CN102942383A - 一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法，多孔陶瓷由陶瓷砖生料、添加剂、造孔剂和发泡剂制成；微晶玻璃由SiO2、CaO、ZnO、Al2O3、Na2O、K2O等组成。制备方法是首先将将陶瓷砖生料、添加剂、造孔剂和发泡剂均匀混合，球磨制成微细粉料浆；然后造粒干燥，再模压成型；生坯经烘干后在辊道窑或梭式窑中烧成。然后，将石英砂、石灰石、纯碱等矿物或者化工原料熔化成玻璃液，玻璃液水淬成玻璃颗粒；将烘干的玻璃颗粒筛分处理后分级，铺在多孔陶瓷板的表面，铺料完成后推入晶化窑中，对玻璃颗粒进行烧结、晶化、退火和冷却处理，形成微晶玻璃层；在此过程中，同时完成微晶玻璃与多孔陶瓷板的复合，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板。

Description

一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合保温装饰板及其制备方法，尤指一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法。
背景技术
微晶玻璃装饰板具有耐磨损，不吸水、耐酸碱腐蚀、强度高等优异的理化性能，并具有良好的外观装饰效果，广泛应用于建筑装饰、化工、冶金等领域。但是目前我国建筑能耗已占到总能耗的30%，建筑节能已成为节能减排的重点。开发新型保温节能墙体材料，提高外墙保温性能对实现建筑节能具有重要意义。
目前存在的微晶玻璃建筑装饰板的密度为2.4—2.7g/cm3，单纯使用微晶玻璃板作为装饰材料只能单一的增加墙体的装饰效果，不能很好的起到保温作用，而且还增加了墙体的重量。
发明内容
本发明技术解决方案：克服现有技术的不足，提供一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板及其制备方法，减轻单一使用微晶玻璃装饰板的重量，增加其保温效果；同时克服单一使用多孔陶瓷板作为墙体保温材料不耐酸碱腐蚀、强度低、抗冻融性差等不足，具有耐磨损，抗腐蚀，并具有优异保温性能及良好装饰效果。
本发明技术解决方案：一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特点在于：所述复合保温装饰板由多孔陶瓷与微晶玻璃组成；所述多孔陶瓷板由60.0-90.0%陶瓷砖生料、2.0%-10.0%添加剂、7.0-30.0%造孔剂和0.01％-2.0%发泡剂组成，所述陶瓷砖生料成分包括：65.0-77.0SiO2、11.0-17.0%Al2O3、1.0-2.0%CaO、1.0-3.0%MgO、1.0-4.5%K2O和1.0-3.5%Na2O，其余为灼烧减量；所述微晶玻璃质量百分比组分为55.0-65.0%SiO2、15.0-18.0%CaO、3.0-8.0%ZnO、3.5-7.0%Al2O3、3.0-6.0%Na2O、2.0-5.0%BaO、1.5-4.0%K2O、0-2.0%B2O3。
所述多孔陶瓷板的密度小于等于0.99g/cm3，微晶玻璃的密度为2.5-2.7g/cm3。
所述添加剂为膨润土、水玻璃、萤石中的一种或一种以上组合。
所述造孔剂为硅藻土、石粉、珍珠岩、锯末中的一种或一种以上组合。
所述发泡剂为石膏、硫酸钡和SiC细粉中的一种或一种以上组合。
一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板的制造方法，其特征在于实现步骤如下：
（1）多孔陶瓷板的制备
（1.1）配料：按照权利要求1所述的多孔陶瓷板的组分和比例配料；
（1.2）球磨：向配制好的原材料中加入相当于原材料重量50%的水进行球磨，得到粉料粒度小于200目的料浆；
（1.3）造粒：球磨好的料浆进入干燥塔进行喷雾造粒干燥，得到的颗粒粉料从干燥塔的出料口卸出；
