒有特定的限制。然而，輕質(zhì)骨料的量以固體混合物的重量計(jì)，優(yōu)選為0.1-30重量％，更優(yōu)選為1-20重量％。此外，對(duì)于樹脂，優(yōu)選使用具有耐熱性的樹脂，如酚醛樹脂和甲階酚醛樹脂。對(duì)于本發(fā)明的硅酸鈣硬化體中樹脂的用量沒有特定的限制。然而，樹脂的量以固體混合物的重量計(jì)，優(yōu)選為0.1-30重量％，更優(yōu)選為1-20重量％。
將通過(guò)混合原料得到的水性淤漿傾入模具中并預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理。如果需要，可在將水性淤漿傾入到模具中之前將上述抗水劑和/或上述補(bǔ)強(qiáng)纖維加入到水性淤漿中。如果需要，所述模具可具有布置在其中的補(bǔ)強(qiáng)鐵條或補(bǔ)強(qiáng)金屬網(wǎng)。在這種情況下，優(yōu)選上述補(bǔ)強(qiáng)鐵條或補(bǔ)強(qiáng)金屬網(wǎng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)防銹處理。通過(guò)水性淤漿本身產(chǎn)生的熱量或從外部加熱水性淤漿使模具中的水性淤漿預(yù)硬化。優(yōu)選水性淤漿的預(yù)硬化在40℃到100℃進(jìn)行1小時(shí)到至少48小時(shí)。對(duì)于模具，可使用進(jìn)行高壓蒸汽處理室等。優(yōu)選在水性淤漿進(jìn)行預(yù)硬化的同時(shí)抑制水性淤漿中水分的蒸發(fā)。通過(guò)水性淤漿的預(yù)硬化，得到預(yù)硬化體。通過(guò)壓熱器對(duì)得到的預(yù)硬化體進(jìn)行高溫和高壓進(jìn)行高壓蒸汽處理。如果需要，在預(yù)硬化體進(jìn)行進(jìn)行高壓蒸汽處理之前，將預(yù)硬化體切成所需的形狀?？赏ㄟ^(guò)生產(chǎn)蒸壓輕質(zhì)混凝土中通常使用的任何常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)硬化體的切削。這種常規(guī)方法的例子包括使用鋼絲的切斷法。優(yōu)選預(yù)硬化體的進(jìn)行高壓蒸汽處理在160℃(表壓約5.3kgf/cm2)到220℃(表壓約22.6kgf/cm2)的溫度下進(jìn)行。將通過(guò)對(duì)預(yù)硬化體進(jìn)行蒸壓得到的硬化體干燥，從而得到的硅酸鈣硬化體。
如此得到的本發(fā)明的硅酸鈣硬化體同時(shí)表現(xiàn)出高的絕熱性質(zhì)和高的透氣率。因此，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體可有利地用作動(dòng)態(tài)絕熱材料。另外，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體不僅具有可加工性、價(jià)格性能和高強(qiáng)度的優(yōu)異性能，而且是不燃的。因此，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體適合于用作動(dòng)態(tài)絕熱材料。
優(yōu)選實(shí)施方案在下文中，將參考以下實(shí)施例和比較實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但不應(yīng)該將以下實(shí)施例和比較實(shí)施例作為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
在以下實(shí)施例和比較實(shí)施例中，通過(guò)以下方法進(jìn)行各種測(cè)量和分析。
(熱導(dǎo)率)根據(jù)JIS A-1412使用熱流計(jì)測(cè)量熱導(dǎo)率，其中冷板溫度為5℃熱板溫度為35℃。使用的試樣尺寸為200mm×200mm×25mm(厚度)，已經(jīng)將其在20℃和60％的濕度下保持直到試樣的重量恒定。
