专利名称：带孔陶瓷建筑板(砖)及其制造方法与模具的制作方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷建筑装饰材料产品及其制造方法与模具，具体的说是关于带孔陶瓷建筑板(砖)及其制造方法与模具。
陶瓷建筑板(砖)是指陶质、半瓷质、瓷质的、表面有釉、无釉、磨光、不磨光的、以粘土为基本原料之一经成型，烧制而成的无机非金属板块，一般称作陶瓷墙地砖或陶瓷饰面板(砖)，包括陶瓷彩釉砖，釉面砖、地砖、瓷质砖等，瓷质砖也称作玻化砖、同质砖、仿石砖、无釉砖等，以粘土等普通陶瓷原料与工业废渣相混合，经成型、烧制而成的陶瓷板(砖)也属此类，如以提钒尾渣为原料之一的钒钛黑瓷装饰板、工业废渣为铬渣的铬渣陶瓷砖等。
至今陶瓷建筑板(砖)均为一定尺寸的实心板块，一般非装饰面(背面)有背纹，陶瓷建筑板(砖)一般利用水泥，粘结剂等粘贴在墙面或地面上，背纹可以增加接触面提高粘结强度。
建筑物要求具有数十年以上的安全使用寿命，多层建筑，尤其高层建筑对墙面特别是外墙面装饰材料的可靠性，安全性要求很高，水泥、粘结剂等材料的粘结强度有一定限度，并由于风、雨、霜、雪长期侵蚀会发生变化，有时会发生墙面砖脱落，砸伤人、物的现象，所以通常用于墙面尤其是高层建筑外墙面的陶瓷板(砖)的尺寸比较小。近年来由于技术和设备的进步，可以生产的陶瓷板(砖)的尺寸越来越大，大尺寸的板(砖)可以实现更好的装饰效果，但由于缺乏一种与墙面可靠结合的方法，所以目前大尺寸陶瓷板(砖)通常只能用于地面或建筑的底层墙面的装饰。
通常陶瓷板(砖)的生产过程是将预先制好的料粉在模具中压制成型成为实心素坯板块，再经干燥、烧成等工序成为陶瓷建筑板(砖)，彩釉砖、釉面砖需在烧成以前在素坯上施釉，无釉砖表面不必施釉或施上透明釉，也可以在烧成后将表面磨光成为陶瓷磨光板(砖)。
本发明的目的是制造一种带孔的陶瓷建筑板(砖)，就是在通常的陶瓷建筑板(砖)生产过程中以模压、机械、手工操作的方法在素坯上制造出通孔或盲孔，再经烧结成为带孔陶瓷建筑板(砖)，在使用时是用金属丝或销子通过通孔或盲孔将此板(砖)与固定在墙面上的固定件相联结以达到可靠固定的目的。
带孔陶瓷建筑板(砖)是端面与背面之间有相通的孔(通孔)或在端面具有一定深度的、其中心线与板面平行、与端面垂直的孔(盲孔)的陶瓷建筑板(砖)，板(砖)端面孔口处与板(砖)背面之间可以有缺口，带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法是制造过程中采用特定的成型模具将料粉模压成型为带孔陶瓷建筑板(砖)素坯，或对通常方法成型的实心陶瓷建筑板(砖)素坯采用机械、手工的方法进行加工得到带孔陶瓷建筑板(砖)素坯，以常规方法烧结这样的素坯即得到带孔陶瓷建筑板(砖)，特定的成型模具是指在通常的成型模具的上压头工作面上附加坡形突起物、边缘突起物，在模框侧壁上安装可活动的销轴，销轴可进入模腔或退出模腔，销轴的位置是可以控制的。
本发明在陶瓷板(砖)上制造通孔或盲孔的方法是这样实现的通常陶瓷板(砖)素坯成型是在金属模具中进行的，模具主要由上压头、模框、下压头组成。在上压头工作面上附加坡形突起物，工作面边缘上附加边缘突起物，两者的数量及位置视需要而定。在模框相对的侧壁上加工出数个水平的通孔，在通孔中装入可移动的销轴，各通孔中心线处于在成型时所形成的素坯的上下表面之间的同一水平面上，通孔的直径、数量及在平面上的位置视需要而定。
坡形突起物向外的一面为垂直面，其余三面为坡形，坡形突起物可以是使板面下的孔在板面形成开口的任何形状。边缘突起物正面为矩形，侧面的下端为月牙形，即侧面为下端缺少以侧宽为直径的半圆的矩形，为加工方便起见，边缘突起物的侧面也可为矩形，其矩形的底平面与原半圆顶部的水平面重合，边缘实超物的侧面采用矩形会加大成型后素坯的修整工作量，边缘突起物可以是使端面产生缺口的任何形状。模框侧壁通孔中的销轴的轴端部分的直径可小于销轴其余轴体部分的直径，即轴端的直径小于轴体的直径。销轴也可以是一根等径的圆轴，销轴各处的直径相等，即销轴在模框壁中的运动部分为一等直径的圆轴。
