1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1前言

空气湿度是一个对与人们生活与生产有密切关系的环境参数，湿度对人体舒适度、产品生产、产品质量和产品存期都有重要意义。[1]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。前者即为空调技术，是目前普遍采用的方法，要消耗大量电能，会污染环境和破坏生态，引发”建筑综合症”和”室内空气质量”问题，不符合可持续发展战略。后者即利用可再生能源或者材料的吸放湿特性控制调节湿度，无需任何人工能源，是一种生态性控制调节方法。[2]在陶瓷矿物资源以及能源资源日益枯竭、劳动力日渐紧缺、节能减排要求不断提高以及国际低碳要求的大环境下，我国建筑卫生陶瓷正在逐渐从拼产量为主的经营方式向着以质量、规格、档次等为主的经营方式转变。[3]

建筑陶瓷功能化，是国内外建筑陶瓷行业的主要发展方向之一。[4]同一类陶瓷产品的生产成本基本相同，在保证性价比的前提下，陶瓷产品的价值随着功能的增加而提高，产品竞争力也会随之相应的增强。[5]

2调湿材料的调湿原理

”调湿材料”这一概念，是由西藤、宫野等首先提出来的[4]，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，自动调节空气湿度的材料。调试材料的调湿原理如图的吸放湿曲线来说明：当空气湿度超过某一值Φ2时，平衡含湿量急剧增加，材料吸收空气当中的水分，阻止空气相对湿度的增加；当空气的相对湿度低于某一值Φ时，平衡含湿量迅速降低，材料放出水分加湿空气，阻止空气相对湿度下降。只要材料的含湿量处于U1~U2之间，室内的空气湿度就自动维持在Φ1~Φ2的范围内。若吸放湿曲线间滞后环宽度足够小，在Φ1~Φ2之间的斜率足够大，则材料可使室内的相对湿度稳定在较小的范围内。

3调湿材料国内外的发展现状

多孔陶瓷材料，如沸石、硅藻土、海泡石等具有优良的调湿性能。[6-8]第一类是硅酸钙水合物系调湿材料，以石灰或水泥和硅砂为主的原料，经不同的工艺流程相继研制而成。第二类是以天然沸石为原料研制开发出来的板状吸放湿板。主要有A型砩石板、B型砩石板和灰浆护墙板三种。第三类是硅藻土系调湿材料，其在吸放空气中水分的同时，有绝热脱臭和吸音等功能作用，特别适用于有这些功能要求的场所。第四类是纸类调湿材料，以少量木质纤维和多量的无机吸湿粉体为原料在水中混合分散，加入一定粘结剂，进行聚离子反应之后，在掺纸金属网上压紧脱水成型而制成。

表1四种调湿材料优缺点对比

4生产工艺流程及之间的对比

4.1二次烧成调湿瓷砖的生产工艺流程[9]

原材料采购→检测入仓→配料球磨→泥浆检测→喷雾干燥→成型→一次素烧→选坯→喷水→施釉→二次烧成→性能检测→精细磨边倒角→分级→成品抽检→包装入仓

（2）釉料工艺流程

配料→球磨→检测→过筛除铁→制备待用

原料化学成分：SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O

4.2一次烧成生产工艺流程[10]

制釉原料→配料→熔块制备→配料球磨→釉料

制坯原料→配料球磨→干燥制粉→粉料→成型→干燥→施釉→印花→干燥→烧成→分级包装

原料化学成分[11]：SiO2、Al2O3、TiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O

4.3瓷砖一次烧成与二次烧成的工艺对比

5以硅藻土为原料的调湿材料优势及其使用存在的问题

硅藻土具有成分与硅胶相似，成本低廉。多级结构孔等许多优点，而采用这种多维孔道的天然多孔矿物的组合，使涂料具有很好的调湿性能。[14]

