新型微晶玻璃複合材料及其製備方法
2023-05-16 22:02:41
專利名稱：新型微晶玻璃複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型的微晶玻璃複合材料及其製備方法。
本發明要解決的問題一是使晶體的生長突破顆粒邊界，本發明的關鍵在於引入氧化鋅，在傳統的矽灰石和(或)輝石類晶體的微晶玻璃中引入藝術結晶釉的矽鋅礦晶體。而現有的微晶玻璃產品中很少含有氧化鋅，既使一些產品中有氧化鋅含量也不超過10％(wt)。而在本發明中，氧化鋅的含量較高，氧化鋅的作用在於(1)與SiO2反應，發育成矽鋅礦晶體，這些微晶體會形成不同形狀的花紋。(2)可加速微晶玻璃的熔制。(3)有利於微晶玻璃表面的流平。(4)降低微晶玻璃的熱膨脹係數，有利於與陶瓷磚坯或基體微晶玻璃的匹配。
另外，為了適應陶瓷磚基層或基體微晶玻璃層，特別是熱膨脹係數方面，還要採用特定的微晶玻璃成分。
基於上述目的及原理，本發明提供的複合微晶玻璃材料包括微晶玻璃表面層及基層，微晶玻璃表面層含有下述重量含量的成分ZnO10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O 2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑。
所述的基層可以為陶瓷層，形成一種新型微晶玻璃-陶瓷複合磚，其中的陶瓷層含有如下重量含量的成分SiO265-75％、Al2O313-23％、CaO+MgO 1-10％、Na2O+K2O 3-8％，其餘為輔助原料。
所述的基層也可以為基體微晶玻璃，其中基體微晶玻璃含有如下重量含量的成份SiO250-70％、Al2O35-20％、CaO 10-25％、MgO0-5％、Na2O+K2O 3-10％、Li2O 0-5％、BaO 0-10％、B2O30-10％，其餘為澄清劑和著色劑。
本發明提供了一種上述的新型微晶玻璃-陶瓷複合磚的生產方法，採用如下方法生產(1)表層微晶玻璃粒料的製備，將重量含量為ZnO 10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑的細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉、滑石、矽酸鋯以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃；將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料，乾燥後備用。
(2)基材的製備，將重量含量為SiO265-75％、Al2O313-23％、CaO+MgO 1-10％、Na2O+K2O 3-8％，其餘為輔助原料的石英、高嶺土、瓷土或瓷石、粘土、膨潤土、長石、滑石、白雲石、透輝石、矽灰石經球磨細碎、噴霧乾燥制粉、自動液壓成型、乾燥製成磚坯。
(3)表層與基層複合，將步驟(1)中製得的玻璃粒料通過幹法施釉機，均勻鋪撒在陶瓷幹坯的磚面上，鋪撒量為4-10Kg/m2，並用固定液固定之，然後在窯爐內燒成，燒成的最高溫度為1120-1220℃，燒成周期為50-150分鐘，燒成後得到的半成品再經磨邊、刮平、粗磨、拋光、磨邊、倒角、乾燥製成微晶玻璃-陶瓷磚複合材料。
本發明提供了一種上述的微晶玻璃-基體微晶玻璃板材的生產方法，採用如下方法生產(1)表層微晶玻璃粒料的製備，將重量含量為ZnO 10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑的細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉、滑石、矽酸鋯以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃，將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料，乾燥後備用。
(2)基材的製備，將重量含量為SiO250-70％、Al2O35-20％、CaO 10-25％、MgO 0-5％、Na2O+K2O 3-10％、Li2O 0-5％、BaO 0-10％、B2O30-10％，其餘為澄清劑和著色劑的細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、滑石、硼砂、硼酸以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃，將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料，乾燥後備用。
