CN1107038C - 轻质陶瓷器制品及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种比重轻于一般陶瓷器的陶瓷器制品及其制造方法。在二氧化硅与氧化铝为主要成分的粘土类中加入轻质剂，制得混合物，然后，按所希望的形状将该混合物成型，进行烧成。轻质剂是以二氧化硅与氧化铝为主要成分并具有空心结构的微小球形的空心陶瓷粉末，其表面由以硅酸钠、硅酸钾等的硅酸化合物为主要成分的无机涂层所覆盖。该粉末在质地中以20-80%重量的比例均匀地分散并在相邻的空心陶瓷粉末之间通过无机涂层来粘合。
Description
技术领域
本发明涉及具有比一般陶瓷的比重(2.3-2.5)还小的比重(例如1.3以下)的高强度轻质陶瓷器制品。还有，本发明还涉及制造该轻质陶瓷器制品的方法。
背景技术
现在，在人类生活的广泛领域内，瓷器、陶器均有很大贡献，然而若举其特性上的缺点之一为比重大。一般说来，陶瓷器的比重为2.3-2.5。从该材料性质的优点来看，该重量是个大问题，从而强烈地希望轻质化。还有，主要在建筑材料或美术陶瓷壁画领域内，希望若能使有美丽的釉面、可自由雕刻、能自由着色，并耐候性及耐热性良好的陶瓷器轻质化，则其利用率将进一步提高。
迄今为止，为谋求陶瓷器的轻质化，曾采取若干措施。其一是(A)通过混入发泡剂烧成而形成气泡的方法，还有，(B)在主体陶瓷器中混入已发泡的发泡剂(例如轻质混凝材料等)的方法；另一是(C)混入于可燃材料(例如粉末状的聚酯或木屑等)在高温下气化，并使其在所存在的位置上产生空隙的方法。在(A)、(B)的情况下，可向胶合剂中混入发泡剂，应用多孔性坯料(高领土或绢云母等)，但在粘土及孔隙中混入发泡剂制作气孔空隙时，难于做到气孔均匀化及平均化。还有，在(C)的情况下，随着炉内的温度上升而发生气化。并由于情况不同而起火，烧坏瓷器主体。因而，虽然可制造器皿厚度为20mm以下的制品，但是不可能制造厚度超过20mm以上的制品。而且，在强度上，上述两者都是非常低的。
再者，在一般瓷器的情况下，还存在着所谓的在成型后干燥时及烧成时发生很大收缩的问题。由于收缩大，烧成后的制品尺寸有误差。
因此，作为解决这样的问题来制造轻质陶瓷器或轻质陶板的方法，例如在特开昭63-203555号报或特开平9-52781号公报中公开了在原土中混入市售的粉末状陶瓷空心体(硅胶球、玻璃球等)，经挤压成型、旋转成型或加压成型而制得成型物的烧成方法。然而，在只是单纯地混入市售陶瓷空心体，例如多孔的硅胶球等情况下，烧成后的强度小，由于成为连续气泡，所以只能得到有吸水性的制品；还有，在用玻璃球的情况下，虽然烧成后的强度大，但由于其本身无吸水性，所以在由和泥机进行挤压成型时，水分不能均匀地遍及，随着时间的经过而发生分离，在成型上也有困难，并发生烧成的制品质量误差。还有，即使在挤压加工时，由于挤压的压力不能均匀地施加，所以即使使用高强度的陶瓷空心体，由于其空心结构不耐压力，部分受到破坏、吸水，强度或比重等均出现误差，因而，不适于制造或者大量生产具有大平面的成型物(陶板)。还有，在使用玻璃球的情况下，釉药的附着也可能变为不均匀。
