陶瓷－微晶玻璃梯度複合板材及生產工藝方法
2023-04-28 00:07:51 2
專利名稱：陶瓷－微晶玻璃梯度複合板材及生產工藝方法
技術領域：
本發明屬於建築裝飾材料領域，特別涉及一類陶瓷+微晶玻璃層複合梯度裝飾板材及其製造工藝。
微晶玻璃裝飾板材具有的強度、光澤度高，耐腐蝕，耐磨性好等優良特性。但在微晶玻璃生產中，製得的燒結型微晶玻璃板材成本往往較高，其中很重要的原因是因為製得板材需要一定的厚度，往往大於12mm，因此需要大量的微晶玻璃渣料，而這一過程耗能、耗料，佔用了相當的成本。在其後的晶化過程中需要用隧道窯或梭式窯，生產周期往往較長，較長的燒結時間造成了耗能的增大也是其中一個重要的方面。另外，在板材的磨平及拋光等工藝過程中工作量較大，需耗費大量的人力物力。因此，如何降低微晶玻璃產品的成本實際上已成為燒結型微晶玻璃生產中面臨的主要問題之一。而傳統的陶瓷板材雖然成本較低，但由於其性能差，檔次低而難以在高檔次裝飾材料中佔有一席之地。
據查詢，現有的一種微晶玻璃的飾面瓷質磚專利僅僅是簡單的包括一個普通陶瓷基體和在基體表面燒結的一層由可析晶玻璃粒熱處理後析晶、而後拋光的微晶玻璃層。這種簡單的複合工藝使兩種材料的匹配很難。首先是它們的熱膨脹係數在0℃-1200℃之間很難一致，其次是兩種材料的相容性往往不好，陶瓷-微晶玻璃層兩者之間的結合強度不高。
本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提供一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材及生產工藝方法，可利用傳統陶瓷生產工藝中的輥道窯等設備，使燒結過程加快，使微晶玻璃裝飾板材的生產成本降低，且通過製備漸變的中間過渡層這一工藝，避免了燒結過程中產生熱應力過大而引起的開裂，使陶瓷-微晶玻璃兩者之間的結合加強，複合材料的強度得到提高。同時該複合板材還具有的強度、光澤度高，耐腐蝕，耐磨性好等優良特性。。
本發明提出的一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材，其特徵在於，由從下至上結合為一體的陶瓷粉製成的底層，陶瓷粉和微晶玻璃渣料混合製成的中間過渡層和微晶玻璃渣料製成的表層。
所說的中間過渡層中成分可由下至上微晶玻璃渣料量逐漸增加，陶瓷粉逐漸減少。
所說的中間過渡層可包括至少一層，每層的兩種成分可含固定比例，形成板材垂直面中陶瓷-微晶玻璃含量的梯度分布。
本發明提出的一種生產上所述的陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材工藝方法，包括以下步驟1)備料普通陶瓷粉料，可晶化的玻璃渣料，使兩者的最高燒成溫度基本相同。烘乾備用；2)將所說的陶瓷粉料過篩裝入模具內壓製成型，製成帶邊沿的陶瓷板坯體；3)將所說的陶瓷粉體和玻璃渣料均勻布在陶瓷坯體上，陶瓷粉料隨布料過程逐漸減少為零，直至將玻璃渣料均勻分布在基板的四邊沿內；4)將上述陶坯放入輥道窯中進行燒結，燒結工藝與陶瓷地板基本相同。上述的第二步驟中，可在陶瓷粉料裝入模具內後，在陶瓷粉料坯體上還勻布少許可結晶玻璃渣料，然後再壓製成帶邊沿的陶瓷板坯體。所說的陶瓷板厚可為5-12mm，上部邊沿高可為2-8mm。
本發明的主要特點在於第一，在本發明工藝過程中升溫並保溫時，伴隨著陶瓷坯體的燒結成為基板，微晶玻璃層也同時開始流動融合，並同時與陶瓷基板燒結成為一體，形成了與基板緊密結合的燒結微晶玻璃晶化層。由於在輥道窯製備的陶瓷板材保持了較高的平整度，因此得到的微晶玻璃層表面已可達到較好的平整度，從而減少了磨平、拋光的工作量。同時微晶玻璃表面層較薄，燒結過程中產生的氣孔較易排除，所以製得的板材表面可達到極低的氣孔率。
第二，陶瓷坯體經燒結緻密化成為陶瓷基板，玻璃渣在燒結過程中晶化並融合成為微晶玻璃表面層，其中間成為熱膨脹係數漸變的過渡層，基板和表面層之間經過渡層以很緊密的方式連接。這樣得到的複合陶瓷——微晶玻璃材料可大幅度減少可結晶母體玻璃的用量，而且燒成速度快，產量高，降低了微晶玻璃材料的製造成本。製得的複合材料表面的微晶玻璃層保持了傳統微晶玻璃板材所具有的強度、光澤度高，耐腐蝕，耐磨性好等優良特性。同時，引入過渡層，可以大大減輕陶瓷基體與微晶玻璃表面層之間的內應力，陶瓷和微晶玻璃層間結合緊密成為一整體，避免產品出現開裂。
第三，利用輥道窯進行燒結，還可以實現快速晶化燒結，不僅產量高，而且不必採用棚板等模具，節省了模具的消耗以及加工、施工過程中的切割，磨邊等工作量。，降低了製造成本，並可實現稱量、裝料、壓制、入窯、出窯等工序的流水化作業，便於提高產量，縮短生產周期，實現自動化控制。