（1.4）模压成型：将出塔颗粒粉料输入到模具中进行模压成型，得到陶瓷生坯；
（1.5）入窑烧成：陶瓷生坯烘干后进入烧成窑，最高烧成温度为1150-1220℃，烧成时间为20-90min，得到轻质保温陶瓷板成品；烧成后坯体膨胀10％-30%，内部形成闭孔型结构，外表面因瓷化保持光滑；
（2）基础玻璃粒料制备
（2.1）配料：按照权利要求1所述的微晶玻璃的成分及比例配料；
（2.2）熔化：将配料投入熔化炉中，在1450-1520℃范围内熔化，保温2.0-3.0h后，熔化成基础玻璃液；
（2.3）水淬：将基础玻璃液流放到循环冷却水中，玻璃液水淬成粒度为0.5—8mm的基础玻璃颗粒，收集基础玻璃颗粒沥水后烘干待用；
（2.4）布料：烘干后的基础玻璃颗粒筛分处理后分成三个级别，其中d为基础玻璃颗粒直径，d≤2mm和d≥6mm的基础玻璃颗粒作为底料铺在多孔陶瓷板的表面作为底层，2mm<d<6mm的基础玻璃颗粒作为面料，铺在底层上面；基础玻璃颗粒料层厚度5.0-8.0mm；
（3）多孔陶瓷与微晶玻璃复合
铺料完成后推入晶化烧成窑中，以8-12℃/min的升温速率从室温15-30℃升至530-550℃，再以19-21℃/min的升温速率从530-550℃升至630-660℃，以14-16℃/min的升温速率从630-660℃升至890-920℃，以20-22℃/min的升温速率从890-920℃升至1080-1130℃，在1080-1130℃保温30-45min使之烧结，完成晶化过程，然后以18-22℃/min的降温速率从1080-1130℃降至830-780℃，以8-11℃/min的降温速率从830-780℃降至610-570℃，在610-570℃保温2.0-3.0h,完成退火，最后610-570℃以下随炉自然冷却；出炉后，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合保温装饰板。
本发明与现有保温复合板相比的优点在于：
（1）本发明具有优异的保温性能
本发明的导热系数小，导热系数≤0.155W/m·K（0℃），是防水效果极佳的轻质保温材料，具有恒久可靠的保温效果。可用于建筑物外墙，不仅起到较好的保温隔热及装饰效果，也可减轻外墙表面的重量。
（2）耐酸碱腐蚀
本发明的微晶玻璃复合板具有优异的耐酸碱腐蚀性能。
（3）吸水率低、抗冻融性强
微晶玻璃不吸水，多孔陶瓷由于其内部的闭孔型结构，也不吸水，所以保温复合板几乎不吸水，在吸水饱和的状态下经历多次冻融循环，其导热系数及强度基本保持其原有性质，而没有发生显著降低的情况。
（4）机械强度高
本发明抗压强度大于18.0MPa，抗折强度大于4.0MPa,能承受屋顶停车场、大厦、航空航站楼及冷库等建筑物屋顶及地面的重荷载。
（5）耐热防火、无毒无害，不霉变
本发明采用无机材料制成，不霉变、不会产生有毒气体，是对人体完全无害的防火建材，属于“A级防火建材”。
（6）易切割加工、施工便捷
本发明可使用普通的石材切割工具根据实际需要轻易的切削加工。易与水泥等墙体粘接材料结合，与传统的粘贴瓷砖的施工方法基本相同。
（7）装饰效果好
本发明的复合板颜色丰富，表面光洁，也可根据实际需要表面压制花纹。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。
实施例1
1、多孔陶瓷板制备
陶瓷砖生料79.82%，珍珠岩10.0%，水玻璃0.03%，膨润土5.0%，石粉5.0%，碳化硅0.15%。其中，陶瓷砖生料成分为：72.0%SiO2、14.0%Al2O3、1.3%CaO、1.6%MgO、3.7%K2O和2.7%Na2O，灼烧减量4.7%。按比例配好原料，向配制好的原材料中加入相当于原材料重量50%的水进行球磨，得到粉料粒度小于200目的料浆，然后喷雾干燥。在普通外墙砖生产线上压制成型，干燥后进入辊道窑烧成。烧成时间35min，烧成温度1200℃，其中升至1000℃用时约12min，1000℃至1200℃用时约8min。
