CN102627469B - 高强轻质发泡陶瓷板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强轻质发泡陶瓷板及其制作方法，属于建筑材料制作领域。陶瓷板包括污泥／底泥10～30％，建筑垃圾20～30％，废陶瓷15～25％，废玻璃10～25％，膨润土5～15％，白陶土5～15％，铝粉0.5～5％，碳酸氢钠5～10％，动物蛋白发泡剂0.5～1.5％，水9～16％。制作方法是将主要原料混合粉碎后加入动物蛋白发泡剂和水，造粒，将粒料装入耐火组合模具，刮平、装窑、烧制，经冷加工后生成陶瓷板成品。产品强度较高，容重小，耐火，抗冻性较好，长时间不透水，所用主要原料容易获取，基本来自环境固体废弃物，来源广、成本低；采用动物蛋白发泡剂，用量少、来源广；制作工艺简单，高效、节能、环保，不产生二次污染；用于建筑外墙保温装饰材料、防火隔离带等。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种建筑材料，尤其是外墙用装饰保温材料，属于建筑材料制作技术领域。
背景技术
发泡陶瓷板具有质量轻，防水性好，防火阻燃，变形系数小，抗老化，性能稳定，与墙基层和抹面层相容性好，安全稳固性好，能克服有机材料怕明火，易老化的致命弱点。然而现有发泡陶瓷板大都采用价格昂贵的矿石和精细陶瓷作为主要原料，生产成本高昂且消耗大量资源。其次，现有制作工艺基本都是利用无机发泡剂在高温下产生气体发泡制作发泡陶瓷，由于催化剂和成型粘结剂等组分的加入，增加工艺复杂性，气孔控制困难，且发泡剂在挥发时可能产生有毒气体，危害健康和污染环境。另外，制作工艺大都较为复杂、耗时、耗能。
发明专利“一种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法(CN1374276A)，，公开了一种轻质发泡陶瓷装饰砖及其制造方法，该装饰砖是由陶瓷胚料、发泡剂、骨架料均混物压制品的烧成物，占1～7％的发泡剂及陶瓷坯料作为构成装饰砖的细粉基料，将占20～50％高于基料熔点的相对高熔点陶瓷矿物瘠性料颗粒作为装饰砖的骨架料，两者混合均匀后压制烧成得到发泡陶瓷装饰砖。该发泡陶瓷经高温发泡生长而成，具有天然石材的凹凸曲面效果，烧成的砖体形状统一。但配方内使用5％的氟化物作为发泡剂，其挥发后污染大气不利于环境保护。使用的基本原料是普通陶瓷行业的原料，成本较高；产品密度在1000kg／m3，保温效果较差。
发明专利“轻质、隔热、隔音环保型陶瓷制品的制造工艺方法(CN100368338C)”公开了一种轻质、隔热、隔音环保型陶瓷制品的制造工艺方法，将废淤泥和／或废矿渣和／或废陶瓷碎片(上釉或不上釉)50％～80％、具有膨胀性能的原生矿物的混合物20～50％、烧结改性剂0.1～2％搅拌均匀后，破碎混合球磨16～24小时，成型干燥，经过1100～1250℃烧制，冷加工后，生成高粘度的且产生均匀的封闭微气孔并形成完全烧结的玻璃相轻质陶瓷制品。该工艺制得的陶瓷制品容重小于0.6kg／m3，抗折强度大于6MPa，但是在操作工程中，由于引入的发泡剂为无机发泡剂，以及采用烧结改性剂等物质使得出现很多技术问题，发泡不易控制，坯体容易产生夹层，在烧结中出现鼓泡、开裂等现象，同时成型过程比较复杂，需要压机、干燥等设备，投资费用很大。
发明专利“轻质多孔陶瓷制品制作工艺(CN1626476A)”公开了一种轻质多孔陶瓷制品的制作工艺方法，将陈腐后的料粒装入耐火组合模具，刮平、装窑、烧成，耐火组合模具是用堇青石质等耐火材质制成，表面喷涂有氧化铝，因而可直接进入窑中。该工艺将陶瓷制品的生产工艺简化，同时消除了生产过程中的技术难题，且制造出来的陶瓷制品具有良好的物理性能，然而其所选原料均为天然矿石之类，原材料价格较昂贵且稀少。