工作时，销轴向空的模腔内运动或在模腔中加满料粉后销轴向模腔内运动，轴端和部分轴体进入模腔，即当上、下压头均未处于工作状态时，销轴进入模腔，此后上压关向下运动进入模腔，压缩料粉，使料粉缩小体积、增加密度成为有一定强度的陶瓷素坯。在压缩过程中，当被压缩至一定程度时，也可使模框与上压头共同下降使下压头参与压缩，使上下压缩受力均衡增加素坯的密度和强度的均匀性。适当选择坡形突起物和边缘突起物的尺寸，并将其固定在上压头工作面的适当位置，使上压头的坡形突起物的垂直面尽可能靠近销轴的端头平面，坡形突起物的底部与销轴端头的底部平齐。边缘突起物的下端面尽量与插入模腔的销轴轴体部分接近和吻合。完成压缩后，退出销轴使销轴端头与模腔内壁平齐，再完成脱模即得到素坯。对素坯进行修整，去掉毛刺和飞边即成为带有通孔的陶瓷建筑板(砖)素坯，高精度的模具可以减少修整工作量，甚至可以不经修整直接进入下道工序。
上述过程中，坡形突起物在素坯板背面上产生一个一面与板面垂直，其余三面为坡形的窝，边缘突起物在素坯的端面孔口与背面之间产生一个缺口，插入模腔的部分销轴轴体在素坯端面产生一个较大直径的圆孔，圆孔靠背面的侧面与缺口相通，插入模腔的销轴的轴端在素坯上产生一个较小直径的圆孔，此圆孔的一端与销轴的轴体产生的端面圆孔相通，另一端与坡形突起物在素坯板面上产生的窝的垂直面相通，从而在素坯的端面和紧靠上压头的素坯的板面之间出现一个相通的孔，这个板面就是带孔陶瓷板(砖)素坯的背面。
在一套模具中，上述坡形突起物，边缘突起物及模框侧壁通孔中的销轴三者可以共同使用，可以取任意两者组合使用，也可单独使用，当这样的模具压制素坯时在素坯上会产生相应的结果。例如当仅采用等直径的销轴时，则仅在素坯的端面产生等直径的盲孔，其余类推。
上述坡形突起物、边缘突起物、销轴三种附加在通常模具上的装置对素坯产生的结果，即在素坯上产生窝、缺口、圆孔，可以全部或部分由机械、手工加工的方法在通常模具成型的实心素坯上实现。
在同一套模具上采用坡形突起物、边缘突起物、销轴的数量可以根据需要确定。但是一般说来一块陶瓷建筑板(砖)上有四个通孔或四个盲孔可使陶瓷建筑板(砖)得到可靠的固定，因此可在同一套模具上采用四个坡形突起物，四个边缘突起物，四根销轴，其位置应能在所成型的素坯的对边上各产生两个通孔或盲孔，四个通孔或盲孔的位置可以是对称的。坡形突起物、边缘突起物可用带规机械加工方法产生在模具上压头的工作面上，也可以用高强度粘结剂固定在上压头工作面上。
上述在模具上采用坡形突起物，边缘突起物、销轴制造具有通孔或盲孔板材的方法、模具及产品的形状也适用于以有机物、水泥为结合剂模压成型的其它建筑装饰板材。
本发明中置于模框通孔中的销轴的运动，可以手动，也可以自动进行。工作中销轴有两个位置，一个位置是销轴的一部分进入模腔，另一个是销轴退出模腔的位置。目前压制大尺寸陶瓷建筑板(砖)素坯的压机主要采用大吨位自动压机，压机吨位一般是800-2500T，压制速度一般是每分钟6-20次，其上料、压制、脱模的动作很快，一般采用程序控制或电脑控制。采用此类压机实施本发明时，销轴的运动应与压机的动作一致、自动的进行，即销轴的运动或位置的变换应是适时和自动的，可以给销轴配置专门的动力和传动机构，并将对销轴的动作过程的要求编入程序或输入电脑，使对销轴运动的控制纳入压机自动控制系统。另一种控制办法是将销轴与压机的其它运动部件通过机械方式进行联动，并使动作的时间和节奏保持一致。一种比较简易的方法是在销轴的外端与模框外壁之间装上弹簧，弹簧的弹力使销轴处于退出模腔的位置，在上压头或与上压头一起运动的部件上固定一根向下垂直的连杆，连杆上有一垂直的平面，连杆的下端为一斜面，上压头向下运动时，斜面压迫销轴外端，使销轴处干进入模腔的位置，其后连杆的垂直面继续压迫销轴，使压制过程中销轴始终处于进入模腔的位置，压制完成后，连杆随上压头上升，连杆离开销轴的外端，由于弹簧的弹力，销轴恢复到处于退出模腔的位置。也可以使连杆具有不同的两个平面和两个斜面，连杆插在销轴外端的定位槽内，连杆的上下运动使销轴处于进入模腔或退出模腔的位置。上述使销轴与压机的运动部件联动的方法也适用于其它种类的压机。