硅藻土的主要成分是无定形的二氧化硅。我们知道硅胶其主要也是无定形的二氧化硅，是非常常用的干燥剂。但硅胶却难以作为建材使用，主要是由于其吸水后往往有较大的体积膨胀，会导致建材的开裂、脱落等一些列问题

6调湿材料陶瓷在国内外的应用情况

日本对调湿材料的研究和应用是同步进行的，应用实例已达300多项，主要是密闭的空间或者是相对密闭的场所规模较大的有：鹿岛建设技术研究环境工学实验室（灰浆护墙板）、小平市中央图书馆开架书库（SHC纸）、宫尺贤治纪念馆、枥木县立博物馆、福岛县立博物馆、中尊寺金色堂等。

调湿材料在国内依然应用广泛：

（1）可广泛应用于居家内墙装饰，如客厅、卧室等场所，既有调湿杀菌功能，又能提高装修档次，营造一个绿色家居。

（2）应用于办公场所内墙装饰，空调的频繁使用使室内湿度短时间变化大，容易产生身体不适和孳生细菌等问题，使用调湿瓷砖能够让环境更干爽，舒适。

（3）可用于对清洁要求很高的房间，例如医院、食品加工场所及高档店铺等场所。

（4）采用粘结剂，将调湿瓷砖贴在衣柜、书房等家具里面，充分发挥其调湿杀菌功能，让衣服，书籍等物品保持干爽。

7调湿材料的发展趋势

利用材料的吸放特性来控制调节湿度的研究，在日本已有二十多年了，而我国才刚刚起步。所以不仅在室内封闭区域，以及相对敞开的空间，在国内都具有很高的应用和研究前景。未来我们对调湿瓷砖材料的研究，除了要在理论当中进行探索之外，更主要的我们需要在工艺上研究利用低成本原料进行经济合成的技术。这充分符合我国以低碳经济为目标的环境战略，并对我国建设节能环保型城市有及其重要的意义。[15]未来的调湿材料的研究还要以防灾性、舒适性、健康性、无污染为目的，开发吸放湿能力大、适用各种需要的理想调湿材料[16]

参考文献

[1]张青华，智云，王华.低成本调湿材料发展[J].建设科技，2011，2：28~30.

[2] 冉茂宇.日本对调湿材料的研究及应用[N].材料导报，2002，11.

[3]税安泽，覃东，张永林，朱雯莉，吴诚，方贵金.论功能型建筑陶瓷的作用及其应用[J].佛山陶瓷，2012，6：11~15.

[4]白战英，张卫星，刘小云.我国建筑卫生陶瓷行业技术现状及发展趋势[J].陶瓷，2011，12：40~43.

[5]胡林荣，黄弘，陈芙蓉.建筑卫生陶瓷产品特征与竞争力[J].中国陶瓷工业，2004，11（5）：54~56.

[6]姜洪义，王一萍，万维新.沸石、硅藻土孔结构及调湿性能的研究[J].硅酸盐通报，2006，25（6）：30~33

[7]吕荣超，冀志江，张连松等.海泡石应用于调湿材料的研究[J].岩石矿物学杂志，2005，24（4）：329~332.

[8]孙国梁，梁立强，石纪军等.具有调湿性能的新型环境材料的研究[J].陶瓷学报，2006，27（2）：167~171.

[9]朱光耀.二次烧成调湿壁示砖的配方工艺及市场应用[J].佛山陶瓷，2012，3：21~23.

[10]李家驹，陶瓷工艺学[M],北京：中国轻工业大学出版社，2001.

[11]Kawamura,et al.Compositions for the decoration of ceramic materials[P].United States:6,881,690,April 19,2005.

[12]张玉南.陶瓷艺术釉工艺学[M].景德镇陶瓷学校，1994.

[13]丘泰，潘志华，纪士东合编.无机非金属材料工学[M].南京：南京工业大学，2002.

