凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖及制造工艺方法

专利名称：：凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖及制造工艺方法
技术领域：
：本发明属于泡沬玻璃、泡沬陶瓷、发泡陶瓷
技术领域：
，特别是涉及以凝灰岩为主要原料，经一次焙烧发泡而成的釉面泡沫陶瓷保温装饰砖及工艺方法。技术背景现有的泡沫玻璃多是以95%以上的废旧玻璃加入0.21%碳黑或14%的碳酸盐为发泡剂，经85095(TC焙烧发泡而成。主要用于化工深冷工程隔热和建筑外保温。以天然熔岩的珍珠岩、浮石为原料的泡沫玻璃只限于研究阶段未工业化生产。以废旧玻璃为原料的泡沬玻璃作为建筑外保温，自1991年以来在吉林省特别是长春市得到了一定的应用，应用的方法是用l:3水泥砂浆粘贴于外墙后再做二次装饰，不足是表面砂浆较厚，一般15mm以上显得施工较繁，湿法作业多。专利ZL03252053.0"复合饰面泡沬玻璃保温装饰材料"提出将泡沫玻璃复合上饰面层工厂化制作，使大幅面瓷砖粘贴牢固可以直接应用于外墙保温装饰，可代替天然花岗岩石材，是一种很好的思路，向预制化发展，但不足是须二次制作。专利CN01108123.6"—种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法"，和本发明方法有些相似，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17%(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2050%，经一次成型后烧成的砖体具有天然石材的凹凸曲面效果。但不足是，配方内使用5%的氟化物作为发泡剂挥发后污染大气对环保不利；使用的基本原料是普通陶瓷行业的原料成本较高；产品密度在1000kg/mM呆温效果较差；装饰效果是以粒度为3080目的不发泡的重质高熔点料，所以凸凹立体感不强。专利申请200410048022.1"硬壳层泡沫玻璃及其制备方法"和本发明结构方法有些相似，是以废旧玻璃为原料，结构分三层，即硬壳层、过渡层、泡沫层组成；湿法压制成型；经880。C焙烧发泡而成。但不足是配方太复杂，且湿法成型工艺较复杂，按两步法工业化生产，热坯体出发泡窑60(TC脱模后急冷，由于硬壳层密度大冷却速度快，而泡沫层冷却速度慢，将要形成很大的应力而使其形成裂纹而炸裂。所以按两步法实现一次焙烧发泡釉面制品不炸裂难度很大。专利申请03128836.7、97104741.3、87104277.0、93110149.2等都是以废旧玻璃、珍珠岩、浮石为原料的单一保温材料不具备装饰效果。
发明内容本发明的目的是以自然储量丰富的凝灰岩为主要原料，以助熔剂、抗氧化剂来解决发泡温度范围及发泡层料长时间焙烧的氧化问题，可实现在10501200'C的范围内，一次焙烧发泡而成带釉面的系列泡沬陶瓷保温装饰砖，采用一步窑制法缓慢降温来解决釉面层和发泡层应力。成功地烧制出凸凹文化石釉面系列、微晶玻璃釉面系列、裂纹釉面系列。本发明是这样实现的，包括釉面层和发泡层，经焙烧发泡而成为集保温装饰于一体的泡沫陶瓷保温装饰砖，其特征在于a.发泡层主要原料为凝灰岩，占总配方组成的(按^%)5099.8;b.发泡层配方成份中引入占总配方组成的(按wty。)06的抗氧化剂；c.釉面层为微孔发泡釉，微孔发泡釉又分为自制釉和成品釉，自制釉以釉粉的形式置于发泡层之上或之下形成釉面层；成品釉以釉桨的形式包裹块状物形成釉面层，包括凝灰岩原块挂釉块、高密度发泡料挂釉块；d.釉面层为小于7mm水淬微晶玻璃颗粒置于发泡层之下形成釉面层；e.以凝灰岩原块的挂釉块或高密度发泡料挂釉块置于发泡层之上，一次焙烧发泡而成凸凹文化石釉面系列，其原理是达到相应的发泡温度后凝灰岩原块在FeA和C的作用下发泡膨胀且釉熔于其表面而形成；f.以水淬微晶玻璃颗粒置于发泡层之下一次焙烧发泡而成微晶玻璃釉面系列，其原理是在规定的温度下微晶玻璃颗粒核化结晶形成高强釉面；g.