以往在建筑物墙面上为实现美观、持久和安全的装饰层，大量采用具有通孔和盲孔的石质板材，一般为大理石和花岗石板材，大理石由于理化性能较差，装饰效果及表面光泽度难以持久，一般多用于内墙，较少用于外墙，外墙大多采用花岗石板材。石质板材资源有限，分布不均匀，勘探、剥离工作量大、开采加工困难，所以生产成本很高，石质板材尤其花岗石板材硬度大，在板材上加工通孔或盲孔需要采用硬质合金钻头，在板材上制造缺口一般采用金刚石砂轮或手工打凿，这类加工消耗大、工效低。石质板材可以达到较大的尺寸，具有较好的装饰效果，所以尽管价格高昂，但长期以来没有其它材料可取代它。
优质陶瓷建筑板(砖)的理化性能超过大理石，有的品种甚至胜过花岗石，而生产成本却比石材低得多，但由于技术和设备的限制，多年来陶瓷建筑板(砖)的尺寸一直比较小。近几年来，由于技术和设备的进步，建筑陶瓷业已能生产的陶瓷建筑板(砖)的尺寸越来越大，已能够大量生产300×300、400×400的板(砖)，500×500、400×600、600×900、500×1000(本文中尺寸单位均为毫米)的板(砖)也已开始少量生产，今后产量将会增加，单块板材的尺寸还会增大，目前少量生产的大块板材的尺寸已相当或接近较通用的墙面装饰石质板材的尺寸。上述发展为陶瓷建筑板(砖)大量用于墙面尤其是多层建筑、高层建筑的外墙面提供了可能，但必须解决如何与墙面可靠结合的问题。石质板材与墙面的结合方式是采取以机械、手工的方式在石质板材边缘加工通孔或盲孔，以金属丝或销子与固定在墙面上的固定件相联结以达到可靠结合，安全使用的目的。
本发明人曾对陶瓷建筑板(砖)成品以对石材加工的方法进行钻孔，打凿试验，均告失败，主要是由于石材是大颗粒结构，颗粒间以机械镶嵌产生结合力，加工时颗粒间分离，相对较容易加工，而陶瓷材料以微细晶粒和玻璃相结合，结构致密，钻头不易吃刀，加力过大陶瓷材料容易崩碎。
本发明人利用成型前的陶瓷料粉具有流动性，陶瓷素坯的硬度远低于石材和烧成后的陶瓷材料这一特点，所以采用本发明使素坯具有通孔或盲孔就十分容易了，试验表明具有通孔、盲孔、缺口的素坯经过烧制成为陶瓷板(砖)，其通孔、盲孔、缺口处不会开裂、变形、扭曲，只要事先将素坯烧结成为陶瓷板(砖)的尺寸收缩率计算好，我们就能得到孔径、孔间距尺寸精度足够，满足使用要求的带孔陶瓷建筑板(砖)。一块板(砖)在端面上有四个直径为3-8毫米、深度为10-50毫米的孔，即可取得较好的使用效果。
上述的带孔陶瓷建筑板(砖)在墙面上结合、固定的方式可以与通常石质板材完全一样，用于将石材固定在墙面上的标准件如不锈钢固定件(不锈钢角码、不锈钢钩)销子(不锈钢棒)等均可通用于带孔陶瓷建筑板(砖)，因此，本发明消除了大尺寸陶瓷建筑板(砖)用于墙面尤其是多层、高层建筑外墙面的最后一道障碍。使大尺寸陶瓷建筑板(砖)模压成型过程中产生通孔或盲孔的方法可以适应于大规模、自动化生产带孔陶瓷建筑板(砖)。适当控制成型速度、干燥速度、烧成速度，带孔陶瓷建筑板(砖)的厚度可以达到8-20毫米。
以下结合附图详细说明本发明的特点
图1.用于模压成型通常实心陶瓷建筑板(砖)素坯的模具。
图2.用于模压成型带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的模具。
图3.加入料粉的模具。
图4.销轴进入模腔。
图5.上压头下降进入模腔压缩料粉。
图6.模框随上压头向下，上、下压头同时压缩料粉。
图7.素坯成型完毕销轴退出模腔。
图8.上、下压头上升将素坯顶出模腔。
图9.具有通孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯。
图10.具有盲孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯。
图11.具有盲孔的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯。
图12.利用销轴上弹簧及连杆使销轴与上压头联动的装置，连杆具有一个工作平面和一个工作斜面。
图13.利用销轴上的定位槽及连杆使销轴与上压头联动的装置，连杆具有两个工作平面和两个工作斜面、料粉处于压缩中。
图14.利用销轴上的定位槽及连杆使销轴与上压头联动的装置，连杆具有两个工作平面和两个工作斜面，料粉经压缩成为具有盲孔的带孔陶建筑板(砖)素坯，销轴退出模腔。
