輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料及其製造方法
2023-07-01 04:37:01 1
專利名稱：輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料及其製造方法
技術領域：
本發明涉及節能無機材料及其製造技術領域，具體而言，涉及輕質節能仿天然石 材的陶瓷裝飾材料及其製造方法。
背景技術：
建築外牆的裝飾材料是主要的建築材料之一。目前，外牆裝飾材料主要有陶瓷磚、 陶瓷板、石材、金屬、玻璃幕牆以及外牆塗料等等。外牆裝飾材料的發展已從單純地追求裝 飾效果進入對其附加功能的講究。所謂的附加功能包括保溫、隔熱、隔音、環保、降低能耗 等等。現在，外牆裝飾材料的附加功能受到了廣泛的關注。另外，由於全球對節能減排的要 求日益提高，而建築節能又是節能減排的一個重要領域，因此，節能建材和節能建築已成為 本領域今後發展的重點方向。在我國現階段建築的外牆裝飾中，陶瓷磚和石材是被大量採用的主要材料。陶瓷 磚花色豐富，價格合理；石材以其獨特的天然風格、高雅的亮麗外形，能賦予建築物更多的 時代感和藝術感，成為城市建築步入現代化建築的重要標誌之一。但是，這兩種材料由於其 本身的重量會引起許多安全性問題，例如增加了建築物的重量，會影響建築物的抗震性能 等等。因此，「輕量化」是陶瓷磚和石材飾板產品的發展走向。中國專利CN1579991公開了 「一種輕質、隔熱、隔音環保型陶瓷製品及其製造工藝 方法」，該製造方法是將50 80%的廢淤泥和/或廢礦渣和/或廢陶瓷碎片(上釉或不上 釉)、20 50%的具有膨脹性能的原生礦物的混合物、0. 1 2%的燒結改性劑攪拌均勻後， 用破碎混合球磨16 M小時，成型乾燥，經過燒制，冷加工後，製得輕質陶瓷製品。中國 專利CN101182232公開了 「一種輕質陶瓷磚」，該輕質陶瓷磚為經高溫燒制、具有類蜂窩狀 封閉氣孔內部結構的輕質陶瓷磚，採用目前陶瓷行業大量產生的玻化磚拋光廢料經溼法球 磨、過篩、除鐵後噴霧乾燥塔噴粉後，再幹壓或混練擠出成型，經連續式或間歇式窯爐燒制 成製品。這兩項專利技術重點考慮了工業廢物及生產廢棄物的重複利用，但對於輕質陶瓷 的密度、孔結構及導熱係數、強度的控制以及表面裝飾功能的研究存在不足。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種輕質節能仿天然石材的陶瓷裝 飾材料；本發明的第二目的是，提供所述輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法， 其製備的陶瓷裝飾材料的孔結構、密度大小可控，具有逼真的仿石效果；具有較小的傳熱系 數，保溫節能；此外，還具備優良的力學、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能。為實現上述目的，本發明採取的技術方案是
一種輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，由輕質陶瓷基體材料、色粉顆粒料、有色熔 塊幹粒和噴墨列印陶瓷墨水構成，其特徵是
——輕質陶瓷基體材料原料組成的質量百分比為 長石10 50 wt% ；煤矸石10 -一 50wt%粘土10 -一 30wt%矽灰石1 -一 30wt%瓷石1 -一 50wt%高溫成孔助劑1 -15wt%
——色粉顆粒料原料組成的質量百分比為
SiO210 60 wt% ；
Al2O35 20 wt% ；
(K20+Na20) 2 15 wt% ；
(CaO+MgO) 1 15wt%;
無機高溫色料0. 5 10 wt% ；
——有色熔塊幹粒原料組成的質量百分比為
SiO220 60 wt% ；
Al2O315 20 wt% ；
B2O30 10 wt% ；
(K20+Na20) 1 10 wt% ；
(CaO+MgO+SrO) 1 20 wt% ；
ZnO1 20 wt% ；
(Fe203+Ti02)0 5 wt% ；
無機色料 0. 5 15 wt% ；