2、基础玻璃粒料制备
（1）配料：微晶玻璃基础玻璃成分由62.0%SiO2、16.5%CaO、5.0%ZnO、5.0%Al2O3、5.0%Na2O、3.0%BaO、3.0%K2O、0.5%B2O3组成。将石英砂、石灰石（或方解石）、纯碱、三氧化二铝等含有微晶玻璃成分的矿物或者化工原料按照成分比例混合形成配合料。
（2）熔化：配合料投入熔化炉中，在1450-1520℃范围内熔化，保温2-3h后，熔化成合格的玻璃液。
（3）水淬：将玻璃液流放到循环冷却水中，玻璃液水淬成粒度为0.5—8mm的玻璃颗粒，收集玻璃颗粒沥水后烘干待用。
（4）布料：烘干后的基础玻璃颗粒筛分处理后分成三个级别，其中d为基础玻璃颗粒直径，d≤2mm和d≥6mm的基础玻璃颗粒作为底料铺在多孔陶瓷板的表面作为底层，2mm<d<6mm的基础玻璃颗粒作为面料，铺在底层上面；基础玻璃颗粒料层厚度5.0-8.0mm。
3、多孔陶瓷与微晶玻璃复合
铺料完成后推入晶化烧成窑中，以10℃/min的升温速率从室温升至540℃，再以20℃/min的升温速率从540℃升至640℃，以15℃/min的升温速率从640℃升至900℃，以21℃/min的升温速率从900℃升至1100℃，在1100℃保温30—45min使之烧结，完成晶化过程，然后以20℃/min的降温速率从110℃降至800℃，以9.5℃/min的降温速率从800℃降至600℃，在600℃保温2.0-3.0h,完成退火，最后600℃以下随炉自然冷却。出炉后，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板。
多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板导热系数0.15W/m·K（0℃），抗压强度≥21.0MPa，抗折强度≥5.5MPa。
实施例2
1、多孔陶瓷板制备
配方比例如下：陶瓷砖生料69.8%，珍珠岩20.0%，膨润土5.0%，石膏3.0%，锯末2.0%，碳化硅0.2%。陶瓷砖生料成分为：69.3%SiO2、16.2%Al2O3、1.7%CaO、1.1%MgO、2.6%K2O和1.4%Na2O，灼烧减量7.7%。按比例配好原料，向配制好的原材料中加入相当于原材料重量50%的水进行球磨，得到粉料粒度小于200目的料浆，干燥后压制成型。烧成总时间60min，烧成温度1180℃，其中升至1000℃用时约20min，1000℃至1180℃用时约15min，保温约5min。
2、基础玻璃粒料制备
（1）配料：微晶玻璃基础玻璃成分由60.0%SiO2、17.0%CaO、6.0%ZnO、6.5%Al2O3、5.5%Na2O、2.0%BaO、3.0%K2O组成。将石英砂、石灰石（或方解石）、纯碱、三氧化二铝等含有微晶玻璃成分的矿物或者化工原料按照成分比例混合形成配合料。
（2）熔化：配合料投入熔化炉中，在1450-1520℃范围内熔化，保温2-3h后，熔化成合格的玻璃液。
（3）水淬：将玻璃液流放到循环冷却水中，玻璃液水淬成粒度为0.5-8mm的玻璃颗粒，收集玻璃颗粒沥水后烘干待用。
（4）布料：烘干后的基础玻璃颗粒筛分处理后分成三个级别，其中d为基础玻璃颗粒直径，d≤2mm和d≥6mm的基础玻璃颗粒作为底料铺在多孔陶瓷板的表面作为底层，2mm<d<6mm的基础玻璃颗粒作为面料，铺在底层上面；基础玻璃颗粒料层厚度5.0-8.0mm。
3、多孔陶瓷与微晶玻璃复合