(透氣率)使用圖3所示的裝置測(cè)量透氣率。具體地，透氣率測(cè)定如下。制備圓柱體試樣1(橫截面面積(S)＝50mmφ；長(zhǎng)度(L)＝50mm)，除了圓柱體試樣兩端的表面之外，用環(huán)氧樹脂封住圓柱體試樣的表面。然后，將樣品1放在內(nèi)表面裝備有橡皮墊的樣品支架2中，其中所述橡皮墊可以通過(guò)空氣壓縮緊緊地密封樣品支架2的內(nèi)部。然后，使用真空泵3、通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)槽5中的壓力。當(dāng)通過(guò)差壓計(jì)6測(cè)量的壓力差為1kPa時(shí)，通過(guò)流量計(jì)7測(cè)量樣品中空氣的流動(dòng)速率。從測(cè)量的樣品中空氣的流動(dòng)速率，根據(jù)以下方程式(1)計(jì)算透氣率。
透氣率(m2h-1Pa-1)＝W×L/S/ΔP(1)其中W空氣的流動(dòng)速率(m3h-1)；
L樣品長(zhǎng)度(m)；S樣品的橫截面面積(m2)；和ΔP壓力差(Pa)。
將測(cè)量用的樣品1在20℃和60％的濕度下保持直到試樣的重量恒定。
(彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度)將硅酸鈣硬化體保持在恒溫恒濕箱(其中溫度和相對(duì)濕度(RH)分別保持在20℃和60％)中直到的硬化體的含水量(以絕對(duì)干燥狀態(tài)的硬化體的重量計(jì))變?yōu)?0±2％。將得到的硬化體用作測(cè)量彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度的樣品。樣品尺寸為40mm×40mm×160mm。根據(jù)JIS R5201測(cè)量硅酸鈣硬化體的彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。具體地，使樣品經(jīng)過(guò)彎曲強(qiáng)度測(cè)試，其中跨度為100mm。在彎曲強(qiáng)度測(cè)試中，對(duì)樣品施加負(fù)荷直到將其破壞為兩部分。使用破壞為兩部分樣品中的一個(gè)，測(cè)量壓縮強(qiáng)度如下。對(duì)40mm×40mm面積的樣品施加負(fù)荷以測(cè)量最大負(fù)荷，并將得到的最大負(fù)荷值定義為硅酸鈣硬化體的壓縮強(qiáng)度。
(表觀比重)從已經(jīng)進(jìn)行高壓蒸汽處理的硅酸鈣硬化體上取下與上述彎曲強(qiáng)度測(cè)試中同樣尺寸的樣品。將樣品在105℃下干燥24小時(shí)，然后計(jì)算樣品的重量和尺寸(體積)。從樣品重量和體積的測(cè)定值計(jì)算樣品的表觀比重。
(粉末X射線衍射法Ia和Ib的測(cè)量)使用乳缽將與上述彎曲強(qiáng)度測(cè)試中使用的樣品基本上相同的樣品粉碎，得到用于粉末X射線衍射法的樣品。通過(guò)X射線衍射裝置(商品名RINT 2000；由日本的Rigaku Corporation生產(chǎn)并銷售)，使用Cu的Kα射線測(cè)量衍射峰強(qiáng)度Ib和最小衍射強(qiáng)度Ia。測(cè)量在如下條件下進(jìn)行，其中加速電壓為40kV，加速電流為200mA，光接收狹縫的隙縫寬度為0.15mm，掃描速度為4°/分鐘，和樣品為0.02°。在通過(guò)石墨單色器單色化之后計(jì)數(shù)衍射的X射線。
Ia定義為分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度，其中所述強(qiáng)度包含背景強(qiáng)度。Ib定義為雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度，其中所述強(qiáng)度包含背景強(qiáng)度。雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的衍射射線分別是衍射角為約29.0°和約30.0°(2θ)的衍射射線。圖1表示如何得到Ia和Ib的值。