以微孔发泡釉或高密度发泡料置于发泡层之上或之下一次焙烧发泡而成裂纹釉面系列，其原理是釉层的膨胀小于发泡层而使釉层形成自然裂纹。主料凝灰岩的化学成分范围(按wty。)为Si02(6266)，AL203(1518)，Fe203(57)，CaO(l1.25)'MgO(l1.25)，K20(1.52)，歸(0.51)，烧失量(45.5)。发泡层原料配方组成范围(按wt90为主料凝灰岩5099.8，助熔剂050，抗氧化剂06，发泡剂0.21.5;其中助熔剂是废旧玻璃，抗氧化剂是硼砂或硼酸，发泡剂是炭化硅。根据炭化硅含量可控制发泡层密度，炭化硅含量在0.30.6为高密度发泡料、.炭化硅含量在0.60.9为低密度发泡料，高密度发泡料不仅可用于发泡层，也可用于釉面层层。其中发泡层配方按温度范围组成(按wt90为发泡温度范围在1070110(TC配方组成范围是，①凝灰岩6575、废旧玻璃4045、炭化硅0.30.9,②凝灰岩8090、废旧玻璃1015、硼砂或硼酸46、炭化硅0.30.9。发泡温度范围在1160120(TC配方组成范围是，①凝灰岩99.199.7、炭化硅0.30.9，②凝灰岩9799、硼砂或硼酸12、炭化硅0.30.9。由凝灰岩、珍珠岩、浮石、废旧玻璃组成微孔发泡釉的自制釉，由微晶玻璃为微晶玻璃厂的下脚料、陶瓷乳釉浆、琉璃釉浆组成微孔发泡釉的成品釉。微孔发泡釉的自制釉组成(按vrt90为①由凝灰岩或珍珠岩或浮石5070、废旧玻璃3050、着色剂02、发泡剂00.5、胶粉00.5组成；②由凝灰岩2030、珍珠岩3040，或凝灰岩2030、浮石3545、废旧玻璃分别为4060、3040和着色剂分别为02、发泡剂分别为00.5、胶粉分别为00.5组成。微孔发泡釉的成品釉组成(按wt90为①由微晶玻璃细粉97100、着色剂为02、发泡剂为00.5、胶粉为00.5组成微晶玻璃釉；微晶玻璃为微晶玻璃厂的下脚料；②由陶瓷乳釉浆97100、着色剂为02、发泡剂为00.5组成陶瓷乳釉；③由琉璃釉浆97100、着色剂为02、发泡剂为00.5组成琉璃釉。凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖的制造工艺方法，其特征在于如下步骤-①发泡层料粉制备包括凝灰岩、废旧玻璃，经破碎、烘干、筛选、称量，助熔剂、抗氧化剂、发泡剂称量，同时入混合机混合，入粉磨机内粉磨，粉磨细度180200目;②微孔发泡釉制备包括凝灰岩、珍珠岩尾矿、浮石、废旧玻璃，经破碎、烘干、筛选、称量，着色剂与发泡剂称量，同时入混合机内混合，入粉磨机内粉磨，粉磨细度200250目为微孔发泡釉粉，加水3050%可成釉桨。③凝灰岩挂釉块制备经筛选1040mm凝灰岩块烘干，釉浆挂于表面，烘干待用；④高密度发泡料挂釉块制备用高密度发泡料，在22.5MPa下形成泥段，经干燥后，破碎成不规则的碎石块，筛选1040块烘干，釉浆挂于表面，烘干待用；⑤装模包括凸凹文化石系列、微晶玻璃釉面系列、裂纹釉面系列方法；⑥焙烧发泡入窑、经1050120(TC焙烧发泡、冷却、出窑；⑦切磨抛光可利用现有大理石切磨抛光机械。其特征在于在第5步中各系列装模方法为-凸凹文化石系列装模方法是，模具—底层发泡层料厚度3035rnrn—压平一隔离薄膜一压平一凝灰岩挂釉块或高密度发泡料挂釉块一找平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一成品；微晶玻璃釉面系列方法是①平滑毛釉面，模具一微晶玻璃颗粒厚78mra—压平一隔离薄膜一压平一发泡层料厚，3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨—不抛光或粗抛光—成品；②抛光釉面，模具一微晶玻璃颗粒厚78mm—压平一隔离薄膜一压平一发泡层料厚，3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一粗抛光一细抛光一成品；裂纹釉面系列装模方法是①上裂纹釉面，以微孔发泡釉或高密度发泡料置于发泡层之上，模具一底层低密型发泡层料，厚3035rnrn—压平一隔离薄膜一压平一微孔发泡釉粉或高密型发泡层料粉，厚1012rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一成品；②下裂纹釉面，以微孔发泡釉或高密度发泡料置于发泡层之下，模具一上光隔离纸一微孔发泡釉或高密型发泡层料粉，厚1012rnrn—压平一隔离薄膜一压平一上层低密型发泡层料，厚3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨—成品。