CN100383067C

CN100383067C - 仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法

Info

Publication number: CN100383067C
Application number: CNB2006100183120A
Authority: CN
Inventors: 周俊; 王焰新; 刘少达; 李飞
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: CN1807300A

Abstract

本发明涉及一种微晶玻璃复合板的制备方法。仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：首先，利用常规原料制备裂纹玻璃烧结板，同时利用固体废物作为主要原料制备玻璃基板；然后，将裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上，经热处理后实现裂纹玻璃板与玻璃基板之间的烧结及复合板的核化、晶化；出炉的原板经切割、打磨、抛光后，制得表面具有仿生物碎屑纹理的微晶玻璃复合板。本发明制得仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的表层表面具有仿生物碎屑纹理，可使产品表面纹理优美、装饰效果独特；其微晶玻璃基板由固体废物作为主要原料制备，原料成本低，可实现废物资源化，产生巨大的资源和环保效益。

Description

仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法

技术领域

本发明涉及一种微晶玻璃复合板的制备方法，特别是涉及一种具有仿生物碎屑纹理的建筑装饰用微晶玻璃复合板的制备方法。

背景技术

微晶玻璃具有结构致密、机械强度高、耐磨、耐腐蚀、抗风化能力强等优良性质，可作为高档建筑装饰材料。

本申请人于2004年4月9日申请的发明专利“裂纹玻璃晶化法制备仿生物碎屑微晶玻璃的生产工艺(专利申请号为200410012997.9)”的中国专利申请，公开了一种具有仿生物碎屑纹理的建筑装饰用微晶玻璃的制备工艺，但将该工艺应用于以固体废物(如污泥、粉煤灰、煤矸石、高炉渣等)作为主要原料制备微晶玻璃时，难以有效显现仿生物碎屑纹理，且产品颜色偏深，不易灵活调控产品颜色，无法制备浅色颜色系列的微晶玻璃产品。

目前微晶玻璃复合板产品可分为以下几类：(1)颗粒烧结法微晶玻璃与陶瓷基板的复合，具体工艺是将玻璃颗粒料铺布在陶瓷生坯或素坯上，经烧结、晶化热处理后制得表面具有颗粒状纹理的微晶玻璃-陶瓷复合板；(2)颗粒烧结法微晶玻璃与微晶玻璃基板的复合，具体是将玻璃颗粒料铺布在母玻璃板上，经烧结、晶化热处理后制得表面具有颗粒状纹理的全微晶玻璃复合板；(3)压延法或浇注法微晶玻璃与微晶玻璃基板的复合，具体为，将玻璃板层叠在一起，经烧结、晶化热处理后制得全微晶玻璃复合板，但由于其产品是由完整的玻璃板晶化而成，产品表面装饰面难以生成纹理，仅能形成暗花。

发明内容

针对直接以固体废物作为主要原料制备的微晶玻璃的产品颜色难以调整、纹理难以显现，又考虑到现有的微晶玻璃及微晶玻璃复合板制备工艺难以生成形态多变的自然复合纹理，本发明的目的在于提供一种表面具有仿生物碎屑纹理、成本低廉的建筑装饰用微晶玻璃复合板的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：利用常规原料制备裂纹玻璃烧结板；同时，利用固体废物(如煅烧污泥、粉煤灰、煤矸石或高炉渣等)作为主要原料制备玻璃基板；最后，将裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上，进入窑炉，经热处理后实现裂纹玻璃烧结板与玻璃基板之间的烧结及复合板的核化、晶化，制得仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板。

本发明所述的“仿生物碎屑纹理”系指微晶玻璃复合板表层表面经打磨抛光后显现出形态各异的、由树枝状、颗粒状、丝缕状、星状、扇贝状等纹理自然复合而成的、类似古生物残骸的复合型纹理。

本发明所述的“仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板”系指表层由具有仿生物碎屑纹理的微晶玻璃构成，其表面作为装饰面；基层由以固体废物为主要原料制得的微晶玻璃构成；表层和基层紧密结合，构成表面具有仿生物碎屑纹理的微晶玻璃复合板。

仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)裂纹玻璃烧结板的制备：根据以常规原料设计的配方，称量所需原料，混合均匀；利用常规的玻璃熔制技术，投料至玻璃熔窑中，在1350-1550℃下熔炼60-180min；再降温至1300-1450℃下保温30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常规的压延法或浇注法或平拉法或浮法成型工艺将玻璃液制成玻璃板，在600-1000℃下水淬惊裂，制成裂而不散的裂纹玻璃板(裂纹玻璃本质上是由被裂纹分割的但仍紧密接合在一起的玻璃碎屑构成，玻璃碎屑并不散开)；再将裂纹玻璃板转移至窑炉中，以10-15℃/min的升温速率升至700-900℃，保温10-90min，使玻璃裂纹烧结愈合，制得裂纹玻璃烧结板；