(粉末X射線衍射法I(002)和I(220)的測(cè)量)使用的樣品和測(cè)量條件與上述Ia和Ib的測(cè)量基本上相同。I(002)為通過(guò)將6°到9°(2θ)的衍射角附近的背景線性近似得到的真衍射強(qiáng)度。類似地，I(220)為通過(guò)將20°到40°(2θ)的衍射角附近的背景線性近似得到的真衍射強(qiáng)度。雪硅鈣石(002)平面的衍射線為衍射角是約7.7°(2θ)的衍射線。測(cè)定I(220)和I(002)的方法表示在圖2中。
(鋸切性)使用木工用鋸切削硅酸鈣硬化體，用于評(píng)價(jià)硅酸鈣硬化體的鋸切性。具體地，根據(jù)硅酸鈣硬化體切削的容易程度和切削得到的橫截面的外觀評(píng)價(jià)硅酸鈣硬化體的鋸切性。
實(shí)施例1到13在實(shí)施例1到實(shí)施例13的各實(shí)施例中，使用固體混合物和水生產(chǎn)硅酸鈣硬化體。固體混合物的各種材料的類型和用量和水的量表示在表1中。具體地，在實(shí)施例1到實(shí)施例13中，使用以下材料制備固體混合物。對(duì)于硅酸質(zhì)材料，使用硅石精細(xì)粉碎粉(Blaine比表面積11,000cm2/g)和含硅煙霧(由埃及的EFACO生產(chǎn)并銷售)。對(duì)于粘結(jié)材料，在實(shí)施例1到實(shí)施例8中使用早強(qiáng)卜特蘭水泥，在實(shí)施例9到實(shí)施例13中使用普通卜特蘭水泥。對(duì)于石灰質(zhì)材料，使用生石灰(純度98％)。對(duì)于鋁化合物，使用十八水合硫酸鋁。對(duì)于不同于硫酸鋁及其水合物的硫酸鹽化合物，使用二水石膏。對(duì)于表面活性劑，在實(shí)施例1到實(shí)施例5中使用聚氧乙烯烷基醚(非離子型表面活性劑)，在實(shí)施例6到實(shí)施例13中使用EMAL 20T(由日本的Kao Corporation生產(chǎn)并銷售)(陰離子型表面活性劑)。對(duì)于粘度調(diào)節(jié)劑，使用甲基纖維素，對(duì)于防沫劑，使用烷基改性硅氧烷(由日本的Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.生產(chǎn)和銷售)。對(duì)于有機(jī)纖維，在實(shí)施例10和13中使用精細(xì)粉碎形式的漿粕。對(duì)于每種十八水合硫酸鋁和二水石膏，其在表1中表示的量為其無(wú)水形態(tài)的重量份。另外，對(duì)于表面活性劑，其在表1中表示的量以發(fā)泡劑中所含的固體的重量計(jì)表示為重量％。在表1中表示的水/固體比為固體混合物與水的重量比。
在每個(gè)實(shí)施例1到實(shí)施例8中，使用上述固體混合物如下生產(chǎn)硅酸鈣硬化體。對(duì)于原料的第一裝料(定義如上)，將硅石精細(xì)粉碎粉、含硅煙霧、生石灰、早強(qiáng)卜特蘭水泥、十八水合硫酸鋁和二水石膏、粘度調(diào)節(jié)劑和防沫劑投料到體積為15升的不銹鋼浴中，所述不銹鋼浴包含50℃的水。通過(guò)攪拌器(ultra stirrer DC-CHRM25，由日本IuchiSeieido Co.，Ltd.生產(chǎn)并銷售)以1,200rpm的轉(zhuǎn)速攪拌不銹鋼浴的內(nèi)容物，在大氣壓力下攪拌兩小時(shí)，同時(shí)在50℃下加熱不銹鋼浴并抑制不銹鋼浴中的水分蒸發(fā)，從而得到混合物。然后，只在實(shí)施例4和實(shí)施例5中，將得到的混合物冷卻到40℃，然后向不銹鋼浴中加入生石灰作為原料的第二裝料(定義如上)，然后在40℃下攪拌不銹鋼浴中的內(nèi)容物1分鐘。向得到的混合物中加入發(fā)泡劑(向其中加入表面活性劑的鋁粉)，然后攪拌20秒，從而得到水性淤漿。將得到的水性淤漿傾入尺寸為30cm×30cm×20cm的模具中并使水性淤漿在模具中發(fā)泡。在將水性淤漿傾入到模具中之后，水性淤漿立即在60℃下預(yù)硬化，同時(shí)抑制水分從水性淤漿蒸發(fā)，從而得到硅酸鈣的預(yù)硬化體。
在實(shí)施例9到實(shí)施例13的各實(shí)施例中，除了使用普通卜特蘭水泥作為粘結(jié)材料、使用溫度為60℃的水和在第一裝料之后攪拌不銹鋼內(nèi)容物并同時(shí)在60℃下加熱不銹鋼浴之外，以與實(shí)施例1基本上相同的方法生產(chǎn)硅酸鈣硬化體。另外，在實(shí)施例13中，將生石灰作為原料的第二裝料投入到不銹鋼浴中，然后在60℃下攪拌1分鐘。