所述隔离薄膜是塑料薄膜或其他薄化纤布；所述上光隔离纸是锡纸，光面向上。在第6步中凸凹文化石系列焙烧发泡温度制度凸凹文化石釉面系列，焙烧发泡温度范围11601200'C，从常温以34'C/min升至1180°C，恒温6070min，然后按2.53°C/min降温至700°C，再以0.50.6。C/min冷却至5(TC出窑。微晶玻璃釉面系列，焙烧发泡温度范围1070110(TC,按烧结法微晶玻基本制度，从常温升至108(TC，时间810h，其中，核化和晶化温度和时间根据采用的微晶玻璃而定，1080。C恒温5070min,按3.254.25°C/min降温至700°C,再以O.50.6。C/min冷却至50。C出窑。裂纹釉面系列，焙烧发泡温度范围10701100°C，从常温以1.84'C/min升至950°C，恒温3040min，然后按3.254.25°C/min升至1080。C，恒温5070min，按3.254.25°C/min降温至700°C，再以0.50.6°C/min冷却至50"C出窑。本发明可产生如下积极效果1.对凝灰岩的利用开辟了新的途经。2.本发明集保温装饰于一体，对只作为保温的泡沫玻璃、泡沫陶瓷而言功能增加，相对成本降低，使用价值提高；3.釉面独具特色凸凹文化石系列釉面，具有古朴典雅大效果的凸凹表面，与现有装饰材料风格迥异；裂纹釉面，由于高温发泡状态下，釉面层膨胀小，发泡层膨胀大而使釉面层拉成不规则的大效果裂纹，很象是旱裂的地表面，沟壑纵横很具特色；微晶玻璃釉面，由结晶形成的晶花可与天然抛光花岗岩石板相媲美，毛釉面的，与花岗石毛石板相似，改变微晶玻璃颗粒的颜色比例可变化出多种晶点花纹，添补了现有市场空白。4.以凝灰岩、珍珠岩、浮石、废旧玻璃、微晶玻璃下脚料制成的釉料成本低；5.保温层为闭孔，吸水率小，强度高，保温效果好；6.施工快捷方便。7.采用一步窑制法，既采用烧结法微晶玻璃晶化窑(梭式窑或隧道窑)多层摆放提高生产效率；采用烧结煤矸石空心砖的隧道窑焙烧，可综合利用能源。具体实施例参见表14，凝灰岩釉面泡沬陶瓷保温装饰砖及制造工艺方法①发泡层料粉制备具体制法参见表1实施。②釉料制备具体制法参见表2的8个实施例。③凝灰岩挂釉块制备具体制法参见表3的实施例1。④高密度发泡料挂釉块制备具体制法参见表3的实施例2。⑤装模，⑥焙烧发泡，⑦切磨抛光，具体制法参见表3、表4、表5实施例实施。代表性的凝灰岩泡沫陶瓷保温层原料配方与样品主要性能对比，参见表6。表1凝灰岩釉面泡沫陶瓷发泡层料配方、制备工艺方法实例<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2凝灰岩釉面泡沫陶瓷微孔发泡釉配方、制备工艺方法实例<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4凝灰岩釉面泡沫陶瓷微晶玻璃;袖面系列制备工艺方法实例<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表5凝灰岩泡沫陶瓷裂纹釉面系列制备工艺方法实例<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表6凝灰岩泡沫陶瓷保温层原料配方与样品主要性能对比表<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>权利要求1.凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖，包括釉面层和发泡层，经焙烧发泡而成为集保温装饰于一体的泡沫陶瓷保温装饰砖，其特征在于a.发泡层主要原料为凝灰岩，占总配方组成的(按wt％)50～99.8；b.发泡层配方成份中引入占总配方组成的(按wt％)0～6的抗氧化剂；c.釉面层为微孔发泡釉，微孔发泡釉又分为自制釉和成品釉，自制釉以釉粉的形式置于发泡层之上或之下形成釉面层；成品釉以釉浆的形式包裹块状物形成釉面层，包括凝灰岩原块挂釉块、高密度发泡料挂釉块；d.釉面层为小于7mm水淬微晶玻璃颗粒置于发泡层之下形成釉面层；e.以凝灰岩原块的挂釉块或高密度发泡料挂釉块置于发泡层之上，一次焙烧发泡而成凸凹文化石釉面系列；f.以水淬微晶玻璃颗粒置于发泡层之下一次焙烧发泡而成微晶玻璃釉面系列；g.以微孔发泡釉或高密度发泡料置于发泡层之上或之下一次焙烧发泡而成裂纹釉面系列。2.根据权利要求1所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖，其特征在于，主料凝灰岩的化学成分范围(按wtW)为Si02(6266)，AL203(1518)，Fe203(57),Ca0(11.25)，Mg0(l1.25)，K20(1.52)，Na2O(0.51)，烧失量(45.5)。3.根据权利要求1所述凝灰岩釉面泡沬陶瓷保温装饰砖，其特征在于，发泡层原料配方组成范围(按wt90为主料凝灰岩5099.8，助熔剂050，抗氧化剂06，发泡剂0.21.5;其中，助熔剂是废旧玻璃，抗氧化剂是硼砂或硼酸，发泡剂是炭化硅；炭化硅含量在0.30.6为高密度发泡料、炭化硅含量在0.60.9为低密度发泡料，高密度发泡料不仅可用于发泡层，也可用于釉面层层。4.根据权利要求3所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖，其特征在于，其中发泡层配方按温度范围组成(按wtW)为发泡温度范围在1070110(TC配方组成范围是，①凝灰岩6575、废旧玻璃4045、炭化硅0.30.9,②凝灰岩8090、废旧玻璃1015、硼砂或硼酸46、炭化硅0.30.9;发泡温度范围在1160120(TC配方组成范围是，①凝灰岩99.199.7、炭化硅0.30.9;②凝灰岩9799、硼砂或硼酸12、炭化硅0.30.9。5.根据权利要求1所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖，其特征在于，微孔发泡釉的自制釉组成(按wt90为①由凝灰岩或珍珠岩或浮石5070、废旧玻璃3050、着色剂02、发泡剂00.5、胶粉00.5组成；②由凝灰岩2030、珍珠岩3040,或凝灰岩2030、浮石3545、废旧玻璃分别为4060、3040和着色剂分别为02、发泡剂分别为00.5、胶粉分别为00.5组成。6.根据权利要求1所述凝灰岩釉面泡沬陶瓷保温装饰砖，其特征在于，微孔发泡釉的成品釉组成(按wt90为①由微晶玻璃细粉97100、着色剂为02、发泡剂为00.5、胶粉为00.5组成微晶玻璃釉；微晶玻璃为微晶玻璃厂的下脚料；②由陶瓷乳釉浆97100、着色剂为02、发泡剂为00.5组成陶瓷乳釉；③由琉璃釉浆97100、着色剂为02、发泡剂为00.5组成琉璃釉。7.凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖的制造工艺法，其特征在于如下步骤①发泡层料粉制备包括凝灰岩、废旧玻璃，经破碎、烘干、筛选、称量，助熔剂、抗氧化剂、发泡剂称量，同时入混合机混合，入粉磨机内粉磨，粉磨细度180200目；②微孔发泡釉粉制备包括凝灰岩、珍珠岩尾矿、浮石、废旧玻璃，经破碎、烘干、筛选、称量，着色剂与发泡剂称量，同时入混合机内混合，入粉磨机内粉磨，粉磨细度200250目；③凝灰岩挂釉块制备经筛选1040mm凝灰岩块烘干，釉浆挂于表面，烘干待用；④高密度发泡料挂釉块制备用高密度发泡料，在22.5MPa下形成泥段，经干燥后，破碎成不规则的碎石块，筛选1040块烘干，釉浆挂于表面，烘干待用；⑤装模包括凸凹文化石系列、微晶玻璃釉面系列、裂纹釉面系列方法；⑥焙烧发泡入窑、经1050120(TC焙烧发泡、冷却、出窑⑦切磨抛光。