专利名称：一种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法，属轻质陶瓷范畴。
起装饰作用的建筑陶砖由于比重较大(一般为2.2-2.6g/cm3)，砖面采用上“釉”或“抛光”处理，使用时必须用水泥砂浆粘贴牢固，由专业人员施工操作，常用于外墙的装饰，若将建筑陶砖用于室内墙体装饰，则釉的单色调和抛光的玻璃光泽，使室内装饰效果显得华丽过度、典雅及变化不足，且比重较大的建筑陶砖增加了墙体承受，容易脱落不安全，施工也极为不便。近年来，市场上出现了一些轻质发泡陶瓷，由于其质轻，可有效减轻墙体的承重，也利于安全施工，正如《陶瓷》94、1中发表的“高温发泡陶瓷的应用前景”指出，发泡陶瓷可替代墙体材料、内外墙及地面、天花板装饰砖。轻质发泡陶瓷，有的是用低温(250℃以下)进行硬化成形，有的是用高温(700℃以上)烧成，公告号为1147489的专利文献“一种轻质发泡陶瓷及其制造方法”就属于后者，该陶瓷包含四种化合物，遇热可膨胀，以酸性二氧化硅为主成分的火山岩，含碱土金属类氧化物、碳酸盐等组成的化合物，含碱金属类的无机结合剂，含硅酸盐类的发泡促进剂，另外调入适量的水，经过原料膨胀、混料、研磨、烘干、粉碎、成型、烧结等过程获得产品，用该种方法制造发泡陶瓷容易，但直接制造规整的陶瓷砖困难，原因在于在烧制过程中无法控制发泡度，也就是说，不能批量制得外形尺寸一致的轻质发泡陶瓷砖，另外，该文献仅提供所述发泡陶瓷于轻质方面的应用，没有提及用于墙体等的装饰，更没有提到砖体本身具有装饰性。
本发明正是为了克服上述不足，提供一种外观(形体、色彩)变化丰富、具有天然石材的凹凸曲面效果、具有很强的装饰性的轻质发泡陶瓷砖。
本发明的第二目的在于提供一种易操作且能控制砖体烧成形状的上述轻质发泡陶瓷砖的制造方法。
本发明第一目的的实现在于采用在陶瓷坯料中加入少量的发泡剂，高温烧制过程中，发泡剂与相互共熔的陶瓷坯料反应，产生大量气体，陶瓷坯料在始融状态下，因气体的挥发“推动”而整体有序“发泡”膨胀，使得坯料成为“轻质”，其规整的外形及表面凹凸不平的效果则来自于相对基料熔点来说的高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒。具体地说，一种轻质发泡陶瓷装饰砖，是陶瓷坯料、发泡剂、骨架料均混物压制品的烧成物，其特征在于陶瓷坯料和发泡剂构成装饰砖的细粉基料，其中发泡剂占1-7％(重量百分比)，其余为陶瓷坯料；骨架料是高于基料熔点的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒，所述骨架料的含量为基料重量的20-50％。若换一种计量方法，即以基料和骨架料计100份作基准，装饰砖则由15-35％(重量百分比)的骨架料与65-85％(重量百分比)的基料混配的。本方案中，发泡砖的烧成温度定为1150-1250℃，根据烧成温度，选择长石、瓷石类低温原料为陶瓷坯料的配料，经调试，以30-50％(重量百分比)的长石、20-40％(重量百分比)的粘土为主体的陶瓷坯料较合适，因为长石是熔剂性及较廉价的普通陶瓷原料，粘土则赋予坯料一定的高温粘度及物料的成型塑性，以长石、粘土为主料，辅助料(或余料)一般为石英，在此配比下的陶瓷坯料于1150-1250℃下可呈始熔融状态。高温下，基料细粉中的发泡剂与陶瓷坯料相互共熔，剧烈反应，生成大量的挥发性气体，由于陶瓷坯料的高粘度性质，气体的“溢出”引起坯料向外有序缓慢膨胀，待冷却后，砖体内部呈现密集的闭口气孔结构，从而达到“轻质”。起发泡作用的材料可以使用碳化硅、炭粉、三氧化二铁、氟化矿物料等，但从呈泡均匀性、对砖胎色的影响以及降低烧成温度考虑，以碳化硅与氟化矿物料的组合物作发泡剂最佳。