《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》是江蘇省陶瓷研究所於2001年3月8日申請的專利，該專利的申請號為011081236，公布號為CN1374276，公布日為2002年10月16日，發明人是邱永斌、張留生、吳和平，該發明屬輕質陶瓷範疇。
《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》所述裝飾磚是由陶瓷坯料、發泡劑、骨架料均混物壓製品的燒成物，其中陶瓷坯料和發泡劑構成裝飾磚的細粉基料，發泡劑占1－7%（重量百分比），其餘為陶瓷坯料；骨架料是高於基料熔點的相對高熔點陶瓷礦物瘠性料顆粒，所述骨架料的含量為基料重量的20－50%，經一次成型後燒成的磚體具有天然石材的凹凸曲面效果，具有很強的裝飾性，且製造方法簡便，生產成本低，燒成的磚體形狀統一。
2007年，《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法
- 公布號：CN1374276
- 公布日：2002年10月16日
- 申請號：011081236
- 申請日：2001年3月8日
- 申請人：江蘇省陶瓷研究所
- 地址：江蘇省宜興市丁蜀鎮
- 發明人：邱永斌、張留生、吳和平
- 分類號：C04B38/02、C04B33/00、C04B33/02
- 代理機構：宜興市天宇專利事務所
- 類別：發明專利
- 代理人：曹衛華
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
起裝飾作用的建築陶磚由於比重較大（一般為2.2-2.6克/立方厘米），磚面採用上“釉”或“拋光”處理，使用時必須用水泥砂漿貼上牢固，由專業人員施工操作，常用於外牆的裝飾，若將建築陶磚用於室內牆體裝飾，則釉的單色調和拋光的玻璃光澤，使室內裝飾效果顯得華麗過度、典雅及變化不足，且比重較大的建築陶磚增加了牆體承受，容易脫落不安全，施工也極為不便。近年來，市場上出現了一些輕質發泡陶瓷，由於其質輕，可有效減輕牆體的承重，也利於安全施工，正如《陶瓷》94、1中發表的“高溫發泡陶瓷的套用前景”指出，發泡陶瓷可替代牆體材料、內外牆及地面、天花板裝飾磚。輕質發泡陶瓷，有的是用低溫（250℃以下）進行硬化成形，有的是用高溫（700℃以上）燒成，公告號為1147489的專利文獻“一種輕質發泡陶瓷及其製造方法”就屬於後者，該陶瓷包含四種化合物，遇熱可膨脹，以酸性二氧化矽為主成分的火山岩，含鹼土金屬類氧化物、碳酸鹽等組成的化合物，含鹼金屬類的無機結合劑，含矽酸鹽類的發泡促進劑，另外調入適量的水，經過原料膨脹、混料、研磨、烘乾、粉碎、成型、燒結等過程獲得產品，用該種方法製造發泡陶瓷容易，但直接製造規整的陶瓷磚困難，原因在於在燒制過程中無法控制發泡度，也就是說，不能批量製得外形尺寸一致的輕質發泡陶瓷磚，另外，該文獻僅提供所述發泡陶瓷於輕質方面的套用，沒有提及用於牆體等的裝飾，更沒有提到磚體本身具有裝飾性。
發明內容
專利目的
《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》正是為了克服上述不足，提供一種外觀（形體、色彩）變化豐富、具有天然石材的凹凸曲面效果、具有很強的裝飾性的輕質發泡陶瓷磚。
該發明的第二目的在於提供一種易操作且能控制磚體燒成形狀的上述輕質發泡陶瓷磚的製造方法。
技術方案