本来，根据瓷土与原料和水充分混合，随时间一起熟化而增加可塑性等理由，所以即使在制造上作为制品其完成率高，但混入无吸水性陶瓷空心体时，发生了难于稳定地混合问题。还有，为改善这一缺陷，有在无可塑性原料中使用市售的有机粘合剂等的情况，该种粘合剂有多种多样的，现在可按用途或制品种类的不同并根据其经验或实验，需要有区别地使用。但由于费时间、粘合剂本身价格高，而且在烧成时气化以及制品本身连续发泡，所以难于制造为制作高强度只需独立气泡的烧成体，而且吸水率也变高，因此，其使用范围受到限制。还有人提出：在原土混合时，混入无机粘合剂硅酸钠(水玻璃)等的方法。但是，在这种方法中，难于达到均匀的分散，还有由于过度的混合而导致陶瓷空心体遭受破坏等问题。这一方法也难于提供均匀而稳定的制品。
加之，对用这种制法所得到的烧成后的制品破坏并用显微镜将其表面放大进行观察时，发现：在其破坏的面上陶瓷空心体与胶合剂(瓷土等)无剥离，陶瓷空心体自身几乎都被破坏了，被分成两个。因此，为了提高制品的强度，需要进一步强化陶瓷空心体本身。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种不失陶瓷器所具有的特性、成型性良好、有稳定的质量及尺寸稳定性、比通常的陶瓷器比重小、强度高的轻质陶瓷器制品。
本发明人在以二氧化硅与氧化铝为主要成分、且具有空心结构的微小球形空心陶瓷粉末(市售品)的表面(球面)上形成以硅酸化合物为主成分的无机涂层制成双层结构，以特定的比例将其混合于以二氧化硅与氧化铝为主要成分的原料粘土中，通过烧成使所述无机涂层熔融，在陶瓷器制品的质地中形成相邻的空心陶瓷粉末之间由无机涂层粘合的结构，通过这种制法发现：可有效地解决上述任一问题，并得到与一般的陶瓷制品相比，烧成后的比重小并强度高的陶瓷器，从而完成本发明。
本发明的轻质陶瓷器制品，将在以原料二氧化硅与氧化铝为主要成分的粘土类中添加轻质剂经混合而制得的混合物，按所希望的形状成型之后，进行烧成而制成陶瓷器制品，所述轻质剂为以二氧化硅与氧化铝为主要成分，而且具有空心结构的微小球形的空心陶瓷粉末，其特征在于，该空心陶瓷粉末的表面由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层所覆盖，所述空心陶瓷粉末在所述陶瓷器制品的质地中含有以20-80％重量的比例呈均匀的分散状态，并且在该质地中，存在着相邻的空心陶瓷粉末之间由所述无机涂层粘合的结构。
还有，本发明的上述轻质陶瓷器制品，其特征在于，构成所述的无机涂层的主要成分为由硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸锂、硅酸锑、硅酸胺及硅酸铯构成的一组中选择的。
再有，本发明的上述轻质陶瓷器制品，其特征在于，所述空心陶瓷粉末的平均粒径为45-250μm，其熔点为1200℃以上，所述无机涂层的厚度与所述空心陶瓷粉末的球面厚度比为0.5∶1-2∶1。
再有，本发明为制造上述轻质陶瓷制品的方法，是通过添加轻质剂制造具有比通常的陶瓷器比重小的轻质陶瓷器制品的方法，其特征在于，准备了以二氧化硅与氧化铝为主要成分并具有空心结构的微小球形的空心陶瓷粉末，该空心陶瓷粉末的表面由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层覆盖之后，与以二氧化硅和氧化铝为主要成分的粘土类以该空心陶瓷粉末含量的20-80％重量混合，然后加水混合至均匀为止，将所得到的混合物按所希望的形状成型并进行干燥之后，通过在比所述空心陶瓷粉末熔点低而且所述无机涂层可熔融的温度下进行烧成，即可在上述陶瓷器制品的质地中形成相邻的空心陶瓷粉末之间由所述无机涂层粘合的结构。