將硅酸鈣預(yù)硬化體從模具中脫模并高溫和在190℃下在飽和蒸汽氣氛中進(jìn)行高壓進(jìn)行高壓蒸汽處理4小時(shí)，然后干燥，從而得到成型體(硅酸鈣硬化體)。
在實(shí)施例1到實(shí)施例13的各實(shí)施例中得到的成型體(硅酸鈣硬化體)的多種性能如表3所示。在實(shí)施例13中得到的硅酸鈣硬化體的粉末X射線衍射圖如圖1和圖2所示。
實(shí)施例14在實(shí)施例14中，除了原料的用量如表1所示和不使用表面活性劑和防沫劑之外，以與實(shí)施例9中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表3所示。
實(shí)施例15在實(shí)施例15中，除了原料的用量如表1所示和不使用表面活性劑和防沫劑之外，以與實(shí)施例11中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表3所示。
比較實(shí)施例1和比較實(shí)施例2在比較實(shí)施例1和比較實(shí)施例2中，除了不使用表面活性劑、粘結(jié)劑和防沫劑之外，分別以與實(shí)施例4和13中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表4所示。
比較實(shí)施例3在比較實(shí)施例3中，使用表2所示的原料，以與比較實(shí)施例2中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表4所示。
比較實(shí)施例4和比較實(shí)施例5在比較實(shí)施例4和比較實(shí)施例5的各實(shí)施例中，除了不使用表面活性劑、防沫劑和粉碎漿粕之外，以與實(shí)施例13中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表4所示。
比較實(shí)施例6在比較實(shí)施例6中，除了不使用表面活性劑和防沫劑之外，以與實(shí)施例13中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。得到的成型體的多種性能如表4所示。
比較實(shí)施例7在比較實(shí)施例7中，除了原料的用量如表4所示之外，以及不使用粘度調(diào)節(jié)劑和鋁粉之外，以與實(shí)施例14中基本上相同的方法生產(chǎn)成型體(硅酸鈣硬化體)。
比較實(shí)施例8在比較實(shí)施例8中，制備了市售的絕熱ALC(HEBELDMMPLATTE，由德國(guó)Hebel生產(chǎn)并銷售)樣品。對(duì)于樣品，測(cè)量了其多種性能。結(jié)果如表4所示。
比較實(shí)施例9將78重量份溫度為45℃的水、0.5重量份表面活性劑(EMAL20T；由日本Kao Corporation生產(chǎn)并銷售)、0.8重量份粘度調(diào)節(jié)劑(0.4重量份甲基纖維素和0.4重量份三聚氰胺型降粘劑)、0.4重量份防沫劑(烷基改性硅氧烷油)(由日本Shin-Etsu Chemical Co.生產(chǎn)并銷售)和0.12重量份發(fā)泡劑(鋁粉)加入到包含51重量份平均粒徑為約20μm的二氧化硅粉末、42重量份早強(qiáng)卜特蘭水泥、5重量份生石灰和2重量份二水石膏的固體混合物中。將得到的混合物攪拌2分鐘，從而得到其中組分均勻混合的水性淤漿。將得到的水性淤漿加熱到43℃，然后傾入到模具中并保持在45℃，直到水性淤漿半硬化。將得到的硬化體(硅酸鈣預(yù)硬化體)脫模并并在180℃下在10atm下在飽和蒸汽氣氛中經(jīng)過(guò)高壓進(jìn)行高壓蒸汽處理4小時(shí)，然后干燥，從而得到成型體(硅酸鈣硬化體)。對(duì)于得到的成型體，測(cè)量其多種性能。結(jié)果如表4所示。
比較實(shí)施例10制備市售的吸音ALC(Shizukalite；由日本CLION Co.，Ltd.生產(chǎn)并銷售)樣品。對(duì)于樣品，測(cè)量其多種性能。結(jié)果如表4所示。