碳化硅呈现出发泡均匀、引入量少、对胎色无明显影响的优点，从发泡效果及其成本考虑，其量在基料中以占0.1-0.8％(重量百分比)为佳；氟化矿物料中的氟在高温下“燃烧”放出大量挥发性气体，其呈泡效果与碳化硅相仿，但最重要的一点是氟化矿物料具有低温作用且效果显著，即在陶瓷坯料中引入氟化矿物料，可以大大降低材料的始融温度，实现材料在较低温度下始熔、发泡，同时，由于氟化矿物料的“低温作用”，还可相应增加陶瓷坯料中的粘土比例，对提高坯料的塑性、增强坯砖的强度有益，氟化矿物料添加量的多少与坯料的烧成温度成反比，比较适合的用量为1-6％(在基料中的重量百分比)，经试验，作发泡剂的氟化矿物料可以有氟硅酸钠、氟化钠、氟化钙等等，本方案中可以选择其中的一种或几种组合。为了控制陶瓷坯料在烧成过程中的膨胀量，控制砖体形状，本方案以相对基料熔点来说的高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒作骨架料，可改善材料的膨胀效果。因为在高温下，相对高熔点的骨架料因其熔点较陶瓷坯料高，故在陶瓷坯料呈始熔融时，骨架料仍未始熔，其自由分布于呈熔融状态下的陶瓷坯料中，受其重力的影响，骨架料构成挥发性气体向外扩张的阻力，同时，粗颗粒还阻止了气泡间的相互合并，抑制了熔融坯料内部形成过大气泡，保证气泡呈缓慢向外有序膨胀，从而达到控制膨胀量的效果，冷却后的砖体内部形成的是密集的闭口气孔。本方案中，作为骨架料的粗颗粒以30-80目效果较佳，添加量通常为基料重量的20-50％，过少的骨架料易引起砖体变形严重，过多则会引起表面粗糙。为了避免骨架料与基料坯体在烧成后有脱节，因此构成骨架料的粗颗粒中还含有与基料熔点相符的相对低熔点的陶瓷矿物瘠性料如硬质长石、瓷石类，称之为相对低熔点，是指其与高于基料熔点的石英类的高熔点陶瓷矿物瘠性料相比，其熔点较低，一般与基料的熔融温度相近或相符，这样，在高温下，作为骨架料的粗颗粒不是全部不熔融，而是未全熔融，其熔融部份能与基料融为一体，而未全熔融的部份错落有致地分布在砖体中，当然也包括膨胀后的砖体表面，其增强了砖体表面的凹凸不平，使之与“传统砖”相比，表面效果更具天然石材断面的自然粗糙美感。骨架料中的相对低熔点陶瓷矿物瘠性料和相对高熔点的陶瓷矿物瘠性料以各占基料重量的10％以上为佳。
本发明第二目的的实现在于将上述呈细粉状的陶瓷坯料和发泡剂与粗颗粒骨架料按配比混合均匀，一次干压制得半成品，半成品于烧成温度下烧制得成品。
根据需要，在干压成型后的半成品上可喷涂一层单色或多色的稀薄色浆。由于材料在内部膨胀上的各异性，色层在膨胀后的表面上呈色深浅不一，富于变化，增添了发泡砖的特有美感。
本发明阐述的轻质发泡陶瓷装饰砖经高温发泡生长而成，具有天然石材的凹凸曲面效果，同时，加色的彩色砖还可满足人们的不同审美需求，具有很强的装饰性，一次成型后烧成的制造方法，简便，生产成本低，烧成的砖体形状统一。
下面结合实施例进一步说明本发明实施例1，取97.2份陶瓷坯料(其中内含长石50份、粘土20份、其余为石英)、0.8份碳化硅、2份氟硅酸钠均混的基料细粉，与25份30-80目的骨架料混合均匀，骨架料是15份石英、10份低温瓷石组合的粗颗粒，基料与骨架料的均混物置于模具中，一次压制成半成品，在半成品上喷涂一层色浆，于1250℃下烧制，即可得到外观呈凹凸不平的具有自然风味的比重低于1g/cm3的轻质发泡陶瓷装饰砖。
实施例2，取内含30份长石、40份粘土的陶瓷坯料93.8份、0.2份碳化硅、6份氟化钠作为100份基料细粉，与30-80目的由25份石英、20份低温瓷石混配构成的粗颗粒骨架料均匀混和，于模具内一次干压成型，半成品上喷涂一层色浆，于1150℃下烧成。