——噴墨列印陶瓷墨水為含有紅、黃、藍、黑四色耐高溫無機色料的陶瓷墨水。
為實現上述目的，本發明採取的技術方案是
一種輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在於，其具體步驟為
(1)製備輕質陶瓷基體造粒料
①配製輕質陶瓷基體材料原料的質量百分比為長石10 50wt%、煤矸石10 50 wt%、粘土 10 30 wt%、矽灰石1 30 wt%、瓷石1 50 wt%、高溫成孔助劑1 15 wt% ；
②將步驟(1)①配製的輕質陶瓷基體材料用溼法球磨至料漿，用100目篩網過濾，過 濾後的料漿經噴霧乾燥，得到輕質陶瓷基體造粒料；
(2)製備色粉顆粒料
①配製有色料原料的質量百分比為10 60 wt%、Al2O3 5 20 wt%、 (K20+Na20) 2 15 wt%、(CaO+MgO) 1 15 wt%、無機高溫色料 0. 5 10 wt% ；
②將步驟(2)①配製的有色料用溼法球磨至料漿，用100目篩網過濾，過濾後的料漿 經壓濾脫水成濾餅；
③將步驟(2)②得到的濾餅經乾燥後，用破碎機破碎成各種粒度的色粉顆粒料；
(3)製備有色熔塊幹粒
①配製有色熔塊生料原料的質量百分比為20 60wt%、Al203 15 20 wt%、 B2O3 0 10 wt% (K2CHNa2O) 1 10 wt%、(Ca0+Mg0+Sr0) 1 20 wt%、ZnOl 20 wt%、 (F%03+Ti02) 5 wt%、無機色料 0. 5 15 wt% ；
②將步驟(3)①得到的有色熔塊生料混合均勻後，在1200 1300°C的熔塊窯中融熔，然後將熔化的玻璃液流出、水淬，獲得有色熔塊；
③將步驟(3)②得到的有色熔塊用對輥機破碎，用振動篩分級，取20 40目的有色 熔塊幹粒；
(4)壓製成型
將步驟(1)製備的輕質陶瓷基體造粒料與步驟(2)製備的色粉顆粒料通過多管布料系 統布面料，然後壓製成設計要求的規格和形狀的坯體；
(5)將步驟(4)壓製成型的坯體送烘乾窯乾燥；
(6)將步驟(5)乾燥後的坯體送入噴墨印表機工作平臺，按設計圖像噴墨列印；
(7)在步驟(6)完成噴墨列印的坯體上撒步驟(3)製備的有色熔塊幹粒；
(8)將完成步驟(7)工序的坯體在輥道窯中燒結，燒結溫度為1100 1250°C、燒結時 間為1 10小時，獲得輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料。所述的步驟(4)能根據設計要求調整不同的壓制規格、形狀、尺寸和厚度，得到不 同的壓製成型的坯體。步驟(6)噴墨列印所用的墨水為耐高溫含無機色料成分的紅、黃、藍、黑四色陶瓷
噴墨墨水。步驟(6)噴墨列印所用的墨水為含有紅、黃、藍、黑四色耐高溫無機色料的陶瓷墨 水。步驟(6)所述的按設計的圖像為根據各種天然石材而設計的圖案。步驟(8)獲得的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料可根據需要切割成各種尺寸 規格的陶瓷裝飾材料。本發明輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的積極效果是
(1)具有逼真的仿石效果，傳熱係數小，保溫節能；
(2)具備優良的力學、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能；
(3)在其製備方法上，通過控制壓製成型步驟、燒結溫度和燒結時間，可調整產品的規 格、形狀、尺寸和厚度，控制產品孔徑的大小、密度、抗壓強度等指標，從而得到不同的輕質 節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，適合不同用途的需要；
(4)製備工藝簡單，材料易得，適合工業化生產。
具體實施例方式以下給出本發明輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料及其製造方法的具體實施 方式，提供3個實施例，但是應該指出，本發明的實施不局限於以下的實施方式。實施例1 製備酷似天然花崗巖花紋的輕質陶瓷裝飾材料