发明专利“用蛋白质发泡法制备多孔陶瓷复合材料的方法(CN101967064)”公开了一种采用蛋清发泡制备多孔陶瓷复合材料的方法。该发明是将骨料、40～80g蛋清、3ml去离子水和5g多组分多糖混合，加入多组分分散剂，然后用球磨机分散12h，制得料浆；将料浆倒入聚四氟乙烯模具中，放入75～85℃干燥箱30～90min，脱模后，在室温放置12～48h，然后放入110～130℃烘箱中继续干燥，得一样品；将样品加工成所需形状，放入烧结炉中，缓慢升温到230℃，保温30min，又再缓慢升温至360℃，保温1h，然后升温至1000℃，保温1h，最后缓慢升温至1200～1600℃，保温2h，再冷却至室温、出炉，得到产品。产品的平均密度为1.01g/cm3。该专利工艺虽也采用了蛋白质作为发泡剂，制得多孔陶瓷复合板，但与本发明的原材料和烧结工艺均不相同，两者的优缺点很明显，表现在：第一、该专利所选用的原料均为商业原料，所用骨料、多糖、分散剂均由多种化合物混合而成，各成分原料要求的精度较高，成本较高；而本发明所用原料基本都来自环境固体废弃物，成本低廉，既降低生产成本又保护了环境；第二，该专利所选用的蛋清发泡剂来源较为单一，在原材料中所占比例很大，发泡剂量接近甚至超过骨料用量，成本很高；而本发明使用动物蛋白发泡剂，来源较广，发泡剂用量很少，不超过1.5％。第三、该专利制作工艺繁琐，烧结过程中保温时间至少需要270分钟，耗时耗能，而本发明烧结保温时间不超过120分钟，省时节能；而且该专利烧结温度高达1600℃，而制得的产品密度也不低，这些都无疑使该工艺在市场推广时将受到很大制约。
发明专利“一种具有隔热保温功能陶瓷砖及其制备方法(CN101003433A)”，其烧成温度为1120～1250℃，烧成时间12～18小时，需消耗大量能源；“凝灰岩釉面泡沫陶瓷保温装饰砖及制造工艺方法(CN101234907A)”，其发泡层料粉粉磨细度需达到180～200目，同样能耗巨大。
总之，现有产品密度较大，保温性能较差，成本高，原材料来源有限，制作设备多，制作工艺复杂，耗时耗能，并对环境造成污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种高强轻质发泡陶瓷板及其制作方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
高强轻质发泡陶瓷板，包括以下组份及重量百分比：
动物蛋白发泡剂是以废弃动物角质蛋白或动物毛发废料为原料，加入氢氧化钙或氢氧化钠及十二醇后，以水为溶剂，在温度为100℃条件下反应6～7小时，取其滤液加稀盐酸中和制得；以上各物质重量百分比为：
以上各组分重量百分比之和为100％。
高强轻质发泡陶瓷板的制作方法，将下列固体物按重量份混合均匀：污泥或河湖底泥10～30％、建筑垃圾20～30％、废陶瓷15～25％、废玻璃10～25％、膨润土5～15％、白陶土5～15％、铝粉0.5～5％、碳酸氢钠5～10％，将上述混合固体物粉碎，加入动物蛋白发泡剂0.5～1.5％，再加入以上固体物总量9～16％的水，进行造粒，将粒料装入耐火组合模具中，刮平、装窑、烧制，冷却、加工后制得陶瓷板成品。
动物蛋白发泡剂是以废弃动物角质蛋白或动物毛发废料为原料，加入氢氧化钙或氢氧化钠及十二醇后，以水为溶剂，在温度为100℃条件下反应6～7小时，取其滤液加稀盐酸中和制得；以上各物质重量百分比为：
以上各组分重量百分比之和为100％。
本发明的有益效果是，1.充分利用环境大量存在的固体废弃物如污泥或河道底泥、建筑垃圾、废陶瓷碎片、废旧玻璃作为主要原料，可制成各种不同规格的轻质陶瓷板，对于环境保护实现可持续发展、实现废物资源化有着重要的意义。主要原料容易获取，原料价格十分低廉，有利于降低生产成本，在生产过程中也不产生任何污染。2.本发明采用原材料同样易得的新型动物蛋白发泡剂发泡和铝、碳酸氢钠，气泡控制容易，不仅避免了传统的发泡剂中由于催化剂和成型粘结剂等组分加入所带来的工艺复杂性，而且所加的废旧玻璃还能进一步解决产品平整度，制得规整的轻质陶瓷板。3.本发明自主设计刚玉一莫来石耐火模具，简化了陶瓷制品的生产工艺，废除了干燥机等设备，降低了投资费用、运营费用，同时使得操作简单方便。4.本发明烧制工艺简单，不仅时效高，而且大大降低了动力能耗。5.采用本工艺生产的陶瓷板色彩淡雅，气孔、孔径和孔隙度非常均匀，烧结性能好，耐火、保温性能优良，抗冻性较好，机械强度高，容重小且长时间不透水，高效、节能、环保，不产生二次污染；是极具前景的装饰保温材料。用于建筑外墙保温装饰材料、建筑自保温冷热桥处理、防火隔离带等。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
高强轻质发泡陶瓷板，包括以下组份及重量百分比：
动物蛋白发泡剂是以废弃动物(牛、羊、马、驴、猪等)角质蛋白或动物毛发废料为原料，加入氢氧化钙或氢氧化钠后，以水为溶剂，在温度为100℃条件下反应6～7小时，取其滤液加的稀盐酸中和制得；以上各物质重量百分比为：
以上各组分重量百分比之和为100％。