实施例3，取内含40份长石、30份粘土、其余为石英的陶瓷坯料共95.6份、0.4份碳化硅、4份氟化钠作为100份基料细粉，与30-80目的粗颗粒骨架料35份(其中内含的石英为20份，低温瓷石为15份)均匀混合后，于模具中一次干压成型，半成品上喷涂一层色浆，于1200℃下烧成。
实施例4，将80份细粉基料与20份骨架料颗粒均匀混合，于模具中一次干压成型，于1180℃下烧成，其中，80份细粉基料中长石-粘土型陶瓷坯料占76份(由32份长石、32份粘土、16份石英配制)，发泡剂占4份(由0.1份碳化硅、3.9份氟化钠构成)；骨架料是12份石英、8份瓷石组合的30-80目的粗颗粒。
权利要求
1.一种轻质发泡陶瓷装饰砖，是陶瓷坯料、发泡剂、骨架料均混物压制品的烧成物，其特征在于陶瓷坯料和发泡剂构成装饰砖的细粉基料，其中发泡剂占1-7％(重量百分比)，其余为陶瓷坯料；骨架料是高于基料熔点的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒，所述骨架料的含量为基料重量的20-50％。
2.根据权利要求1所述的装饰砖，其特征在于陶瓷坯料是以长石、粘土为主体的配料，其中长石占30-50％(重量百分比)、粘土占20-40％(重量百分比)。
3.根据权利要求1所述的装饰砖，其特征在于发泡剂是氟化矿物料和碳化硅的组合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于氟化矿物料在基料中的含量以1-6％(重量百分比)为佳，碳化硅在基料中的含量以0.1-0.8％(重量百分比)为佳。
5.根据权利要求3或4所述的装饰砖，其特征在于氟化矿物料为氟硅酸钠、氟化钠、氟化钙等的一种或几种组合。
6.根据权利要求1所述的装饰砖，其特征在于骨架料的颗粒度为30-80目。
7.根据权利要求1或6所述的装饰砖，其特征在于骨架料内含有与基料熔点相符的相对低熔点的陶瓷矿物瘠性料。
8.根据权利要求7所述的装饰砖，其特征在于骨架料中的相对低熔点陶瓷矿物瘠性料和相对高熔点陶瓷矿物瘠性料以各占基料重量的10％以上为佳。
9.根据权利要求8所述的装饰砖，其特征在于相对低熔点的陶瓷矿物瘠性料是硬质长石、瓷石等。
10.根据权利要求1或9所述的装饰砖，其特征在于构成骨架料的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料为石英类材质。
11.一种制造上述轻质发泡陶瓷装饰砖的方法，其特征在于将呈细粉状的陶瓷坯料和发泡剂与粗颗粒骨架料按配比混合均匀，一次干压制得半成品，半成品于烧成温度下烧制得成品。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于在干压成型后的半成品上喷涂一层单色或多色的稀薄色浆。
全文摘要
一种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法,装饰砖是由陶瓷坯料、发泡剂、骨架料均混物压制品的烧成物,其中陶瓷坯料和发泡剂构成装饰砖的细粉基料,发泡剂占1－7%(重量百分比),其余为陶瓷坯料;骨架料是高于基料熔点的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒,所述骨架料的含量为基料重量的20－50%,经一次成型后烧成的砖体具有天然石材的凹凸曲面效果,具有很强的装饰性,且制造方法简便,生产成本低,烧成的砖体形状统一。
文档编号C04B38/02GK1374276SQ0110812
公开日2002年10月16日 申请日期2001年3月8日 优先权日2001年3月8日
发明者邱永斌, 张留生, 吴和平 申请人:江苏省陶瓷研究所