2)玻璃基板的制备：根据以固体废物为主要原料设计的配方，称量所需原料，混合均匀；利用常规的玻璃熔制技术，投料至玻璃熔窑中，在1350-1550℃下熔炼60-180min；再降温至1250-1450℃下保温30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常规的压延法或浇注法成型工艺将玻璃液制成玻璃板，在500-800℃下保温退火30-120min，制得玻璃基板；

3)热处理：将由步骤1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于由步骤2)制得的玻璃基板上；进入隧道窑或梭式窑或抽屉窑或辊道窑或台车炉，于650-800℃下保温核化30-90min，再升温至900-1050℃，保温晶化60-180min，再降温至500-700℃，保温退火60-180min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板；(注：在此热处理过程中同时实现了裂纹玻璃烧结板和玻璃基板之间的烧结)

4)打磨抛光：将微晶玻璃复合板的原板进行切割、打磨、抛光，制得仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板成品。

步骤1)中所述的裂纹玻璃烧结板的厚度为3-12mm；步骤2)中所述的玻璃基板的厚度为8-12mm。经步骤3)的热处理和4)的打磨抛光后，最终仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板成品的厚度为12-21mm。

步骤2)中所述的固体废物中的一种为煅烧污泥。以煅烧污泥为主要原料设计的配方包括煅烧污泥、石灰石和白云石，各原料所占重量份数为：煅烧污泥45-80份，石灰石12-30份，白云石8-25份，石膏0-10份，三氧化二锑0-1份，各原料重量份数之和为100份；所述的煅烧污泥是将污水处理厂排放的湿污泥烘干，再进入窑炉中于800-1100℃下煅烧1-3小时，冷却碾碎后获得。

所述步骤1)中，通过调节水淬惊裂温度来控制裂纹数量，进而控制微晶玻璃复合板表面形貌，即，水淬惊裂温度取大值时，制得裂纹多的裂纹玻璃，经步骤3)的热处理和步骤4)的打磨抛光后，获得的表面仿生物碎屑纹理密集，呈现出细腻的装饰效果；水淬惊裂温度取小值时，制得裂纹少的裂纹玻璃，经步骤3)的热处理和步骤4)的打磨抛光后，获得的表面仿生物碎屑纹理稀疏，呈现出粗犷的装饰效果。

通过步骤1)、步骤3)和步骤4)所能生成仿生物碎屑纹理的机理在于：裂纹玻璃本质上是由被裂纹分割的但仍紧密接合在一起的玻璃碎屑构成。在制备裂纹玻璃时，热玻璃板被水淬惊裂，在裂纹面将产生大量的悬键和活性基团；水与热玻璃相互作用，也能促使裂纹面生成不同于母玻璃主体的异相物质；此外，碎屑表面也可能吸附和富集冷淬水中的矿物质和空气中的尘埃，因此，裂纹玻璃中的裂纹面具有丰富的成核位，有利于晶体析出。而对于裂纹面所包围的玻璃碎屑内部，由于母玻璃中不含晶核剂，难以自发成核、析晶。可见，在步骤1)所述的裂纹玻璃烧结过程中，将在原始裂纹处生成大量的晶核和初始晶体；在步骤3)的热处理过程中，上述晶核和初始晶体又会进一步促进晶体的继续析出和生长，即在原始裂纹处析出大量的晶体，而原始玻璃碎屑内部却难以析晶，从而在最终微晶玻璃中形成不均匀的晶体分布状态，晶体相和残余玻璃相互相嵌合，再经步骤4)的打磨、抛光后，显现出仿生物碎屑纹理。

本发明的特点如下：

(1)能在产品表面生成仿生物碎屑纹理，可产生美观、独特的装饰效果，丰富了微晶玻璃的纹理形貌种类；

(2)产品的玻璃基板是以固体废物为主要原料制得，既实现了废物资源化，又可消除废物的环境污染，还可扩大微晶玻璃的原料范围，降低产品的生产总成本，具有深远的资源和环保意义；