还有，本发明的上述制造方法，其特征在于，构成所述无机涂层的主要成分为由硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸锂、硅酸锑、硅酸胺及硅酸铯构成的一组中选择的。
再有，本发明的上述制造方法，其特征在于，作为所述空心陶瓷粉末使用平均粒径为45-250μm，其熔点为1200℃以上，所述无机涂层的厚度与所述空心陶瓷粉末的球面厚度比为0.5∶1-2∶1。
首先说明本发明的轻质陶瓷器制品。
本发明的轻质陶瓷器制品，使用以二氧化硅与氧化铝为主要成分的粘土类作原料，向该原料中添加轻质剂并进行混合，使该轻质剂在粘土中呈均质地分散状态，在将这样所得到的混合物按所希望的形状成型后，进行烧成而制得的。在本发明的轻质陶瓷器制品中，作为轻质剂，是以二氧化硅与氧化铝为主要成分、且具有空心结构的微小球形(封闭型空心体)的空心陶瓷粉末，该空心陶瓷粉末的表面由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层覆盖，该空心陶瓷粉末以20-80％重量的含有比例均匀地分散状态存在于陶瓷器制品的质地中，相邻的空心陶瓷粉末之间的若干粉末通过上述无机涂层的熔融而相互粘合着。
在本发明的轻质陶瓷器制品中，作为轻质剂所含有的空心陶瓷粉末的芯材(球形陶瓷空心体)，是以二氧化硅与氧化铝为主要成分，因此，耐热性优良，而且由于具有空心结构，所以其比重小(比水的比重还小，例如为0.5g/cm3以下)。添加含有这种芯材的空心陶瓷粉末的效果，如得到轻质化、降低收缩率并尺寸稳定性良好的制品，提高了混合物的流动性和制品的强度等。
在本发明中，从成型性或强度等方面来看，上述空心陶瓷粉末的平均粒径为45-250μm，是理想的，80-175μm为更理想，100-130μm为最理想。还有，该空心陶瓷粉末的熔点，在烧成时不使空心结构破坏，以比烧成温度高为宜，通常使用熔点1200℃以上的空心陶瓷粉末，在约1200-1300℃高温下进行烧成时，使用熔点1500-1600℃的空心陶瓷粉末是理想的。
再有，在本发明中，作为上述空心陶瓷粉末的芯材，可使用水泥和石膏用的填充物市售品，例如，可使用澳大利亚E公司制的高强度轻质填充物(商品名：Easfearz.SL150、SL180、SLG等)。
于是，在本发明中，空心陶瓷粉末的表面是由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层覆盖，作为构成该无机涂层主剂，例如硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸锂、硅酸锑、硅酸胺及硅酸铯等是适宜的，尤其，硅酸的碱金属盐为有效。在本发明中，作为更理想的涂层的具体组成，可举出在硅酸钠(水玻璃)中混合了二氧化铝、硼酸、碳酸钠、氧化钙、氧化钾的组分。
为了制造覆盖上述无机涂层的空心陶瓷粉末，通常是在实质上无吸水性的高强度陶瓷空心体(耐热温度1300℃以上)的外周面上用喷涂等方式进行表面涂敷。该无机涂层的厚度为芯材空心陶瓷粉末的球面厚度的50-200％(即，无机涂层的厚度与空心陶瓷粉末的球面厚度的比为0.5∶1-2∶1)，最为有效。这是因为：若所述厚度的比例小于下限值，则增强剂效果减弱，反之，若大于所述上限值，则其主要目的轻质化效果减弱。