8.根据权利要求7所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖的制造工艺方法，其特征在于在第4步中各系列装模方法为凸凹文化石系列装模方法是，模具一底层发泡层料厚度3035rarn—压平一隔离薄膜一压平一凝灰岩挂釉块或高密度发泡料挂釉块一找平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一成品，微晶玻璃釉面系列方法是，①平滑毛釉面，模具一微晶玻璃颗粒厚78rnrn—压平一隔离薄膜一压平一发泡层料厚3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一不抛光或粗抛光一成品；②抛光釉面，模具一微晶玻璃颗粒厚78mm—压平—隔离薄膜一压平一发泡层料厚3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一粗抛光一细抛光一成品；裂纹釉面系列装模方法是，①上裂纹釉面，以微孔发泡釉或高密度发泡料置于发泡层之上，模具一底层低密型发泡层料厚3035rnrn—压平一隔离薄膜一压平一高密型发泡层料粉或微孔发泡釉粉，厚1012rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一成品；②下裂纹釉面，以微孔发泡釉置于发泡层之下，模具一上光隔离纸一高密型发泡层料粉或微孔发泡釉粉，厚1012rnrn—压平一隔离薄膜一压平一上层低密型发泡层料厚3035rnrn—压平一焙烧发泡冷却一脱模一切磨一成品。9.根据权利要求7所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖的制造工艺方法，其特征在于所述隔离薄膜是塑料薄膜或其他薄化纤布；所述上光隔离纸是锡纸，光面向上使用。10.根据权利要求7所述凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖的制造工艺方法，其特征在于在第5步中各系列焙烧发泡温度制度凸凹文化石釉面系列，焙烧发泡温度范围1160120(TC，从常温以34'C/min升至1180°C，恒温6070min，然后按2.53°C/min降温至700°C，再以0.50.6。C/min冷却至50。C出窑。微晶玻璃釉面系列，焙烧发泡温度范围1070110(TC，按烧结法微晶玻基本制度，从常温升至1080'C，时间810h，其中，核化和晶化温度和时间根据采用的微晶玻璃而定，1080'C恒温5070min，按3.254.25'C/min降温至700。C，再以O.50.6'C/min冷却至50。C出窑。裂纹釉面系列，焙烧发泡温度范围10701100°C，从常温以1.84tVmin升至950°C，恒温3040min，然后按3.254.25°C/min升至1080°C，恒温5070min，按3.254.25°C/min降温至700°C，再以0.50.6°C/min冷却至50-c出窑。全文摘要本发明涉及以自然储量丰富的凝灰岩为主要原料，加入助熔剂、发泡剂、抗氧化剂，在1050-1200℃形成泡沫陶瓷，其发泡层，密度300-500kg/m³，一次焙烧上釉面而形成釉面泡沫陶瓷系列产品；①以凝灰岩原矿挂釉块或高密度发泡料挂釉块置于发泡层之上，制成凸凹文化石釉面系列；②以水淬微晶玻璃颗粒置于发泡层之下，制成微晶玻璃釉面系列；③以微孔发泡釉粉置于发泡层之上或之下，制成裂纹釉面系列；上述产品可在微晶玻璃晶化窑或内燃烧结空心砖隧道窑生产；产品装饰效果独特，保温性能良好，可用于建筑保温装饰，园景装饰等。文档编号C04B33/13GK101234907SQ20071005529公开日2008年8月6日申请日期2007年1月31日优先权日2007年1月31日发明者邓家平申请人:邓家平