CN1049835A - 微晶玻璃型饰面材料的制造 - Google Patents

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CN1049835A
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沈定坤
张干城
王开泰
李汉良
陈幼新
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Shanghai Institute of Ceramics of CAS
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Shanghai Institute of Ceramics of CAS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
    • C03C10/16—Halogen containing crystalline phase

Abstract

本发明属于制造微晶玻璃型饰面材料的方法，其 特征通过玻璃分相与微晶化，使材料整体晶化，而其 经磨抛表面可呈菊花型、牡丹花型以及水波型的晶 花，玻璃的基础组成为R2O(Na2O，K2O) -RO(CaO，MgO)-Al2O3-SiO2并引入少量F-及着 色剂。晶花类型随析出晶体种类而异，可通过玻璃基 础组分SiO2/CaO，K2O/Na2O之比以及热处理制 度可改变晶花尺寸及晶化率，晶花最大尺寸8mm左 右，所制得的材料具有与花岗岩相近的物理力学性 能。

Description

本发明属于微晶玻璃领域，主要用作各类建筑物的室内、外高级装饰贴面材料。
曾报导了应用玻璃结晶型材料制造外观与花岗岩相似的材料用作建筑物室内、外高级装饰用贴面材料，如GB2133787A，日特许62-24365，其组成为（重量%）：
SiO255.0-60.0
Al2O36.0-9.0
CaO  17.0-25.0
MgO  3.0-10.0
K2O 5.0-7.0
Na2O 1.0-2.0
F-1.0-2.5
在玻璃中引入不同的着色剂，如Cr、Co等氧化物，制成有色材料，玻璃经熔炼后降到Tg以下30～50℃，再进行二阶段热处理，处理温度分别为650～800℃及930～950℃，由第一阶段到第二阶段的升温速度为150～200℃/hr，结果可以在玻璃体内析出尺寸为0.3～5mm的β硅灰石球状晶体，材料具有类似花岗岩的外貌，并指出球状晶的数量与尺寸由热处理制度与引入氟的含量来调节。所得材料的性能与天然花岗岩相近，部份力学性能优于花岗岩。
英国专利申请GB2133787，虽然可生产类花岗岩的微晶玻璃，但依靠热处理和氟含量来控制析出球状晶的数量及大小，一般说来氟含量在熔炼过程中极难精确控制，而且制取生产的晶花形状单一，晶花尺寸也不够大。
本发明的目的在于提供一种高级饰面材料，通过玻璃分相和微晶化过程使玻璃整体晶化，并能在大体范围内析出大尺寸的晶花，其最大尺寸可达8mm左右，经组成和热处理变化使材料经磨抛后，表面可呈现多种花型，这种材料不仅具有美观、别致的外观质量而且具有优良的物理化学性能及使用性能，足以与天然花岗岩、大理石等媲美。
本发明是通过如下组成和具体工艺实施的：所采用的玻璃属R2O（K2O：Na2O）-RO（CaO，MgO）-Al2O3-SiO2系统其具体组成范围是（wt%）：
SiO251-62
Al2O37-11
CaO  20-29
MgO  2-5
K2O 4-8
Na2O 2-4
F-1-3.0
原料可采用石英砂、方介石、长石、白云石、石灰石、萤石等矿物原料或尾砂、矿渣、炉渣等二次资源按上述比例范围配制，然后引入一定量的着色剂如FeS、ZnS、CuO、Cr2O3任意二种，加入量0.5-1%（wt），可使材料呈现不同的色彩，其种类和含量随着色要求而变。然后依不同的组分，在1400～1500℃熔炼，其料性能适合于压制、拉制、浇注多种不同成型工艺。
晶花实际由以一定规律排列的微晶体构成，晶花类型是与析出的晶体种类和排列等因素有关，如GB2133787A，析出β硅灰石晶花呈菊花状，本发明可使晶花呈菊花状，牡丹花状以及水波型三种不同花纹，当析出β-硅灰石时呈菊花状，当析出钙长石时呈水波型花纹。因此控制析出的晶相种类可以获得不同晶花图案的材料，这是本发明的特点之一。
本发明的另一个特点是采用改变玻璃基础成份的方法，控制晶花尺寸及晶化率，而不是采用控制F-含量的方法，晶粒尺寸由玻璃组成密切相关，如SiO2/CaO之比大时，有益于析出尺寸大的晶花。K2O/Na2O小时，则不利于晶花的析出。因此采用改变玻璃组成的方法可以控制玻璃中析出晶花的尺寸及晶化率，本发明正体晶花尺寸可由1mm变化到8mm。本发明提出的改变基础玻璃组成的方法比用F-含量控制更有利，因为F-的挥发量很难控制而玻璃中SiO2、Al2O3、CaO等组分均属于不易挥发的氧化物，即使Na2O、K2O有一定挥发，但要比F-易控制。
本发明的第三个特点是采用独特的热处理制度，第一阶段热处理温度740℃-860℃，以使生长出较少的“晶种”及产生足够的相分离，然后以300℃/hr的速度快速升到第二阶段，以避免或减少试样在升温过程中的变形，然后在880-1000℃保温，保温的具体温度和时间随所需析出晶花的种类、数量和尺寸而异，这种热处理速度快，效率高。
由于其独特的微晶结构，本发明的微晶玻璃材料具有优良的物理化学性能，和优雅别致的装饰效果，因此可与天然的花岗岩、大理石等媲美，此外该类材料还具有产品一致性好，适合于大批量使用，能按设计要求挑选所需的色彩和花纹的优点，特别适合于用作高级建筑物的内、外墙饰面材料。表1列出了本发明制得的料的物理-力学性能，并附上天然大理石，花岗岩和专利（GB2133787A）中材料的相应数据以资比较。
表1 主要物理-力学性能对比表
性能 单位 本发明 GB2133787A数据 上海大理石厂数据
专利材料 大理石 花岗岩 大理石 花岗岩
密度抗弯强度抗压强度比抗冲强度莫氏硬度吸水率 g/cm3MPaMPaKgcm/cm2％ 2.6-2.7520-60180-4000.8-1.66.5-80 2.6-2.825-50300-5001.5-1.77-80 2.6-2.87.260-3000.7730.1-0.7 2.6-2.815100-3301.4～70.1-1.0 2.7519.2134.3/3-40.15 2.5-3.337.9120-250/6-7＜1
注：某些力学性能因测试方法和试样规格的不同，数据可能会有差异。
实施例1
按重量百分称取钾长石47份，白云石15份，方介石32份，石英砂20份，萤石5份，芒硝2份。此外，引入CuO0.7%及Cr2O30.1%为着色剂。玻璃在1400℃熔炼成型后在600℃退火，接着进行二阶段热处理，第一阶段保温温度为780℃，然后以300℃/hr升温至900℃保温2小时，再冷却至室温。经磨抛便可制得美丽的绿夹红色的材料，具有水波型晶花，晶花直径为3-5mm。玻璃的成分为（重量%）。
SiO253.4
Al2O37
CaO  28.6
MgO  2
Na2O 1.4
K2O 5
F-2.6，
CuO  0.7，
Cr2O30.1
材料的密度是2.69g/cm3，抗弯强度54MPa，比抗冲强度1.36kg·cm/cm2，莫氏硬度7级，吸水率0%。
实施例2
钾长石28份，高炉渣36份，石英砂21份，白云石3份，方介石5份，萤石5份，芒硝2份，并外加0.2%FeS及0.5%ZnS为着色剂。玻璃在1440℃熔炼，620℃退火，第一阶段热处理温度为740℃，然后以300℃/hr升温至920℃保温4小时，再冷却至室温，经磨抛可得黑色基底上辍有白色花纹的材料，其晶花为菊花型，晶花尺寸可达7-8mm。材料具有如下组成（重量%）
SiO259
Al2O37
CaO  2
MgO  3
Na2O 2
K2O 5
F-3
FeS  0.2
ZnS  0.5
材料密度为2.67g/cm3，抗弯强度44MPa，比抗冲0.88kg·cm/cm2.