该无机涂层在对市售陶瓷空心物进行涂敷之后，在60℃以上的温度下干燥，脱水后，在700-800℃下进行素烧，从而形成多孔结构，成为可耐以后成型时的混合或压制加工压力的强度。然后，将由此所得到的双层结构的空心陶瓷与另外的陶瓷原土混合，在上述空心陶瓷的耐热温度以下的温度下，而且在上述无机涂层熔融的温度(例如约1250℃-1300℃)下进行烧成时，芯材空心陶瓷不熔融而残留，多孔陶瓷层在该位置上熔融、玻璃化并处于相邻位而成为使陶瓷空心体(芯材)之间粘合的增强剂，而且成为防止吸水剂。
在本发明的陶瓷器制品的情况下，上述空心陶瓷粉末在质地中含有20-80％重量的含有比例，即粘土与空心陶瓷粉末比为80-20∶20-80(重量比)。若空心陶瓷粉末所含的比例为20％重量以下，则在强度上虽然没有问题，但有轻质化效果小的缺点，反之，若空心陶瓷粉末所含的比例超过80％重量，则虽然达到了大幅度的轻质化，但是非常难于成型，具有烧成后的制品强度显著下降的缺点。若考虑到制品的实用性或制造成本等，空心陶瓷粉末所含的比例为30-70％重量是适宜的，最实用的所含的比例为30-50％重量(粘土所含比例为70-50％重量)。
在本发明的陶瓷器制品中，毛比重小的空心陶瓷粉末在质地中以均匀分散的状态存在，因此将烧成后的制品的毛比重可作成不含空心陶瓷粉末的制品比例的1/2-1/4，通过适宜地选择空心陶瓷粉末所含的比例，可得到各种毛比重的制品，作为一般的毛比重约为0.5-1.3g/cm3。
另一方面，用于制造本发明轻质陶瓷器制品的粘土类，无特别限制，但是，高领土、绢云母、造型粘土、半瓷土(高领土与造型粘土的混合物)等特别理想。其中，所谓造型粘土是以第三代上新世前期层状堆积的粘土，主要由微细石高领土矿物组成，并少量含有石英、长石、钛矿物等，可塑性大，其耐火度为SK 30-34；以造型粘土为原料使用时的优点是：可提供可塑性高、成型性高、低成本，釉药(石灰釉、土灰釉等)的固着稳定、可从多种中选择釉药、产品质量稳定的制品等，还可配合其他瓷土。
还有，在本发明中混合上述粘土类与空心陶瓷粉末时，为增加成型时混合物的可塑性，与水一起也可以添加粘合剂。在将混合物挤压成型时，可使用适合于氧化铝系粉末等配合的市售挤压用粘合剂。作为适于挤压用粘合剂，可举出Yukin工业株式会社制的Seranda(商品名)，这样的粘合剂还有防止干燥裂缝作用。
但是，在本发明的轻质陶瓷器制品中，表面上覆盖所述无机涂层的空心陶瓷粉末分散于质地中时，这种粘合剂成分是可任意添加的成分，但是在使用没有无机涂层的市售空心陶瓷粉末时，却不是必需的成分。
以下说明本发明制造上述轻质陶瓷器制品的制造方法。
在本发明的制造方法中，首先将所述的空心陶瓷粉末与粘土以空心陶瓷粉末的含量20-80％重量的方式预先在粉末状态下混合，并向其中加水后，混合至均匀为止，调整适于成型的硬度及粘度。然后，将所得到的混合物按所希望的形状成型。但是，这时，成型方法并无特别限定，浇铸成型、“旋转成型”或挤压成型均可。此时，如也可以用和泥机挤压成型。
此后，对利用上述成型方法所得到的成型体，慢慢地进行干燥以避免发生裂纹，而且此时也可在成型体的表面进行雕刻。在本发明的制法中，一般进行干燥并预先除去水分之后，进行素烧，施釉、烧成，但是，在不需要在制品表面上作装饰时，也可以不施釉。
在本发明的制法中，烧成时的温度(烧成温度)选择这样的温度，即不致使所述空心陶瓷粉末的空心结构受破坏，即比空心陶瓷粉末熔点还低的温度，而且所述无机涂层熔融而相邻层间粘合的温度，一般为1200-1300℃。
在本发明的制造方法中，由于空心陶瓷粉末的外侧面上所形成的无机涂层而改进了分散性，因此不需要像添加硅酸钠等无机粘合剂的已有制法那样过度的混合，从而具有可避免空心陶瓷粉末空心结构的破坏，供给均匀稳定的制品的优点。