《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》第一目的的實現在於採用在陶瓷坯料中加入少量的發泡劑，高溫燒制過程中，發泡劑與相互共熔的陶瓷坯料反應，產生大量氣體，陶瓷坯料在始融狀態下，因氣體的揮發“推動”而整體有序“發泡”膨脹，使得坯料成為“輕質”，其規整的外形及表面凹凸不平的效果則來自於相對基料熔點來說的高熔點陶瓷礦物瘠性料顆粒。具體地說，一種輕質發泡陶瓷裝飾磚，是陶瓷坯料、發泡劑、骨架料均混物壓製品的燒成物，其特徵在於陶瓷坯料和發泡劑構成裝飾磚的細粉基料，其中發泡劑占1-7％（重量百分比），其餘為陶瓷坯料；骨架料是高於基料熔點的相對高熔點陶瓷礦物瘠性料顆粒，所述骨架料的含量為基料重量的20-50％。若換一種計量方法，即以基料和骨架料計100份作基準，裝飾磚則由15-35％（重量百分比）的骨架料與65-85％（重量百分比）的基料混配的。該方案中，發泡磚的燒成溫度定為1150-1250℃，根據燒成溫度，選擇長石、瓷石類低溫原料為陶瓷坯料的配料，經調試，以30-50％（重量百分比）的長石、20-40％（重量百分比）的粘土為主體的陶瓷坯料較合適，因為長石是熔劑性及較廉價的普通陶瓷原料，粘土則賦予坯料一定的高溫粘度及物料的成型塑性，以長石、粘土為主料，輔助料（或余料）一般為石英，在此配比下的陶瓷坯料於1150-1250℃下可呈始熔融狀態。高溫下，基料細粉中的發泡劑與陶瓷坯料相互共熔，劇烈反應，生成大量的揮發性氣體，由於陶瓷坯料的高粘度性質，氣體的“溢出”引起坯料向外有序緩慢膨脹，待冷卻後，磚體內部呈現密集的閉口氣孔結構，從而達到“輕質”。起發泡作用的材料可以使用碳化矽、炭粉、三氧化二鐵、氟化礦物料等，但從呈泡均勻性、對磚胎色的影響以及降低燒成溫度考慮，以碳化矽與氟化礦物料的組合物作發泡劑最佳。碳化矽呈現出發泡均勻、引入量少、對胎色無明顯影響的優點，從發泡效果及其成本考慮，其量在基料中以占0.1-0.8％（重量百分比）為佳；氟化礦物料中的氟在高溫下“燃燒”放出大量揮發性氣體，其呈泡效果與碳化矽相仿，但最重要的一點是氟化礦物料具有低溫作用且效果顯著，即在陶瓷坯料中引入氟化礦物料，可以大大降低材料的始融溫度，實現材料在較低溫度下始熔、發泡，同時，由於氟化礦物料的“低溫作用”，還可相應增加陶瓷坯料中的粘土比例，對提高坯料的塑性、增強坯磚的強度有益，氟化礦物料添加量的多少與坯料的燒成溫度成反比，比較適合的用量為1-6％（在基料中的重量百分比），經試驗，作發泡劑的氟化礦物料可以有氟矽酸鈉、氟化鈉、氟化鈣等等，該方案中可以選擇其中的一種或幾種組合。為了控制陶瓷坯料在燒成過程中的膨脹量，控制磚體形狀，該方案以相對基料熔點來說的高熔點陶瓷礦物瘠性料顆粒作骨架料，可改善材料的膨脹效果。因為在高溫下，相對高熔點的骨架料因其熔點較陶瓷坯料高，故在陶瓷坯料呈始熔融時，骨架料仍未始熔，其自由分布於呈熔融狀態下的陶瓷坯料中，受其重力的影響，骨架料構成揮發性氣體向外擴張的阻力，同時，粗顆粒還阻止了氣泡間的相互合併，抑制了熔融坯料內部形成過大氣泡，保證氣泡呈緩慢向外有序膨脹，從而達到控制膨脹量的效果，冷卻後的磚體內部形成的是密集的閉口氣孔。該方案中，作為骨架料的粗顆粒以30-80目效果較佳，添加量通常為基料重量的20-50％，過少的骨架料易引起磚體變形嚴重，過多則會引起表面粗糙。為了避免骨架料與基料坯體在燒成後有脫節，因此構成骨架料的粗顆粒中還含有與基料熔點相符的相對低熔點的陶瓷礦物瘠性料如硬質長石、瓷石類，稱之為相對低熔點，是指其與高於基料熔點的石英類的高熔點陶瓷礦物瘠性料相比，其熔點較低，一般與基料的熔融溫度相近或相符，這樣，在高溫下，作為骨架料的粗顆粒不是全部不熔融，而是未全熔融，其熔融部份能與基料融為一體，而未全熔融的部份錯落有致地分布在磚體中，當然也包括膨脹後的磚體表面，其增強了磚體表面的凹凸不平，使之與“傳統磚”相比，表面效果更具天然石材斷面的自然粗糙美感。骨架料中的相對低熔點陶瓷礦物瘠性料和相對高熔點的陶瓷礦物瘠性料以各占基料重量的10％以上為佳。
該發明第二目的的實現在於將上述呈細粉狀的陶瓷坯料和發泡劑與粗顆粒骨架料按配比混合均勻，一次乾壓製得半成品，半成品於燒成溫度下燒製得成品。