(1)按原料的質量百分比配製輕質陶瓷基體材料長石30wt%、煤矸石20wt%、粘土 15wt%、瓷石33 wt%、成孔助劑2wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，然後將料漿噴霧乾燥得到輕質陶瓷 基體造粒料，儲存備用；
(2)按原料的質量百分比配製色粉顆粒料長石27wt%、煤矸石20wt%、粘土 15wt%、瓷 石33 wt%、成孔助劑2wt%、棕褐色色料3 wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，過濾後的料漿經壓濾脫水成濾餅；濾餅經乾燥後，用破碎 機破碎、篩選出2mm、3mm的棕褐色粉體顆粒料，儲存備用；
(3)按原料的質量百分比配製有色熔塊生料SiO254.7 wt %、Al2O3 15.0 wt%、B2O3 2. 0wt%、K202. lwt%、Na204. 0 wt%、Ca013. 0 wt%、MgO 0. 5 wt%、Zn05. 0 wt%、(Fe203+Ti02) 0. 7 wt%、無機黑色料3. 0 wt% ；
將配製的有色熔塊生料混合均勻後，在熔塊窯中以1300°C的溫度融熔2小時，然後將 熔化的玻璃液流出、水淬，得到黑色的熔塊；
將黑色熔塊烘乾後，用對輥機破碎，用振動篩分級，取40目的黑色熔塊幹粒料備用；
(4)將上述製得的輕質陶瓷基體造粒料、棕褐色粉體顆粒料按4:1的比例通過多管布 料壓力成型機布料系統布料成厚10mm，長寬為300X300 mm的尺寸，然後壓製成型；
(5)將步驟(4)壓製成型的坯體送入烘乾窯乾燥；
(6)將步驟(5)乾燥後的坯體送入噴墨印表機工作平臺，按照設計的仿花崗巖圖案進行 噴墨列印；
(7)在步驟(6)完成噴墨列印的坯體上撒步驟(3)製備的黑色熔塊幹粒；
(8)將完成步驟(7)工序的坯體在輥道窯中燒結，燒結溫度1180°C，燒結時間2小時， 得到酷似天然花崗巖花紋的輕質陶瓷裝飾材料，其密度為0.9g/ cm3，抗壓強度為8. 5 MPa, 導熱係數為0. 19 W/(m.K)。實施例2製備酷似天然紫點綠麻花崗巖的輕質陶瓷裝飾材料
(1)按原料的質量百分比配製輕質陶瓷基體材料長石20wt%、煤矸石30wt%、粘土 20wt%、瓷石 29 wt%、成孔助劑 1. 0wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，然後將料漿噴霧乾燥，得到輕質陶瓷 基體造粒料，儲存備用；
(2)按原料的質量百分比配製色粉顆粒料長石20wt%、煤矸石30wt%、粘土 20wt%、瓷 石29 wt%、成孔助劑1. 0wt%，外加孔雀綠色色料5 wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，過濾後的料漿經壓濾脫水成濾餅； 濾餅經乾燥後，用破碎機破碎、篩選出2mm、3mm的孔雀綠色的粉體顆粒，儲存備用；
(3)按原料的質量百分比配製有色熔塊生料SiO250. 7 wt%、Al2O3 17.0 wt%、B2O3 2. 0wt%、K202. lwt%、Na204. 0 wt%、Ca014. 0 wt%、Zn06. 0 wt%、(Fe203+Ti02) 0. 7 wt%、無機紫 色色料3. 5 wt% ；
將配製的原料混合均勻後，在熔塊窯中以1300°C的溫度融熔2小時，然後將熔化的玻 璃液流出、水淬，得到紫色的熔塊；
將紫色熔塊烘乾後，用對輥機破碎，用振動篩分級，取40目的紫色熔塊幹粒料備用；
(4)將上述製得的輕質陶瓷基體造粒料、孔雀綠色的粉體顆粒料按3:1的比例通過多 管布料壓力成型機布料系統布料成厚10mm，長寬為400X400 mm的尺寸，然後壓製成型；
(5)(同實施例1)；
(6)(同實施例1)；
(7)在步驟(6)完成噴墨列印的坯體上撒步驟(3)製備的紫色熔塊幹粒；