(3)以固体废物为主要原料制得的纯微晶玻璃板的颜色偏深、纹理不明显，装饰效果不佳；而本发明将装饰效果不佳的固体废物微晶玻璃作为基板，在其上面复合一层装饰效果美观、独特的仿生物碎屑纹理微晶玻璃，既能使微晶玻璃复合板最终产品产生较佳的装饰效果，又可充分利用固体废物资源，拓展了建筑装饰用微晶玻璃的原料范围。

本发明与现有的微晶玻璃复合板相比，区别在于：

(1)颗粒烧结法微晶玻璃与陶瓷基板的复合，其生产工艺是将玻璃颗粒料铺布在陶瓷生坯或素坯上，经烧结、晶化热处理后制得微晶玻璃-陶瓷复合板，产品结构为微晶玻璃与陶瓷间的复合，产品表面装饰面显现为玻璃颗粒料烧结、晶化所生成的颗粒状纹理；而本发明产品结构及装饰面纹理与之不同，具体表现为，获得的产品结构为微晶玻璃与微品玻璃相复合，其表面装饰面显现为仿生物碎屑纹理。

(2)颗粒烧结法微晶玻璃与微晶玻璃基板的复合，其生产工艺是将玻璃颗粒料铺布在母玻璃板上，经烧结、晶化热处理后制得微晶玻璃-微晶玻璃复合板，其产品表面装饰面显现为玻璃颗粒烧结形成的颗粒状纹理；而本发明与之不同，获得的产品装饰面纹理也不同，显现为仿生物碎屑纹理。

(3)中国专利ZL02100291.6介绍了一种微晶玻璃复合板的制备工艺，具体为，将玻璃板层叠在一起，在900-1200℃的温度下，使玻璃晶化，整个晶化周期为16-20小时，得到层状微晶玻璃复合板材。由于其产品是由完整的玻璃板晶化而成，产品表面装饰面难以生成纹理，仅能形成暗花；而本发明与之不同，获得的产品装饰面纹理也不同，显现为仿生物碎屑纹理。

附图说明

图1是本发明生产工艺流程示意图

图2(a)是本发明制备的典型样品的横截面照片

图2(b)是本发明制备的典型样品的表层装饰面照片

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下结合图1和实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法，它包括如下步骤：

(1)裂纹玻璃烧结板的制备：采用常规矿物和化工原料，原料配比(以质量百分比表示，在以下实例中相同)为：25.0％钾长石、30.0％石英砂、28.0％方解石、3.5％纯碱、2.0％硼酸、0.6％三氧化二锑、4.5％碳酸钡、4.5％氧化锌、0.7％三氧化二铁、1.2％二氧化锰；配合料的化学成分的理论值为(以质量百分比表示，在以下实例中相同)：54.43％SiO₂、7.45％Al₂O₃、19.25％CaO、0.13％MgO、2.00％K₂O、3.25％Na₂O、0.62％Sb₂O₃、4.18％BaO、5.10％ZnO、1.20％B₂O₃、0.8％TFe₂O₃、1.2％MnO₂、其它0.39％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min(分钟)，再降温至1400℃下保温30min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在800℃下水淬惊裂成裂纹玻璃板。烘干后再放回台车炉中，以12℃/min的升温速率升至850℃，保温30min，使玻璃裂纹烧结愈合，制得裂纹玻璃烧结板。

(2)玻璃基板的制备：以武汉市沙湖污水处理厂排放的污泥经1000℃煅烧后获得的煅烧污泥为主要原料，具体配方为：65.0％煅烧污泥、18.0％石灰石、16.0％白云石、1.0％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：44.51％SiO₂、11.48％Al₂O₃、23.15％CaO、5.53％MgO、1.67％K₂O、0.74％Na₂O、1.16％Sb₂O₃、5.38％Fe₂O₃、0.73％TiO₂、2.98％P₂O₅、2.41％SO₂、其它0.26％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼150min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在650℃下保温退火60min，冷却后制得玻璃基板。

(3)热处理：将由步骤(2)制得的玻璃基板上置于垫板上，再将由步骤(1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上；进入台车炉，于770℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化120min，再降温至650℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

(4)将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得表面具有仿生物碎屑纹理的微晶玻璃复合板。制备的典型产品实物照片如图2(a)、图2(b)所示。