(3)表層與基層複合，將由步驟(2)製得的基體微晶玻璃鋪撒到有石英或氧化鋁的塗膜粉的耐火材料的模盒中並留出3-8mm的表層空間，然後再將由步驟(1)製得的表層微晶玻璃粒料均勻鋪撒到表面，厚度為3-8mm，放入窯爐燒成，其中最高燒成溫度為1060-1160℃，從室溫到最高燒成溫度的升溫時間為3-8小時，最高溫度的保溫時間為0.3-2小時，急冷、緩冷時間為3.5-5小時，燒成的半成品經切割、刮平、磨光、拋光、烘乾得到具有表面特徵結晶花紋的微晶玻璃-基體微晶玻璃複合板材。
本發明提供的複合微晶玻璃材料及其生產方法有如下優點(1)由於採用特殊的表層微晶玻璃原料，特別是含量較高的氧化鋅成分，使得矽鋅礦晶體生長突破了顆粒邊界，生長形成不同形狀的結晶花紋，花紋可以為球狀、菊花狀、火山熔巖流動狀、簇集花狀、流紋狀、火焰狀、放射狀等自然形狀，使產品的藝術美學水平大為提高。
(2)複合微晶玻璃材料表面平整、表面氣孔率低以及彎曲強度、光澤度、表面硬度、耐酸性、耐鹼性、耐急冷急熱性均達到關於微晶玻璃的國家行業標準(JC/T872-2000)，且色彩多樣，可以有紅、黃、藍、綠、灰、黑、白等系列。其質量檢驗情況見表1。
表1產品質量檢驗結果
(3)表層微晶玻璃既可以複合陶瓷磚，也可以複合基體微晶玻璃。
(3)採用特殊的生產工藝，使得生產成本低，周期短。
按化學成分SiO268.27％、Al2O317.66％、Fe2O30.67％、TiO20.11％、CaO 1.01％、MgO 1.21％、K2O 1.62％、Na2O 4.79％，燒失量4.66％，選取相應的高嶺土、瓷石(土)、粘土、膨潤土、石英、長石(鉀、鈉長石)、滑石等各種原料，碎至5mm以下。按配方稱重，球磨細碎至萬孔篩篩餘0.5-1.0％，噴霧造粒成含水7％左右的粉料，再用1600噸自動液壓機壓成654×654mm的磚坯，將其再烘乾至含水0.5％以下。
採用幹法施釉機，將上述≤6mm的表層微晶玻璃粒料，均勻鋪撒在幹坯磚面上，鋪撒量為6Kg/m2，然後入134m煤氣輥道窯燒成，最高燒成溫度為1180℃，燒成周期為100分鐘。出窯的半成品再經磨邊、刮平、粗磨、拋光、磨邊、倒角、乾燥工序，製成潔白如玉的帶花簇狀晶體紋樣的微晶玻璃-陶瓷複合磚。
按化學成分SiO267.71％、Al2O318.01％、Fe2O30.61％、TiO20.12％、CaO 1.06％、MgO 1.23％、K2O 1.70％、Na2O 4.86％，燒失量為4.70％，選取相應小於5mm的高嶺土、粘土、瓷土(石)、膨潤土、石英、長石、滑石等天然原料，並配以0.5％的稀釋劑，入球磨機細碎至萬孔篩篩餘0.5-1.0％，噴霧造粒得水份7％左右的粉料，再用1600噸壓機成型、烘乾，得水分≤0.5％，536×536mm的磚坯。
採用幹法施釉機，將上述≤6mm的表層微晶玻璃粒料，均勻鋪撒在536×536mm的幹坯磚面上，鋪撒量為8Kg/m2，然後入134m煤氣輥道窯燒成，最高燒成溫度為1155℃，燒成周期為100分鐘。燒成的半成品再經磨邊、刮平、粗磨、拋光、磨邊、倒角、乾燥工序，得到黃色、分布著菊花狀花形的絢麗多姿的微晶玻璃-陶瓷複合磚。
按化學成分SiO270.21％、Al2O315.82％、Fe2O30.64％、TiO20.10％、CaO 1.00％、MgO 1.38％、K2O 1.56％、Na2O 4.69％，燒失量為4.60％，選取相應小於5mm的高嶺土、粘土、瓷土(石)、膨潤土、長石、石英、滑石等各種天然原料，以及0.5％的稀釋劑，按配方稱重，球磨細碎至萬孔篩篩餘0.5-1.0％，再用1600噸壓機壓成654×654mm的磚坯，將其烘乾至含水量0.5％以下備用。
採用幹法施釉機，將上述≤6mm的表層微晶玻璃粒料，均勻鋪撒在654×654mm的磚坯表面上，鋪撒量為8Kg/m2，然後入134m煤氣輥道窯燒成，最高燒成溫度為1165℃，燒成周期為95分鐘。出窯的半成品再經磨邊、刮平、粗磨、拋光、磨邊、倒角、乾燥工序製成紅色的、帶簇集的花朵形花紋的豔麗的微晶玻璃-陶瓷複合磚。
按化學成分SiO260.67％、Al2O37.11％、CaO 13.22％、MgO2.84％、ZnO 2.10％、BaO 3.21％、Li2O 0.41％、Na2O+K2O 10.44％、As2O30.32％(外加)，選取相應小於0.1mm的石英、鋰輝石、長石、硝酸鈉、碳酸鈉、碳酸鈣、滑石、氧化鋅、硫酸鋇、三氧化砷等原料，按配方稱重，均勻混合。然後在玻璃熔窯內熔化，熔化溫度為1460℃，熔體澄清後水淬，水淬時經對輥機擠壓，得到≤3mm的基體微晶玻璃粒料。。