附图说明
图1为本实施例的烧成温度曲线。
图2为由无机涂层覆盖陶瓷空心体的外周面时或不覆盖时、使瓷器原土与空心陶瓷混合所得到的烧成品的毛比重与弯曲强度关系的曲线图。
图3为由无机涂层覆盖陶瓷空心体的外周面时或不覆盖时、使造型粘土与空心陶瓷混合所得到的烧成品的毛比重与弯曲强度关系的曲线图。
具体实施方式
以下示出了本发明的实施例，更加详细地说明本发明，但本发明不局限这些实施例。
实施例1：本发明轻质陶瓷品制品的制造例(挤压加工的制造例)
首先，准备澳大利亚E公司制的Esfearz SL150[毛比重0.25-0.42、压缩强度(40％存在时)700kgf/cm2、熔点1600℃、粉末径20-150μm]作为芯材的陶瓷空心体，将其分级，只取出粉末径150μm左右的粉末使用了。该陶瓷空心体的外观为白色粉末，其化学成分为SiO2 59.7％、Al2O3 38.3％、Fe2O3 0.40％、CaO 0.20％、TiO2 1.09％，灼烧减量为0.30％。
然后，作为无机涂层形成用的涂敷剂，向硅酸54.9％、氧化钠12.6％、氧化钙5.7％、氧化钾8.4％、氧化铝15.8％、硼酸铝3％中加入水，进行了粘度调整。再有，氧化钠、氧化钾为熔化、氧化铝为调整素烧烧成后的强度与气孔率，还有，硼酸铝在熔化与低温下为出现玻璃粘度，分别进行了混合。此外，作为涂敷后的固化剂少量地添加了聚乙烯醇。
在上述陶瓷空心体的表面上涂敷上述涂敷剂时，边喷出上述陶瓷空心体，边喷雾涂敷上述涂敷剂，在空心体落下中以约90-100℃的热风进行了快速干燥。此时，为了得到均匀的涂敷固化，将上述方法重复三次。
利用上述方法，得到了在直径150μm、壁厚约10μm的陶瓷空心体的表面上形成的厚度约10-15μm的无机涂层，并将其在800℃下氧化烧成，得到了双层结构的空心陶瓷粉末。
其次，按下列表1所记载的配合比例(80重量份-10重量份：20重量份-90重量份)将瓷器原土的高领土和长石的混合物与上述空心陶瓷粉末混合，并向其中添加水10重量份，用混合机混合，在加压200kgf/cm2条件下对该混合物粉体进行挤压加工并将其作成150×150×10mm大小，然后在室温60℃的干燥室内进行约24小时干燥，在约1280℃的温度下氧化烧成，制造了本发明的轻质陶瓷器制品。还有，将高领土与长石混合是为提高烧成后的制品强度和调整比重。图1为此时的烧成温度曲线，烧成时，使用了金属电阻30KW电炉。
另一方面，作为对比，还制作了不添加空心陶瓷粉末的制品
对10枚各配合比例的制品，测定了毛比重、弯曲强度及吸水率(冷吸水率)，其测定结果示于下列表1。
毛比重……干燥重量(饱和水重量-水中重量)
弯曲强度……3WI/2bd2 W＝破坏负荷、I＝支点间距离、b＝试验物的宽度、d＝试验物的厚度
冷吸水率……将试验物干燥，在常温的清水中浸渍24小时，用布擦拭，直接计量检测[(饱和水重量-干燥重量)/干燥重量]×100
再有，弯曲强度及冷吸水率按JIS A5209的规定测定的。
表1
| 陶瓷原土∶空心陶瓷(有涂层) | 毛比重 | 弯曲强度(kgf/cm2) | 冷吸水率(％) |
| 100∶0 | 2.50 | 520.1 | 1.1 |
| 80∶20 | 1.92±0.11 | 412.5±2.2 | 0.9 |
| 70∶30 | 1.68±0.12 | 376.2±1.6 | 1.0 |