铺料完成后推入晶化烧成窑中，以12℃/min的升温速率从室温升至540℃，再以21℃/min的升温速率从540℃升至640℃，以16℃/min的升温速率从640℃升至900℃，以22℃/min的升温速率从900℃升至1100℃，在1100℃保温30-45min使之烧结，完成晶化过程，然后以22℃/min的降温速率从110℃降至800℃，以11℃/min的降温速率从800℃降至600℃，在600℃保温2.0-3.0h,完成退火，最后600℃以下随炉自然冷却。出炉后，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板。
多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板导热系数0.143W/m·K（0℃），抗压强度≥19.2MPa，抗折强度≥4.3MPa。
实施例3
1、多孔陶瓷板制备
配方比例如下：陶瓷砖生料60.0%，珍珠岩20.0%，硅藻土10.0%，膨润土5.0%，萤石2.9%，硫酸钡2.0%，碳化硅0.1%。陶瓷砖生料成分为：76.0%SiO2、12.0%Al2O3、1.2%CaO、2.3%MgO、2.5%K2O和2.0%Na2O，灼烧减量4.0%。按比例配好原料，放入行星式球磨机充分研磨，干燥后压制成型。烧成总时间90min，烧成温度1180℃，其中升至1000℃用时约60min，1000℃至1180℃用时约20min，保温约10min。
2、基础玻璃粒料制备
（1）配料：微晶玻璃基础玻璃成分由62.0%SiO2、18.0%CaO、5.3%ZnO、4.5%Al2O3、4.0%Na2O、2.7%BaO、2.5%K2O、1.0%B2O3组成。将石英砂、石灰石（或方解石）、纯碱、三氧化二铝等含有微晶玻璃成分的矿物或者化工原料按照成分比例混合形成配合料。
（2）熔化：配合料投入熔化炉中，在1450-1520℃范围内熔化，保温2-3h后，熔化成合格的玻璃液。
（3）水淬：将玻璃液流放到循环冷却水中，玻璃液水淬成粒度为0.5-8mm的玻璃颗粒，收集玻璃颗粒沥水后烘干待用。
（4）布料：烘干后的基础玻璃颗粒筛分处理后分成三个级别，其中d为基础玻璃颗粒直径，d≤2mm和d≥6mm的基础玻璃颗粒作为底料铺在多孔陶瓷板的表面作为底层，2mm<d<6mm的基础玻璃颗粒作为面料，铺在底层上面；基础玻璃颗粒料层厚度5.0-8.0mm。
3、多孔陶瓷与微晶玻璃复合
铺料完成后推入晶化烧成窑中，以8℃/min的升温速率从室温升至540℃，再以19℃/min的升温速率从540℃升至640℃，以14℃/min的升温速率从640℃升至900℃，以20℃/min的升温速率从900℃升至1100℃，在1100℃保温30-45min使之烧结，完成晶化过程，然后以18℃/min的降温速率从110℃降至800℃，以8℃/min的降温速率从800℃降至600℃，在600℃保温2.0-3.0h,完成退火，最后600℃以下随炉自然冷却。出炉后，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板。
多孔陶瓷与微晶玻璃的复合板导热系数0.13W/m·K（0℃），抗压强度≥18.0MPa，抗折强度≥3.7MPa。
总之，本发明以陶瓷砖生料为主要原料，通过加入添加剂，制备成内部含有无数闭合型气孔的保温陶瓷板；然后在多孔保温陶瓷板表面复合微晶玻璃保护层，形成强度高、密度小、耐酸碱腐蚀、导热系数低、保温效果好的复合保温装饰板。此外，本发明所得复合保温装饰板，实现了闭合型孔结构为主的陶瓷板与表层微晶玻璃膨胀性能最佳匹配、微晶玻璃与多孔陶瓷板的界面高强度结合。
需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明独立权利要求及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特征在于：所述复合保温装饰板由多孔陶瓷与微晶玻璃组成；所述多孔陶瓷板由60.0-90.0%陶瓷砖生料、2.0%-10.0%添加剂、7.0-30.0%造孔剂和0.01%-2.0%发泡剂组成，所述陶瓷砖生料成分包括：65.0-77.0SiO2、11.0-17.0%Al2O3、1.0-2.0%CaO、1.0-3.0%MgO、1.0-4.5%K2O和1.0-3.5%Na2O，其余为灼烧减量；所述微晶玻璃质量百分比组分为55.0-65.0%SiO2、15.0-18.0%CaO、3.0-8.0%ZnO、3.5-7.0%Al2O3、3.0-6.0%Na2O、2.0-5.0%BaO、1.5-4.0%K2O、0-2.0%B2O3。