(8)(同實施例1)，得到酷似天然紫點綠麻花崗巖的輕質陶瓷裝飾材料，其密度為1.Ig/ cm3，抗壓強度為10. 9 MPa,導熱係數為0. 21 W/ (m. K)。實施例3 製備酷似天然砂巖的輕質陶瓷裝飾材料(1)按下列原料的質量百分 比配製輕質陶瓷基體材料I長石40wt%、煤矸石20 wt%、粘 土 20wt%、瓷石 17 wt%、成孔助劑 3. 0wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，然後將料漿噴霧乾燥得到輕質陶瓷 基體造粒料I，儲存備用；
(2)按下列原料的質量百分比配製輕質陶瓷基體材料II長石40wt%、煤矸石20 wt%、 粘土 20wt%、瓷石17 wt%、成孔助劑3. 0wt%、橘黃色料0. 5 wt% ；
將配製的原料破碎後加入球磨機，加水混合溼磨，然後將料漿噴霧乾燥得到輕質陶瓷 基體造粒料II，儲存備用；
(3)按原料的質量百分比配製有色熔塊生料SiO250. 7 wt%、Al2O3 17.0 wt%、B2O3 2. 0wt%、K202. lwt%、Na204. 0 wt%、Ca014. 0 wt%、Zn06. 0 wt%、(Fe203+Ti02) 0. 7 wt%、無機紅 棕色料3. 5 wt% ；
將配製的原料混合均勻後，在熔塊窯中以1300°C的溫度融熔1小時，然後將熔化的玻 璃液流出、水淬，得到紅棕色的熔塊；
將紅棕色熔塊烘乾後，用對輥機破碎，用振動篩分級，取60目的紅棕色熔塊幹粒備用；
(4)將上述製得的輕質陶瓷基體造粒料I與輕質陶瓷基體造粒料II按照1 1的比例通 過多管布料壓力成型機布料系統布料成厚15mm，長寬為400X400 mm的尺寸，然後在具有 砂巖紋理的磨具中壓製成型；
(5)(同實施例1)；
(6)將步驟(5)乾燥後的坯體送入噴墨印表機工作平臺，按照設計的仿砂巖紋理圖案進 行噴墨列印；
(7 )在步驟(6 )完成噴墨列印的坯體上撒步驟(3 )製備的紅棕色熔塊幹粒； (8)將完成步驟(7)工序的坯體在輥道窯中燒結，燒結溫度1220°C，燒結時間2. 5小時， 得到酷似天然砂巖的輕質陶瓷裝飾材料，其密度為0. 7g/cm3，抗壓強度為5. 9MPa，導熱係數 為 0. 16W/ (m. K)。可將酷似天然砂巖的輕質陶瓷裝飾材料切割成裝飾設計需要的尺寸，作為文化石 背景的裝飾材料。以上所述僅為本發明的較佳實施例，它並非用來限定本發明的實施範圍，凡依照 本發明所作的等效的變化或修飾，都應視為本發明的技術範疇。
權利要求
1. 一種輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，其特徵在於，由輕質陶瓷基體材料、色粉 顆粒料、有色熔塊幹粒和噴墨列印陶瓷墨水構成，其中 ——輕質陶瓷基體材料原料組成的質量百分比為長石10 --50wt%煤矸石10 --50wt%粘土10 --30wt%矽灰石1 --30wt%瓷石1 --50wt%高溫成孔助劑1 --15wt%——色粉顆粒料原料組成的質量百分比為SiO210 60 wt% ；Al2O35 20 wt% ；(K2CHNa2O) 2 15 wt% ；(CaO+MgO) 1 15wt%;無機高溫色料0. 5 10 wt% ；——有色熔塊幹粒原料組成的質量百分比為SiO220 60 wt% ；Al2O315 20 wt% ；B2O30 10 wt% ；(K2CHNa2O) 1 10 wt% ；(CaO+MgO+SrO) 1 20 wt% ；ZnO1 20 wt% ；(Fe203+Ti02)0 5 wt% ；無機色料0. 5 15 wt% ；——噴墨列印陶瓷墨水為含有紅、黃、藍、黑四色耐高溫無機色料的陶瓷墨水。