[14]张连松，冀志江，王静，吕荣超，王继梅，王晓燕，金宗哲.空气净化抗菌调湿功能内墙粉末涂料[J].中国建材科技，2005，2：1~5.

[15] 封禄田,田一光.蒙脱土/聚丙烯酰胺复合材料的制备和性能研究[N].沈阳化工学院学报,999,3.

[16]Song，et al. Porous humidity-control tile and method for manufacturing the same[P]. United States:8,187,701, May 29, 2012

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1调湿陶瓷坯料制备流程的确定：

（1） 坯料的工艺流程

制坯原料→原料混合→过筛除铁→泥浆的储存以及搅拌→泥浆的压滤→坯料陈腐→坯料真空处理→成型→干燥→施釉→烧成

（2）釉料工艺流程

制釉原料→配料→熔块制备→配料球磨→釉料

可塑坯料制备流程的选择：

1硬质、软质原料共同湿法细磨

特点：干法称重配料比较准确，湿法球磨细读较高且混合均匀，硬、软质原料同时入球磨影响球磨效率，干料进磨劳动强度大，且粉尘较多。

2湿法细碎、泥浆混合

特点：硬质原料独自入球磨机细碎，粘土原料调成泥浆后，按体积比例与硬质原料磨成的泥浆配合，这种方案适于多种配方及大规模生产的工厂，但原料品种不能太多。

3干粉细碎、调水湿润

特点：可连续生产，易组成生产作业组。但干法细碎的卫生条件差，经雷蒙磨带入铁质较多，干法除铁的效果比不上湿法。

基于该多孔调湿陶瓷的生产上原料品种不多，以及生产效率方面的考虑，我们采用湿法细泥浆混合的方法。

2调湿陶瓷成型方式的选择

基于本课题研究的是一种多孔的调湿陶瓷，其成型方法有注浆法、半干压法、人工或机械捣打法、可塑法、热压铸法等。

经研究该种多孔调湿陶瓷采用压制的成型方法：

3调湿陶瓷烧成方式的选择

一次烧成：是将施好釉的生坯经一次煅烧直接得到产品的方法。

二次烧成：是为了减少釉面和产品其他缺陷而发展起来的方法。有两种方式：1”高温素烧，低温釉烧”2”低温素烧，高温釉烧”

一次烧成如今也能得到高质量釉面的釉面砖。国外发达国家从环保和节能的角度出发，正大力发展一次烧成技术。为响应我国建设节能型环保城市的号召，以及生产效率等因素的考虑，本课题研究的调湿陶瓷采用一次烧成的烧成方式。

4硅藻土系为原料生产的调湿瓷砖所存在的问题：

硅藻土的主要成分是无定形的二氧化硅。我们知道硅胶其主要也是无定形的二氧化硅，是非常常用的干燥剂。但硅胶却难以作为建材使用，主要是由于其吸水后往往有较大的体积膨胀，会导致建材的开裂、脱落等一些列问题。

5问题的解决方法

硅藻土虽具有非常广泛的用途，但毕竟其主要成分是无定形的硅，功能比较单一。所以通过韩国宋赫等人所阐述的专利，运用如下步骤能够解决硅藻土所存在的问题：原料粉末的混合以及研碎；向研碎后的粉末提供水分以形成泥浆；将泥浆与用作形成材料的气孔的中空微粒球进行混合，其中每个中空微粒球的内经大约在5微米到200微米之间；将混有微粒球的泥浆进行除气；将已经被除气的泥浆成型以获得半成品；烘干半成品；在窑炉当中将已经烘干的半成品进行煅烧以获得调湿陶瓷，其中这种多孔调湿陶瓷含有一种可以调控水分没的模型结构，这种模型结构是由纳米孔以及大量球形孔所形成的双孔结构组成。并且其中球形孔的体积与中空微粒球的体积相同，这种中空微粒球会在干燥后半成品的煅烧期间所消失。

以上所述的中空微粒球是一种高分子海绵，化学成分为有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲脂）。