图15.金属丝穿过通孔将带孔陶瓷建筑板(砖)固定在墙面上。
图16.销子插入盲孔将带孔陶瓷建筑板(砖)固定在墙面上。
图17.销子插入盲孔将带孔陶瓷建筑板(砖)固定在墙体钢架上，板(砖)之间有镶缝材料。
图中1-上压头 2-模腔 3-模框 4-下压头 5-模框侧壁上的通孔 6-销轴 7-边缘突起物 8-坡状突起物 9-具有通孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯 10-具有盲孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯 11具有盲孔的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯 12-弹簧 13-具有一个工作平面和一个工作斜面的连杆 14-螺栓 15-销轴上的定位槽16-具有两个工作平面和两个工作斜面的连杆 17-埋入基墙的固定件 18-金属丝 19-埋入基墙的膨胀螺栓 20-固定件 21-销子 22-镶缝材料 23-具有通孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖) 24-具有盲孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖) 25-具有盲孔的带孔陶瓷建筑板(砖)实施例1.在实心陶瓷建筑板(砖)素坯的两个相对的端面上，用电钻在每个端面上钻两个直径为5毫米，深度为22毫米的孔，在孔口与素坯板背面之间用刀子切出宽为5毫米，深为5毫米的缺口，在素坯板背面相对于所钻孔的底部的位置上用刀子加工一个窝，窝的三面为坡面，另一面为垂直于素坯板面的平面，此平面与所钻的孔相通，以常规方法烧成这块经过加工的素坯板，得到具有通孔和缺口的带孔陶瓷建筑板(砖)，经过烧成圆孔、窝和缺口处没有开裂和扭曲，圆孔、窝和缺口保持了良好的圆度和烧成前的形状。
2.一套普通陶瓷建筑板(砖)素坯成型模具，在其模框的两个相对的侧壁上各加工两个水平的直径为5+0.01的通孔，四个通孔的中心处于同一平面内，在通孔中插入直径为5毫米的销轴，销轴靠模腔的端面与模腔内壁平齐，将模腔内加满制造陶瓷建筑板(砖)素坯的料粉，将销轴向模腔内推进25毫米，对压头施加压力压缩料粉使其成型，抽出销轴至原来位置，然后出模，得到具有盲孔的陶瓷建筑板(砖)素坯，以常规方法烧结素坯成为具有盲孔的带孔陶瓷建筑板(砖)。
3.以高强度树脂将坡形突起物，边缘突起物固定在模具的上压头工作面上，其余与例2相同，得到具有通孔和缺口的陶瓷建筑板(砖)。
权利要求
1.带孔陶瓷建筑板(砖)及其制造方法与模具，其特征在于带孔陶瓷建筑板(砖)是端面与背面之间有相通的孔(通孔)或在端面具有一定深度的其中心线与板面平行、与端面垂直的孔(盲孔)的陶瓷建筑板(砖)，板(砖)端面孔口处与板(砖)背面之间可以有缺口，带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法是在制造过程中采用特定的成型模具将料粉模压成型为带孔陶瓷建筑板(砖)素坯，或对通常方法成型的实心陶瓷建筑板(砖)素坯采用机械、手工的方法进行加工得到带孔陶瓷建筑板(砖)素坯，以常规方法烧结这样的素坯即得到带孔陶瓷建筑板(砖)，特定的成型模具是指在通常的成型模具的上压头工作面上附加坡形突起物，边缘突起物，在模框侧壁上安装可活动的销轴，销轴可进入模腔或退出模腔，销轴的位置是可以控制的，上述带孔陶瓷建筑板(砖)的形状、制造方法与模具也适用于其它带孔建筑装饰板材。
2.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)的端面与背面之间有相通的孔，端面孔口处与板(砖)背面之间有缺口。
3.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)的端面具有一定深度的其中心线与板面平行、与端面垂直的孔，端面孔口处与板(砖)背面之间有缺口。