| 60∶40 | 1.48±0.10 | 350.0±1.8 | 1.0 |
| 50∶50 | 1.31±0.08 | 329.7±2.1 | 0.9 |
| 40∶60 | 1.15±0.09 | 311.9±2.1 | 0.9 |
| 30∶70 | 1.01±0.05 | 297.3±1.8 | 0.8 |
| 20∶80 | 0.87±0.10 | 282.5±2.0 | 0.8 |
| 10∶90 | 0.75±0.11 | 270.1±1.7 | 0.8 |
对比例1：使用没有无机涂层的陶瓷空心体的轻质陶瓷器制品的制造例
将实施例1所使用的相同条件的陶瓷空心体不加涂敷而直接使用，与所述瓷器原土(高领土与长石的混合物)按图2所记载的配合比例进行混合，并在与实施例1相同条件下进行了干燥、烧成。
对10枚各配合比例的制品，分别测定了毛比重、弯曲强度及吸水率(冷吸水率)。其测定结果示于下表2。
表2
| 陶瓷原土∶空心陶瓷(无涂层) | 毛比重 | 弯曲强度(kgf/cm2) | 冷吸水率(％) |
| 100∶0 | 2.50 | 520.1 | 1.1 |
| 80∶20 | 1.92±0.40 | 396.1±7.2 | 2.8 |
| 70∶30 | 1.66±0.33 | 349.2±8.0 | 2.4 |
| 60∶40 | 1.44±0.41 | 297.4±7.0 | 3.2 |
| 50∶50 | 1.26±0.44 | 256.9±5.2 | 2.7 |
| 40∶60 | 1.08±0.27 | 220.9±8.5 | 3.1 |
| 30∶70 | 0.90±0.40 | 196.5±4.2 | 3.6 |
| 20∶80 | 0.75±0.39 | 165.0±3.9 | 3.5 |
| 10∶90 | 0.65±0.46 | 153.0±4.7 | 2.9 |
由上述表1及表2的实验结果可看出，实施例1所得到的本发明制品不仅达到陶瓷器的轻质化，而且由于在陶瓷空心体表面上设有无机涂层，这样，与没有涂敷的情况相比，显著地提高了强度，吸水率也在1％以下(对比例1中为2.4-3.6％)，因此有充分的实用性。还有，在物性的均匀性方面，对比例1制品有很大的测定数值误差，而实施例1的制品几乎无误差，是一种物性均匀的制品。
图2示出了以所述表1及表2的实验结果为基础而作成的毛比重与弯曲强度关系曲线图。由该曲线图可看出，实施例1的本发明制品与对比例1的制品相比，即使相同的毛比重，强度也大，即使空心陶瓷粉末的配合比加大，毛比重减小，也很少降低强度。
然后，在将制品切断并将其切断面放大，进行观察研究时，确认：对比例1的制品愈是在表面附近(挤压模具接触面)，陶瓷空心体愈是受到破坏，但在实施例1中，陶瓷空心体几乎未受到破坏，仍保持球形。
实施例2：本发明轻质陶瓷器制品挤压成型的制造例
按表3上所记载的配合比例将由实施例1所得到的双层结构的空心陶瓷粉末与可塑性粘土的造型粘土混合，然后向其中加水25重量份混合，通过真空和泥机进行挤压成型，制成10枚与实施例1同样大小的成型体。此时所用的造型粘土的化学成分为SiO2 48.6％、Al2O3 34.1％、Fe2O3 1.1％、CaO 0.4％、TiO2 0.6％、MgO 0.2％、K2O 0.7％、Na2O 0.2％。
此后，将所得到的成型品在约40℃的干燥室内进行10小时干燥，在60℃下进行24小时干燥，与实施例1相同，在电炉内于1280℃下进行了氧化烧成。