比較實(shí)施例11制備市售的褐塊石棉(Homemat；由日本NICHIAS Corporation生產(chǎn)并銷售)的樣品。對(duì)于樣品，測(cè)量其多種性能。結(jié)果如表4所示。不可能對(duì)樣品進(jìn)行彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度的測(cè)量，因?yàn)闃悠凡荒鼙３制湫螤?。另外，?duì)樣品的鋸切性的評(píng)價(jià)也是不可能的，因?yàn)闃悠返睦w維拌住鋸齒，因此不能切削樣品。
比較實(shí)施例12制備市售的玻璃棉(MAT-ACE；由日本ASAHI FIBER GLASS Co.生產(chǎn)并銷售)樣品。對(duì)于樣品，測(cè)量其多種性能。結(jié)果如表4所示。不可能對(duì)樣品進(jìn)行彎曲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度的測(cè)量，因?yàn)闃悠凡荒鼙３中螤?。另外，?duì)樣品的鋸切性的評(píng)價(jià)也是不可能的，因?yàn)闃悠返睦w維拌住鋸齒，因此不能切削樣品。
表1
表1(續(xù))
表1(續(xù))
表2
注在比較實(shí)施例1到比較實(shí)施例6的各比較實(shí)施例中，使用的鋁粉為鋁淤漿形態(tài)，其中鋁淤漿的鋁粉含量以鋁淤漿中所含的水的重量計(jì)為5重量％。
表3
表3(續(xù))
表3(續(xù))
表4
表4(續(xù))
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的硅酸鈣硬化體不僅具有輕的重量和高的強(qiáng)度，而且是不燃的。另外，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體同時(shí)表現(xiàn)出高的絕熱性質(zhì)和高的透氣率。因此，所述硅酸鈣硬化體可有利地用作建需要表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)的建筑用壁材(即，動(dòng)態(tài)絕熱材料)和吸音材料。
常規(guī)的動(dòng)態(tài)絕熱材料不是完全不燃的。另一方面，本發(fā)明的硅酸鈣硬化體是完全不燃性的，并可成型為動(dòng)態(tài)絕熱材料優(yōu)選的板狀，因此，當(dāng)本發(fā)明的硬化體為板狀時(shí)，易于簡(jiǎn)化其操作并確保動(dòng)態(tài)絕熱技術(shù)中所需的氣密性。
權(quán)利要求
1.硅酸鈣硬化體，其具有(1)最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的熱導(dǎo)率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透氣率，從而表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)絕熱性質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的硅酸鈣硬化體，其具有0.02-0.08Wm-1K-1的熱導(dǎo)率。
3.權(quán)利要求1的硅酸鈣硬化體，其具有0.02-0.06Wm-1K-1的熱導(dǎo)率。
4.權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的硅酸鈣硬化體，其主要包括雪硅鈣石，并且在其粉末X射線衍射圖中，雪硅鈣石的(220)平面的衍射峰強(qiáng)度Ib和分別在雪硅鈣石的(220)平面和(222)平面的兩個(gè)衍射峰之間的衍射角范圍內(nèi)觀察到的最小衍射強(qiáng)度Ia滿足關(guān)系Ib/Ia≥3。