4.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)的端面具有一定深度的其中心线与板面平行、与端面垂直的孔(盲孔)，在端面上有与盲孔同一中心线、深度较浅，直径稍大的孔，此直径稍大的孔与板(砖)背面之间有缺口。
5.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)的端面有四个直径为3-8毫米，深度为10-50毫米、其中心线与板面平行、与端面垂直的孔。
6.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)是正面磨光的带孔瓷质砖(玻化砖、同质砖、仿石砖、无釉砖)。
7.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)，其特征在于所述板(砖)是正面磨光的带孔钒钛黑瓷装饰板。
8.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法，其特征在于所述可活动的销轴是在当上、下压头均未处于工作状态时使销轴的一部分进入模腔，模压成型后，成型的素坯脱模前使销轴退出模腔。
9.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法，其特征在于所述销轴位置的控制是手动的或给销轴配置专门的动力和传动机构，并将对销轴运动的控制纳入压机自动控制系统。
10.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法，其特征在于所述销轴位置的控制是由固定在压机运动部件上的具有工作平面和工作斜面的连杆驱动销轴使其进入和退出模腔。
11.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法，其特征在于所述在通常模具上附加的坡形突起物、销轴、边缘突起物其作用是在素坯上产生相应的窝、圆孔、缺口。
12.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)的制造方法，其特征在于所述的采用机械、手工的方法进行加工是指以机械，手工的方法在素坯上加工出窝、圆孔和缺口。
13.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的成型模具，其特征在于所述特定的成型模具是指在通常的成型模具上附加坡形突起物、边缘突起物、销轴之中的一种或几种。
14.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的成型模具，其特征在于所述坡形突起物的形状可以是使板(砖)的板面下的孔在板面形成开口的任何形状。
15.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的成型模具，其特征在于所述边缘突起物的形状可以是使板(砖)的端面形成缺口的任何形状。
16.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的成型模具，其特征在于所述坡形突起物，边缘突起物是用常规机械加工方法产生在模具上压头工作面上的。
17.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)素坯的成型模具，其特征在于所述坡形突起物、边缘突起物是用粘结剂固定在模具上压头工作面上的。
18.根据权利要求1所述的带孔陶瓷建筑板(砖)及其制造方法与模具，其特征在于所述的陶瓷建筑板(砖)的形状、制造方法与模具也适用于以有机物，水泥为结合剂模压成型的其它带孔建筑装饰板材。
全文摘要
本发明提出带孔陶瓷建筑板(砖)及其制造方法与模具，是以模压、机械或手工的方法制造具有通孔、盲孔和缺口的陶瓷素坯板(砖)，经烧结成为带孔陶瓷建筑板(砖)，利用通孔和盲孔将带孔陶瓷建筑板(砖)固定在墙面上，达到安全使用的目的，从而扩大了大尺寸陶瓷建筑板(砖)的应用领域。
文档编号B28B7/02GK1141231SQ95110528
公开日1997年1月29日 申请日期1995年7月7日 优先权日1995年7月7日
发明者曹树梁, 吕伟, 杜毅, 许建华 申请人:山东省科学院新材料研究所