另一方面，作为对照，还制作了不添加空心陶瓷粉末的制品。
对10枚各配合比例的制品，分别测定了毛比重、弯曲强度及吸水率(冷吸水率)。其测定结果示于下列表3。
表3
| 造形粘土∶空心陶瓷(有涂层) | 毛比重 | 弯曲强度(kgf/cm2) | 冷吸水率(％) |
| 100∶0 | 2.03 | 140.1 | 12.5 |
| 80∶20 | 1.21±0.20 | 113.2±2.0 | 8.0 |
| 70∶30 | 1.01±0.20 | 107.0±1.9 | 7.5 |
| 60∶40 | 0.89±0.17 | 102.7±1.8 | 7.0 |
| 50∶50 | 0.81±0.13 | 100.5±1.9 | 6.4 |
| 40∶60 | 0.74±0.10 | 98.0±2.0 | 5.8 |
| 30∶70 | 0.70±0.11 | 97.4±1.9 | 4.9 |
| 20∶80 | 0.67±0.12 | 96.0±1.7 | 4.0 |
对比例2：使用没有无机涂层的陶瓷空心体的制造例(挤压成型例)
按表4所记载的配合比例，将实施例1所使用的相同条件下的陶瓷空心体不加涂层而直接使用，与所述的造形粘土一起混合，与实施例1相同，分别制成10枚烧成体。
对各配合比例的制品，测定了其毛比重、弯曲强度及吸水率(冷吸水率)(n＝10)。其测定结果示于下列表4。
表4
| 造形粘土∶空心陶瓷(无涂层) | 毛比重 | 弯曲强度(kgf/cm2) | 冷吸水率(％) |
| 100∶0 | 2.03 | 140.1 | 12.5 |
| 80∶20 | 1.15±0.48 | 84.2±3.1 | 12.7 |
| 70∶30 | 0.97±0.33 | 73.1±4.2 | 11.9 |
| 60∶40 | 0.85±0.31 | 64.4±2.0 | 8.3 |
| 50∶50 | 0.76±0.41 | 60.9±6.1 | 7.5 |
| 40∶60 | 0.69±0.51 | 55.7±5.4 | 7.5 |
| 30∶70 | 0.63±0.52 | 53.0±1.7 | 7.1 |
| 20∶80 | 0.57±0.45 | 51.9±3.2 | 6.9 |
由上述表3及表4的实验结果可看出，在由实施例2所得到的本发明制品的情况下，不仅可达到陶瓷器的轻质化，而且通过在陶瓷空心体表面上设置无机涂层，与不设涂层的情况相比，强度显著高，吸水率也低，而且有充分的实用性。还有，从物性的均匀性来看，对比例2的制品的测定数值的误差大，而实施例2的制品几乎无误差，是一种物性均匀的制品。
图3示出了根据上述表3及表4的实验结果作成的毛比重与弯曲强度关系的曲线图。由该曲线图可看出，本发明实施例2的制品，与对比例2的制品相比较，即使毛比重相同，强度也大，空心陶瓷粉末的配合比例大，即使毛重变小，强度下降也少。
然后，将制品切断，并将其切断面放大，进行观察研究，可确认：在对比例2的制品中，愈是表面附近(挤压模具接触面)，陶瓷空心体愈破坏，但是，在实施例2的制品中，陶瓷空心体几乎不受破坏，保持着球形状态。
从表1-表4的实验结果可看出，通过添加空心陶瓷粉末，可使烧成后的制品毛比重达到不含空心陶瓷粉末制品毛比重的约1/2-1/4，得到比重比水的比重1.0还轻的陶瓷器制品。