高强轻质发泡陶瓷板的制作方法，将下列固体物按重量份混合均匀：污泥或河湖底泥10～30％、建筑垃圾20～30％、废陶瓷15～25％、废玻璃10～25％、膨润土5～15％、白陶土5～15％、铝粉0.5～5％、碳酸氢钠5～10％，将上述混合固体物粉碎，加入动物蛋白发泡剂0.5～1.5％，再加入以上固体物总量9～16％的水，进行造粒，将粒料装入耐火组合模具中，刮平、装窑、烧制，冷却、加工后制得陶瓷板成品。
造粒是将粉碎后的固体物、动物蛋白发泡剂和水混合均匀后过20目筛。烧制为三个阶段：预热阶段温度200～300℃，停留时间20～40min；陶化阶段温度600～700℃，停留时间20～40min；流化阶段温度1150～1250℃，停留时间20～40min。
混合固体物经粉碎后可过80目筛。耐火组合模具采用刚玉一莫来石耐火材质，模具由垫板和模框构成，垫板和模框表面喷涂有氧化铝或氧化锆等高温无机涂料。
实施方式一
选取污泥20％、建筑垃圾20％、废陶瓷片10％、膨润土5％、废旧玻璃20％、陶土18％、铝粉1％、碳酸氢钠5％，搅拌均匀，粉碎至80目，加动物蛋白发泡剂1％和适量水(为上述固体物总量的12％)，过20目筛造粒后装入自制规格的刚玉质耐火组合模具轻压刮平，该模具垫板、模框表面均喷涂有AL2O3，然后装入电阻炉分300、700、1200℃三阶段烧制，各自烧制30min，可制成容重0.5g／cm3的轻质发泡陶瓷板。
该轻质发泡陶瓷板容重为0.5g／cm3，抗折强度为20Mpa，导热系数小于0.1W／(m.k)，防水性好，72小时不透水，冻融性30小时无变化，防碳化系数为0.8。
实施方式二
选取河湖底泥20％、建筑垃圾20％、废陶瓷片10％、膨润土10％、废旧玻璃20％、陶土14％、铝粉0.5％、碳酸氢钠5％，搅拌均匀，粉碎至80目，加动物蛋白发泡剂0.5％和适量水(为上述固体物总量的12％)，过20目筛造粒后装入自制规格的刚玉质耐火组合模具轻压刮平，该模具垫板、模框表面均喷涂有AL203，然后装入辊道窑分250、600、1190℃三阶段烧制，分别烧制30、40、30min，可制成容重0.6g／cm3、常温耐压强度20Mpa的轻质发泡陶瓷板。
实施方式三
选取河湖底泥15％、建筑垃圾21％、废陶瓷片10％、膨润土13％、废旧玻璃20％、陶土10％、铝粉5％、碳酸氢钠5％，搅拌均匀，粉碎至80目，加动物蛋白发泡剂1％和适量水(为上述固体物总量的10％)，过20目筛造粒后装入自制规格的刚玉质耐火组合模具轻压刮平，该模具垫板、模框表面均喷涂有AL2O3，然后装入多孔推板窑分300、600、1200℃三阶段烧制，各自烧制30min，可制成容重0.6g／cm3的轻质发泡陶瓷板，能长期漂浮在水面上，长时间不透水，抗冻性能佳。
Claims (4)
1.一种高强轻质发泡陶瓷板，其特征在于，包括以下组份及重量百分比：
动物蛋白发泡剂是以废弃动物角质蛋白或动物毛发废料为原料，加入氢氧化钙或氢氧化钠及十二醇后，以水为溶剂，在温度为100℃条件下反应6～7小时，取其滤液加稀盐酸中和制得；以上各物质重量百分比为：
以上各组分重量百分比之和为100％。
2.一种高强轻质发泡陶瓷板的制作方法，其特征在于，将下列固体物按重量份混合均匀：污泥或河湖底泥10～30％、建筑垃圾20～30％、废陶瓷15～25％、废玻璃10～25％、膨润土5～15％、白陶土5～15％、铝粉0.5～5％、碳酸氢钠5～10％，将上述混合固体物粉碎，加入动物蛋白发泡剂0.5～1.5％，再加入以上固体物总量9～16％的水，进行造粒，将粒料装入耐火组合模具中，刮平、装窑、烧制，冷却、加工后制得陶瓷板成品；
动物蛋白发泡剂是以废弃动物角质蛋白或动物毛发废料为原料，加入氢氧化钙或氢氧化钠及十二醇后，以水为溶剂，在温度为100℃条件下反应6～7小时，取其滤液加稀盐酸中和制得；以上各物质重量百分比为：
以上各组分重量百分比之和为100％。
3.根据权利要求2所述的高强轻质发泡陶瓷板的制作方法，其特征在于，所述的造粒是将粉碎后的固体物、动物蛋白发泡剂和水混合均匀后过20目筛。
4.根据权利要求2所述的高强轻质发泡陶瓷板的制作方法，其特征在于，所述的烧制为三个阶段：预热阶段温度200～300℃，停留时间20～40min；陶化阶段温度600～700℃，停留时间20～40min；流化阶段温度1150～1250℃，停留时间20～40min。
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