5.硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法，其包括(1)提供包括水和固體混合物的水性淤漿，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、至少一種選自不同于硫酸鋁的硫酸鹽及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料，其中以所述固體混合物的重量計(jì)，所述水性淤漿中包含的所述至少一種鋁化合物的量以Al2O3的換算量表示為0.09-10重量％；和以所述固體混合物的重量計(jì)，所述水性淤漿中包含的所述至少一種硫酸鹽化合物的量以SO3的換算量表示為0.15-15重量％，所述SO3的量為相當(dāng)于所述至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于所述至少一種硫酸鹽化合物的SO3的量的總和，其中水與固體混合物的重量比為2.3到5.5，和其中石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比最大為0.6；(2)向所述水性淤漿中加入發(fā)泡劑；(3)將所述水性淤漿傾入到模具中；和(4)使所述水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述發(fā)泡劑為選自鋁粉和含鋁水性淤漿中的至少一種，和其中以所述固體混合物的重量計(jì)所述發(fā)泡劑的用量以發(fā)泡劑中所含固體的重量百分?jǐn)?shù)表示為0.03-0.95重量％。
7.硅酸鈣硬化體的生產(chǎn)方法，其包括(1)提供包括水和固體混合物的水性淤漿，所述固體混合物基本上由以下物質(zhì)組成硅酸質(zhì)材料、粘結(jié)材料、至少一種選自硫酸鋁及其水合物的鋁化合物、至少一種選自不同于硫酸鋁的硫酸鹽及其水合物的硫酸鹽化合物、和選擇性的石灰質(zhì)材料，其中以所述固體混合物的重量計(jì)，所述水性淤漿中包含的所述至少一種鋁化合物的量以Al203的換算量表示為0.09-10重量％；和以所述固體混合物的重量計(jì)，所述水性淤漿中包含的所述至少一種硫酸鹽化合物的量以SO3的換算量表示為0.15-15重量％，所述8O3的量為相當(dāng)于所述至少一種鋁化合物的SO3的量和相當(dāng)于所述至少一種硫酸鹽化合物的SO3的量的總和，其中水與固體混合物的重量比為2.3到5.5，和其中石灰質(zhì)材料與粘結(jié)材料的重量比大于0.6；(2)向所述水性淤漿中加入發(fā)泡劑；(3)將所述水性淤漿傾入到模具中；和(4)使所述水性淤漿預(yù)硬化，然后進(jìn)行高壓蒸汽處理，其中向所述水性淤漿中加入至少兩種選自表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、和防沫劑的添加劑，條件是粘度調(diào)節(jié)劑的加入和防沫劑的加入在所述步驟(1)之后和所述步驟(2)之前進(jìn)行，和表面活性劑的加入在所述步驟(2)中與所述發(fā)泡劑的加入同時(shí)進(jìn)行。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所述發(fā)泡劑為選自鋁粉和含鋁水性淤漿中的至少一種，和其中以所述固體混合物的重量計(jì)所述發(fā)泡劑的用量以發(fā)泡劑中所含固體的重量百分?jǐn)?shù)表示為0.03-0.95重量％。
9.權(quán)利要求7或8的方法，其中所述表面活性劑為至少一種選自高級(jí)醇硫酸酯、高級(jí)醇硫酸鈉和聚氧乙烯烷基醚的化合物，和其中以所述發(fā)泡劑所含固體的重量計(jì)所述表面活性劑的用量為0.01-200重量％。
10.權(quán)利要求7到9中任一項(xiàng)的方法，其中所述粘度調(diào)節(jié)劑為至少一種選自甲基纖維素和聚乙烯醇的化合物，和其中以所述固體混合物的重量計(jì)所述粘度調(diào)節(jié)劑的用量為0.01-1重量％。
11.權(quán)利要求7到10中任一項(xiàng)的方法，其中所述防沫劑為至少一種選自硅氧烷、脂族酸、脂族酯、醇和磷酸酯的化合物，和其中以所述固體混合物的重量計(jì)所述防沫劑的用量為0.001-3重量％。
全文摘要
本發(fā)明提供了硅酸鈣硬化體，其具有最小為0.05MPa的彎曲強(qiáng)度，并具有0.02－0.1Wm
文檔編號(hào)E04B1/76GK1780800SQ0381568
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月3日
發(fā)明者小川晃博, 松山博圭 申請(qǐng)人:旭化成株式會(huì)社