2.如權利要求1如述的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在 於，其具體步驟為(1)製備輕質陶瓷基體造粒料①配製輕質陶瓷基體材料原料的質量百分比為長石10 50wt%、煤矸石10 50 wt%、粘土 10 30 wt%、矽灰石1 30 wt%、瓷石1 50 wt%、高溫成孔助劑1 15 wt% ；②將步驟(1)①配製的輕質陶瓷基體材料用溼法球磨至料漿，用100目篩網過濾，過 濾後的料漿經噴霧乾燥，得到輕質陶瓷基體造粒料；(2)製備色粉顆粒料①配製有色料原料的質量百分比為=SiO2 10 60 wt%、Al2O3 5 20 wt%、 (K2CHNa2O) 2 15 wt%、(CaO+MgO) 1 15 wt%、無機高溫色料 0. 5 10 wt% ；②將步驟(2)①配製的有色料用溼法球磨至料漿，用100目篩網過濾，過濾後的料漿 經壓濾脫水成濾餅；③將步驟(2)②得到的濾餅經乾燥後，用破碎機破碎成各種粒度的色粉顆粒料；(3)製備有色熔塊幹粒①配製有色熔塊生料原料的質量百分比為=SiO220 60 wt%、Al203 15 20 wt%、 B2O3 0 10 wt% (K2CHNa2O) 1 10 wt%、(CaO+MgO+SrO) 1 20 wt%、ZnOl 20 wt%、 (Fe203+Ti02) 5 wt%、無機色料 0. 5 15 wt% ；②將步驟(3)①得到的有色熔塊生料混合均勻後，在1200 1300°C的熔塊窯中融 熔，然後將熔化的玻璃液流出、水淬，獲得有色熔塊；③將步驟(3)②得到的有色熔塊用對輥機破碎，用振動篩分級，取20 40目的有色 熔塊幹粒；(4)壓製成型將步驟(1)製備的輕質陶瓷基體造粒料與步驟(2)製備的色粉顆粒料通過多管布料系 統布面料，然後壓製成設計要求的規格和形狀的坯體；(5)將步驟(4)壓製成型的坯體送烘乾窯乾燥；(6)將步驟(5)乾燥後的坯體送入噴墨印表機工作平臺，按設計的圖像噴墨列印；(7)在步驟(6)完成噴墨列印的坯體上撒步驟(3)製備的有色熔塊幹粒；(8)將完成步驟(7)工序的坯體在輥道窯中燒結，燒結溫度為1100 1250°C、燒結時 間為1 10小時，獲得輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料。
3.根據權利要求2所述的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在 於，所述的步驟(4)可根據設計要求調整不同的壓制規格、形狀、尺寸和厚度，得到不同的壓 製成型的坯體。
4.根據權利要求2所述的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在 於，步驟(6)噴墨列印所用的墨水為含有紅、黃、藍、黑四色耐高溫無機色料的陶瓷墨水。
5.根據權利要求2所述的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在 於，步驟(6)所述的按設計的圖像為根據各種天然石材而設計的圖案。
6.根據權利要求2所述的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料的製造方法，其特徵在 於，步驟(8)獲得的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料可根據需要切割成各種尺寸規格 的陶瓷裝飾材料。
全文摘要
本發明輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，由輕質陶瓷基體材料、色粉顆粒料、噴墨列印陶瓷墨水和有色熔塊幹粒構成，其製造方法的具體步驟為①製備輕質陶瓷基體造粒料；②製備色粉顆粒料；③製備有色熔塊幹粒；④壓製成型；⑤送烘乾窯乾燥；⑥噴墨列印；⑦撒有色熔塊幹粒；⑧在輥道窯中燒結，獲得所述的陶瓷裝飾材料。本發明陶瓷裝飾材料的積極效果是仿石效果逼真，傳熱係數小，保溫節能，具備優良的力學、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能；在其製備方法上，通過控制工藝可調整產品的規格、形狀、尺寸和厚度，控制產品孔徑的大小、密度等指標，從而得到不同的輕質節能仿天然石材的陶瓷裝飾材料，可適合不同用途的需要。
文檔編號C04B38/02GK102093078SQ201010584990
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者吳聲團, 李磊, 李雪濤, 鄭傑, 黃建國 申請人:烏海市海美斯陶瓷科技有限公司, 華東理工大學