本发明的轻质陶瓷器制品，在芯材陶瓷空心体的全部球面上覆盖着无机涂层，该覆盖层为双层结构、毛比重小、高强度的空心陶瓷粉末，以均匀分散的状态存在于制品的质地中，因此与已有的陶瓷器相比，强度非常高而且比重轻，干燥及烧成后的收缩率小，所以尺寸精度优良，并且陶瓷器本来的特性无损，完全保持陶瓷器所具有的美观、表现自由以及形状自由等，除各种建筑用外部装饰材料之外，还有可用于装饰品等的非常广泛的用途，并具有作为建筑材料所要求的抗震性、耐火性和耐候性等。特别是，在本发明的陶瓷器制品比重具有比水比重1.0还小的情况下，具有浮在水上的优点。
本发明中由无机涂层覆盖的空心陶瓷粉末，在成型时，表面多孔材料起着保水剂(粘合剂)的作用，在挤压加工中，起着由不均匀的压力保护芯材的缓冲剂作用，还有，吸水性提高了釉药的附着力，烧成时，该表面多孔材料直接熔融，变成了连接住各陶瓷空心体(芯材)的增强剂，尤其通过玻璃化还起到防水剂的作用。
再有，利用本发明的制造方法可得到轻质化的高强度陶瓷制品。
Claims (6)
1.一种轻质陶瓷器制品，将在以原料二氧化硅与氧化铝为主要成分的粘土类中添加轻质剂经混合而得到的混合物，按所希望的形状成型之后，进行烧成而制成陶瓷器制品，所述轻质剂为以二氧化硅与氧化铝为主要成分并具有空心结构的微小球形的空心陶瓷粉末，其特征在于，该空心陶瓷粉末的表面由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层所覆盖，所述无机涂层的厚度与所述空心陶瓷粉末的球面厚度比为0.5∶1-2∶1，所述空心陶瓷粉末在所述陶瓷器制品中含有以20-80％重量的比例呈均匀的分散状态，并且，在该质地中，存在着相邻的空心陶瓷粉末之间由所述无机涂层粘合的结构；构成所述的无机涂层的主要成分为由硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸锂、硅酸锑、硅酸胺及硅酸铯构成的一组中选择的。
2.根据权利要求1所述的轻质陶瓷器制品，其特征在于，构成所述无机涂层的主要成分为硅酸钠和/或硅酸钾。
3.根据权利要求1或2所述的轻质陶瓷器制品，其特征在于，所述空心陶瓷粉末的平均粒径为45-250μm，其熔点为1200℃以上。
4.一种轻质陶瓷器制品的制造方法，通过添加轻质剂制造具有比通常的陶瓷器比重小的轻质陶瓷器制品，其特征在于，在准备了以二氧化硅与氧化铝为主要成分并具有空心结构的微小球形的空心陶瓷粉末，该空心陶瓷粉末的表面由以硅酸化合物为主要成分的无机涂层并且按所述无机涂层的厚度与所述空心陶瓷粉末的球面厚度比为0.5∶1-2∶1进行覆盖之后，与以二氧化硅和氧化铝为主要成分的粘土类以该空心陶瓷粉末含量的20-80％重量混合，然后加水混合至均匀为止，将所得到的混合物按所希望的形状成型并进行干燥之后，通过在比所述空心陶瓷粉末熔点低而且所述无机涂层可熔融的温度下进行烧成，即可在所述陶瓷器制品的质地中形成相邻的空心陶瓷粉末之间由所述无机涂层粘合的结构；
构成所述的无机涂层的主要成分为由硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙、硅酸锂、硅酸锑、硅酸胺及硅酸铯构成的一组中选择的。
5.根据权利要求4所述的轻质陶瓷器制品的制造方法，其特征在于，构成所述无机涂层的主要成分为硅酸钠和/或硅酸钾。
6.根据权利要求4或5所述的轻质陶瓷器制品的制造方法，其特征在于，所述空心陶瓷粉末，其平均粒径为45-250μm，其熔点为1200℃以上。
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