Claims (4)

1、一种微晶玻璃型饰面材料的制造方法，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O和F-以及少量着色剂组成，其特征在于通过玻璃分相和微晶化过程使折出大的晶花。
(1)组成范围为(wt)：
SiO251-62
Al2O37-11
CaO   20-29
MgO   2-5
K2O 4-8
Na2O 2-4
F-1-3
(2)少量着色剂为FeS，ZnS，CuO，Cr2O3中任意二种，加入量0.5～1%(wt)。
(3)改变玻璃基础成份SiO2/CaO，K2O/Na2O之比和独特的二阶段热处理制度控制析出的晶花的尺寸及晶化率。
2、按权利要求1所述的制造方法，其特征在于原料可采用石英砂、方介石、长石、白云石、石灰石、萤石矿物原料或尾砂、矿渣、炉渣二次资源按一定比例范围配制。
3、按权利要求1所述的制造方法，其特征在于SiO2/CaO比例大时，易析出尺寸大的晶花，K2O/Na2O之比小时，不利晶花析出。
4、按权利要求1所述的制造方法，其特征在于独特的热处理制度是第一阶段740-860℃热处理，然后以300℃/hr的速度快速升到第二阶段，然后在880-1000℃保温直到析出所要求的晶花尺寸和晶化率。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1047769C (zh) * 1996-12-23 1999-12-29 唐山南光燕山产业有限公司 利用隧道窑及梭式窑生产大规格微晶玻璃板材的生产工艺
CN101215088B (zh) * 2007-12-31 2010-06-09 浙江工业大学 一种铜红玻璃制品及其制备方法
CN102910827A (zh) * 2012-11-16 2013-02-06 中国地质科学院 利用废型砂生产的新型耐磨板及其制备方法
CN110835234A (zh) * 2019-11-27 2020-02-25 蒙娜丽莎集团股份有限公司 彩色菊花状晶花釉、菊花状晶花透光陶瓷砖及其制备方法

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