在塗有石英粉或氧化鋁粉塗膜粉的耐火材料的模盒中，先均勻鋪撒基體微晶玻璃粒料，再均勻鋪撒6mm厚的表層微晶玻璃粒料，最後放入梭式窯爐燒成，最高燒成溫度為1140℃，從室溫到1140℃的升溫時間為6小時，在1140℃溫度下的保溫時間為1小時，急冷、緩冷(退火)的時間為5小時，燒成的半成品經切割、刮平、磨光、拋光、烘乾得到表面具有球狀晶形的紫褐色高檔微晶玻璃-基體微晶玻璃複合板材。
權利要求
1.一種新型微晶玻璃複合材料，包括微晶玻璃表面層及基層，其特徵在於，微晶玻璃表面層含有下述重量含量的成分ZnO 10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑。
2.如權利要求1所述的微晶玻璃複合材料，其特徵在於，所述的基層為陶瓷層，含有如下重量含量的成分SiO265-75％、Al2O313-23％、CaO+MgO 1-10％、Na2O+K2O 3-8％，其餘為輔助原料。
3.如權利要求1所述的微晶玻璃複合材料，其特徵在於，所述的基層為微晶玻璃層，含有如下重量含量的成份SiO250-70％、Al2O35-20％、CaO 10-25％、MgO 0-5％、Na2O+K2O 3-10％、Li2O 0-5％、BaO 0-10％、B2O30-10％，其餘為澄清劑和著色劑。
4.一種權利要求2所述的微晶玻璃複合材料的製備方法，其特徵在於，包含如下步驟(1)表層微晶玻璃粒料的製備，將重量含量為ZnO 10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉、滑石、矽酸鋯以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃；將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料，乾燥後備用；(2)基材的製備，將重量含量為SiO265-75％、Al2O313-23％、CaO+MgO 1-10％、Na2O+K2O 3-8％，其餘為輔助原料的石英、高嶺土、瓷土或瓷石、粘土、膨潤土、長石、滑石、白雲石、透輝石、矽灰石經球磨細碎、噴霧乾燥制粉、自動液壓成型、乾燥製成磚坯；(3)複合，將步驟(1)中製得的玻璃粒料通過幹法施釉機，均勻鋪撒在陶瓷幹坯的磚面上，鋪撒量為4-10Kg/m2，並用固定液固定之，然後在窯爐內燒成，燒成的最高溫度為1120-1220℃，燒成周期為50-150分鐘，燒成後得到的半成品再經磨邊、刮平、粗磨、拋光、磨邊、倒角、乾燥製成微晶玻璃-陶瓷磚複合材料。
5.一種權利要求3所述的微晶玻璃複合材料的製備方法，其特徵在於，包含如下步驟(1)表層微晶玻璃粒料的製備，將重量含量為ZnO 10-40％、SiO240-60％、Al2O35-15％、CaO 5-20％、MgO 0-10％、Na2O+K2O2-10％、Li2O 0-4％、BaO 0-5％、ZrO20-10％，其餘為澄清劑及著色劑的細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、碳酸鈉、滑石、矽酸鋯以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃；將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料，乾燥後備用；(2)基材的製備，將重量含量為SiO250-70％、Al2O35-20％、CaO 10-25％、MgO 0-5％、Na2O+K2O 3-10％、Li2O 0-5％、BaO 0-10％、B2O30-10％，其餘為澄清劑和著色劑的細度小於0.1mm的石英、長石、鋰輝石、碳酸鈣、碳酸鋰、碳酸鋇、氧化鋅、硝酸鈉、硝酸鉀、滑石、硼砂、硼酸以及澄清劑、著色劑的混合料，放入玻璃熔窯熔化，熔制溫度為1320-1520℃，將熔化料水淬成小於10mm、不同粒度分布的粒料、乾燥後備用；(3)複合，將由步驟(2)製得的基本微晶玻璃鋪撒到有石英或氧化鋁的塗膜粉的耐火材料的模盒中並留出3-8mm的表層空間，然後再將由步驟(1)製得的表層微晶玻璃粒料均勻鋪撒到表面，厚度為3-8mm，放入窯爐燒成，其中最高燒成溫度為1060-1160℃，從室溫到最高燒成溫度的升溫時間為3-8小時，最高溫度的保溫時間為0.3-2小時，急冷、緩冷時間為3.5-5小時，燒成的半成品經切割、刮平、磨光、拋光、烘乾得到具有表面特徵結晶花紋的微晶玻璃-基體微晶玻璃複合板材。
全文摘要
本發明涉及一種新型的微晶玻璃複合材料及其製備方法，這種複合材料由表層微晶玻璃及基材組成，表層微晶玻璃包括ZnO10－40％(wt)、SiO
文檔編號C03B32/02GK1433985SQ03119410
公開日2003年8月6日 申請日期2003年3月12日 優先權日2003年3月12日
發明者戴長祿 申請人:戴長祿, 陳玉寶