2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特征在于：所述多孔陶瓷板的密度小于等于0.99g/cm3，微晶玻璃板的密度为2.5-2.7g/cm3。
3.根据权利要求1或2所述的多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特征在于：所述添加剂为膨润土、水玻璃、萤石中的一种或一种以上组合。
4.根据权利要求1或2所述的多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特征在于：所述造孔剂为硅藻土、石粉、珍珠岩、锯末中的一种或一种以上组合。
5.根据权利要求1或2所述的多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板，其特征在于：所述发泡剂为石膏、硫酸钡和SiC细粉中的一种或一种以上组合。
6.一种多孔陶瓷与微晶玻璃复合保温装饰板的制造方法，其特征在于实现步骤如下：
（1）多孔陶瓷板的制备
（1.1）配料：按照权利要求1所述的多孔陶瓷板的组分和比例配料；
（1.2）球磨：向配制好的原材料中加入相当于原材料重量50%的水进行球磨，得到粉料粒度小于200目的料浆；
（1.3）造粒：球磨好的料浆进入干燥塔进行喷雾造粒干燥，得到的颗粒粉料从干燥塔的出料口卸出；
（1.4）模压成型：将出塔颗粒粉料输入到模具中进行模压成型，得到陶瓷生坯；
（1.5）入窑烧成：陶瓷生坯烘干后进入烧成窑，最高烧成温度为1150-1220℃，烧成时间为20-90min，得到轻质保温陶瓷板成品；烧成后坯体膨胀10%-30%，内部形成闭孔型结构，外表面因瓷化保持光滑；
（2）基础玻璃粒料制备
（2.1）配料：按照权利要求1所述的微晶玻璃的成分及比例配料；
（2.2）熔化：将配料投入熔化炉中，在1450-1520℃范围内熔化，保温2.0-3.0h后，熔化成基础玻璃液；
（2.3）水淬：将基础玻璃液流放到循环冷却水中，玻璃液水淬成粒度为0.5—8mm的基础玻璃颗粒，收集基础玻璃颗粒沥水后烘干待用；
（2.4）布料：烘干后的基础玻璃颗粒筛分处理后分成三个级别，其中d为基础玻璃颗粒直径，d≤2mm和d≥6mm的基础玻璃颗粒作为底料铺在多孔陶瓷板的表面作为底层，2mm<d<6mm的基础玻璃颗粒作为面料，铺在底层上面；基础玻璃颗粒料层厚度5.0-8.0mm；
（3）多孔陶瓷与微晶玻璃复合
铺料完成后推入晶化烧成窑中，以8-12℃/min的升温速率从室温15-30℃升至530-550℃，再以19-21℃/min的升温速率从530-550℃升至630-660℃，以14-16℃/min的升温速率从630-660℃升至890-920℃，以20-22℃/min的升温速率从890-920℃升至1080-1130℃，在1080-1130℃保温30—45min使之烧结，完成晶化过程，然后以18-22℃/min的降温速率从1080-1130℃降至830-780℃，以8-11℃/min的降温速率从830-780℃降至610-570℃，在610-570℃保温2.0—3.0h,完成退火，最后610-570℃以下随炉自然冷却；出炉后，形成多孔陶瓷与微晶玻璃的复合保温装饰板。
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