第四，通過製備漸變的中間過渡層這一工藝，使燒結過程中各相的熱膨脹係數有一個漸變的過程，從而減小了由於層與層間熱收縮不匹配所造成的應力，避免了熱處理過程中應力不勻所引起的開裂，使陶瓷-微晶玻璃兩者之間的結合加強，複合材料的強度得到提高。
第五，陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材仍然保持了傳統微晶玻璃板材所具有的強度、光澤度高，耐腐蝕，耐磨性好等優良特性。
附圖簡要說明
圖1為本發明的一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材實施例的俯視圖。
圖2為本發明的陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材實施例斷面結構示意圖。
本發明的一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材及其生產工藝實施例結合附圖詳細說明如下
本發明的一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材實施例結構如圖2所示，包括由從下至上結合為一體的陶瓷粉製成帶邊沿的底層1，陶瓷粉和微晶玻璃渣料混合製成的中間過渡層2和微晶玻璃渣料製成的表層3。其中，底層1厚度為5-20mm，中間過渡層2的陶瓷-微晶玻璃成分呈漸變分布，其厚度為1-4mm，表層3厚度為1-4mm。
本實施例複合板材的生產工藝方法1、結晶玻璃渣的化學組成(重量％)SiO250-65 Al2O315-24 P2O51-10 Li2O 2-4Na2O 0-2 K2O 0-2 MgO 0-1.5 ZnO 1-5 CaO 4-9BaO 1-5 TiO20-5 ZrO20-1 As2O30-1.5將配合料在玻璃池窯中於1440-1530℃熔製成玻璃液，水淬成1-15mm的玻璃渣料。
2、將陶瓷粉料裝入模具內後，在陶瓷粉料坯體上還勻布少許可結晶玻璃渣料，刮平，在模具內壓製成表面上的四邊有高4-8mm的邊沿的平板，平板下面有凹凸紋理，板厚度為5-20mm，脫模乾燥；3、將陶瓷粉體和玻璃渣料按照1∶4的比例均勻布在陶瓷坯體上，層厚1-3mm，然後布玻璃渣2-4mm，均勻分布在基板的四邊內。將陶坯放入輥道窯中進行升溫和燒結過程，升溫速度不大於200℃/h，並控制分別在800-950℃和1100-1200℃下保溫10-30分鐘和20-40分鐘，然後降溫冷卻並出窯，得到成品。
權利要求
1.一種陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材，其特徵在於，由從下至上結合為一體的陶瓷粉製成的底層，陶瓷粉和微晶玻璃渣料混合製成的中間過渡層和微晶玻璃渣料製成的表層。
2.如權利要求1所述的複合板材，其特徵在於，所說的中間過渡層中成分由下至上微晶玻璃渣料量逐漸增加，陶瓷粉逐漸減少。
3.如權利要求1所述的複合板材，其特徵在於，所說的中間過渡層包括至少一層，每層的兩種成分含固定比例，形成板材垂直面中陶瓷-微晶玻璃含量的梯度分布。
4.一種生產如權利要求1所述的陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材工藝方法，包括以下步驟1)備料普通陶瓷粉料，可晶化的玻璃渣料，使兩者的最高燒成溫度基本相同，烘乾備用；2)將所說的陶瓷粉料過篩裝入模具內壓製成型，製成帶邊沿的陶瓷板坯體；3)將所說的陶瓷粉體和玻璃渣料均勻布在陶瓷坯體上，陶瓷粉料隨布料過程逐漸減少為零，直至將玻璃渣料均勻分布在基板的四邊沿內；4)將上述陶坯放入輥道窯中進行燒結，燒結工藝與陶瓷地板基本相同。
5.如權利要求4所述的陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材生產工藝方法，其特徵在於，所說的第二步驟中，在陶瓷粉料裝入模具內後，在陶瓷粉料坯體上還勻布少許可結晶玻璃渣料，然後再壓製成帶邊沿的陶瓷板坯體。
6.如權利要求4所述的陶瓷-微晶玻璃梯度複合板材生產工藝方法，其特徵在於，所說的陶瓷板厚5-12mm，上部邊沿高2-8mm。
全文摘要
本發明屬於建築材料領域。本發明利用普通陶瓷原料製成陶瓷坯體,將可結晶玻璃碎渣、陶瓷粉末分級分步布料,均勻覆蓋於陶瓷坯體上,經過一次加熱燒結過程工藝,得到複合陶瓷一微晶玻璃材料。本發明可以大大減輕陶瓷基體與微晶玻璃表面層之間的內應力,避免產品出現開裂。可採用輥道窯等快速燒成生產工藝,不僅燒成速度快,產量高,節省了模具的消耗以及加工,降低了製造成本;同時具有強度、光澤度高,耐腐蝕,耐磨性好等優良特性。
文檔編號C04B37/04GK1281788SQ0010960
公開日2001年1月31日 申請日期2000年6月16日 優先權日2000年6月16日
發明者梁華巍, 蔣洋 申請人:北京盛康寧科技開發有限公司