实施例2：

(1)裂纹玻璃烧结板的制备：同实施例1。

(2)玻璃基板的制备：以粉煤灰为主要原料，具体配方为：45.0％粉煤灰、14.0％石英砂、23.5％石灰石、10.0％白云石、5％纯碱、2.0％二氧化钛、0.5％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：46.39％SiO₂、15.53％Al₂O₃、23.23％CaO、2.65％MgO、0.72％K₂O、3.78％Na₂O、0.60％Sb₂O₃、4.44％Fe₂O₃、2.45％TiO₂、其它0.21％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在620℃下保温退火60min，冷却后制得玻璃基板。

(3)热处理：将由步骤(2)制得的玻璃基板上置于垫板上，再将由步骤(1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上；进入台车炉，于740℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化150min，再降温至620℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

(4)将微晶玻璃复合板原板进行切割、打磨、抛光，制得表面具有仿生物碎屑纹理的微晶玻璃复合板。

实施例3：

(1)裂纹玻璃烧结板的制备：同实施例1。

(2)玻璃基板的制备：以煤矸石为主要原料，具体配方为：55.0％煤矸石、5.0％石英砂、23.5％石灰石、9.0％白云石、5％纯碱、1.5％二氧化钛、0.5％三氧化二铬、0.5％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：47.31％SiO₂、14.00％Al2O₃、21.28％CaO、3.18％MgO、1.16％K₂O、3.93％Na₂O、0.65％Sb₂O₃、4.99％Fe₂O₃、2.57％TiO₂、0.66％Cr₂O₃、其它0.27％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在640℃下保温退火60min，冷却后制得玻璃基板。

(3)热处理：将由步骤(2)制得的玻璃基板上置于垫板上，再将由步骤(1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上；进入台车炉，于750℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化150min，再降温至640℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

实施例4：

(1)裂纹玻璃烧结板的制备：同实施例1。

(2)玻璃基板的制备：以高炉渣为主要原料，具体配方为：60.0％高炉渣、13.9％石英砂、18.0％钾长石、5％纯碱、2.0％二氧化钛、0.6％三氧化二铬、0.5％三氧化二锑；配合料的化学成分的理论值为：53.86％SiO₂、9.51％Al2O₃、24.34％CaO、0.70％MgO、1.51％K₂O、4.07％Na₂O、0.57％Sb₂O₃、1.70％Fe₂O₃、2.80％TiO₂、0.69％Cr₂O₃、其它0.25％。根据配方，称量原料，混匀后装入坩锅，用硅钼棒高温电炉在1500℃熔炼120min，再降温至1400℃下保温60min，澄清、均化成玻璃液。玻璃液浇注到耐火模具中，在600℃下保温退火60min，冷却后制得玻璃基板。

(3)热处理：将由步骤(2)制得的玻璃基板上置于垫板上，再将由步骤(1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于玻璃基板上；进入台车炉，于730℃下保温核化60min，再升温至1000℃，保温晶化120min，再降温至600℃，保温退火120min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板。

Claims

1.仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)裂纹玻璃烧结板的制备：根据以常规原料设计的配方，称量所需原料，混合均匀；利用常规的玻璃熔制技术，投料至玻璃熔窑中，在1350-1550℃下熔炼60-180min；再降温至1300-1450℃下保温30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常规的压延法或浇注法或平拉法或浮法成型工艺将玻璃液制成玻璃板，在600-1000℃下水淬惊裂，制成裂纹玻璃板；再将裂纹玻璃板转移至窑炉中，以10-15℃/min的升温速率升至700-900℃，保温10-90min，使玻璃裂纹烧结愈合，制得裂纹玻璃烧结板；

2)玻璃基板的制备：根据以固体废物为主要原料设计的配方，称量所需原料，混合均匀；利用常规的玻璃熔制技术，投料至玻璃熔窑中，在1350-1550℃下熔炼60-180min；再降温至1250-1450℃下保温30-120min，澄清、均化成玻璃液；采用常规的压延法或浇注法成型工艺将玻璃液制成玻璃板，在500-800℃下保温退火30-120min，制得玻璃基板；所述的固体废物为煅烧污泥、粉煤灰、煤矸石或高炉渣；

3)热处理：将由步骤1)制得的裂纹玻璃烧结板叠于由步骤2)制得的玻璃基板上；进入隧道窑或梭式窑或抽屉窑或辊道窑或台车炉，于650-800℃下保温30-90min，再升温至900-1050℃，保温60-180min，再降温至500-700℃，保温60-180min；待冷却后取出，制得微晶玻璃复合板的原板；

2.根据权利要求1所述的仿生物碎屑纹理微晶玻璃复合板的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的裂纹玻璃烧结板的厚度为3-12mm；步骤2)所述中的玻璃基板的厚度为8-12mm。