改善效果
根據需要，在乾壓成型後的半成品上可噴塗一層單色或多色的稀薄色漿。由於材料在內部膨脹上的各異性，色層在膨脹後的表面上呈色深淺不一，富於變化，增添了發泡磚的特有美感。
《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》闡述的輕質發泡陶瓷裝飾磚經高溫發泡生長而成，具有天然石材的凹凸曲面效果，同時，加色的彩色磚還可滿足人們的不同審美需求，具有很強的裝飾性，一次成型後燒成的製造方法，簡便，生產成本低，燒成的磚體形狀統一。
權利要求
1.一種輕質發泡陶瓷裝飾磚，是陶瓷坯料、發泡劑、骨架料均混物壓製品的燒成物，其特徵在於陶瓷坯料和發泡劑構成裝飾磚的細粉基料，其中發泡劑占1-7％（重量百分比），其餘為陶瓷坯料；骨架料是高於基料熔點的相對高熔點陶瓷礦物瘠性料顆粒，所述骨架料的含量為基料重量的20-50％。
2.根據權利要求1所述的裝飾磚，其特徵在於陶瓷坯料是以長石、粘土為主體的配料，其中長石占30-50％（重量百分比）、粘土占20-40％（重量百分比）。
3.根據權利要求1所述的裝飾磚，其特徵在於發泡劑是氟化礦物料和碳化矽的組合物。
4.根據權利要求3所述的方法，其特徵在於氟化礦物料在基料中的含量以1-6％，碳化矽在基料中的含量以0.1-0.8％。
6.根據權利要求1所述的裝飾磚，其特徵在於骨架料的顆粒度為30-80目。
7.根據權利要求1或6所述的裝飾磚，其特徵在於骨架料中的相對低熔點的陶瓷礦物瘠性料和相對高熔點陶瓷礦物瘠性料以各占基料重量的10％以上。
8.根據權利要求7所述的裝飾磚，其特徵在於相對低熔點的陶瓷礦物瘠性料是硬質長石、瓷石的一種或組合。
9.根據權利要求1所述的裝飾磚，其特徵在於構成骨架料的相對高熔點陶瓷礦物瘠性料為石英類材質。
10.一種製造上述輕質發泡陶瓷裝飾磚的方法，其特徵在於將呈細粉狀的陶瓷坯料和發泡劑與粗顆粒骨架料按配比混合均勻，一次乾壓製得半成品，半成品於燒成溫度下燒製得成品。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於在乾壓成型後的半成品上噴塗一層單色或多色的稀薄色漿。
實施方式
實施例1
取97.2份陶瓷坯料（其中內含長石50份、粘土20份、其餘為石英）、0.8份碳化矽、2份氟矽酸鈉均混的基料細粉，與25份30-80目的骨架料混合均勻，骨架料是15份石英、10份低溫瓷石組合的粗顆粒，基料與骨架料的均混物置於模具中，一次壓製成半成品，在半成品上噴塗一層色漿，於1250℃下燒制，即可得到外觀呈凹凸不平的具有自然風味的比重低於1克/立方厘米的輕質發泡陶瓷裝飾磚。
實施例2
取內含30份長石、40份粘土的陶瓷坯料93.8份、0.2份碳化矽、6份氟化鈉作為100份基料細粉，與30-80目的由25份石英、20份低溫瓷石混配構成的粗顆粒骨架料均勻混和，於模具內一次乾壓成型，半成品上噴塗一層色漿，於1150℃下燒成。
實施例3
取內含40份長石、30份粘土、其餘為石英的陶瓷坯料共95.6份、0.4份碳化矽、4份氟化鈉作為100份基料細粉，與30-80目的粗顆粒骨架料35份（其中內含的石英為20份，低溫瓷石為15份）均勻混合後，於模具中一次乾壓成型，半成品上噴塗一層色漿，於1200℃下燒成。
實施例4
將80份細粉基料與20份骨架料顆粒均勻混合，於模具中一次乾壓成型，於1180℃下燒成，其中，80份細粉基料中長石-粘土型陶瓷坯料占76份（由32份長石、32份粘土、16份石英配製），發泡劑占4份（由0.1份碳化矽、3.9份氟化鈉構成）；骨架料是12份石英、8份瓷石組合的30-80目的粗顆粒。
榮譽表彰
2007年，《一種輕質發泡陶瓷裝飾磚及其製造方法》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
