CN1127228A - 高岭土微晶玻璃装饰板材及其生产方法 - Google Patents

高岭土微晶玻璃装饰板材及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用高岭土为主要原料，以硅灰石为主晶相的微晶玻璃装饰板材及其生产方法，玻璃成分(wt％)：(SiO2+Al2O3)62-74，SiO2/Al2O3为4-10，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少两种，其总量15-25；Na2O、K2O、B2O3中至少一种，其总量8-15。采用熔结晶化成型工艺。本发明成本低，色泽、花纹、外观效果理想，产品表面在具有天然石材花纹基础上，还具有多彩多姿的色调图案。

Description

高岭土微晶玻璃装饰板材及其生产方法
本发明涉及的是用作建筑材料的微晶玻璃，具体说是涉及利用高岭土为主要原料，以硅灰石为主晶相的微晶玻璃装饰板材及其生产方法。
在现有技术中，国内外生产微晶玻璃装饰板材的主要原料，大都是利用工业废渣，包括矿渣、尾矿渣、工业炉渣、灰渣，或是采用石质矿物及纯化工原料的。如CN92113458、CN92111009专利公开的是用工业废渣生产建筑用微晶玻璃装饰板材。利用工业废渣生产建筑用微晶玻璃装饰板材，虽然原料价格比较便宜，但也有其相应的缺点，如其原料成分不稳定，加之原料本身的特殊性，往往造成其制造工艺难于控制，生产中大都需要加入价格昂贵的成核剂，一般都采用浇铸或压制成型，所含成核剂的数量及晶化条件稍有变化，就会导致晶体生长不均，特别是由于工业废渣含有较高的Fe2O3等着色剂及杂质，其产品色泽昏暗，不清澈，色彩不纯正，花纹小，纹理平淡且不清晰，只能获得色泽深重、彩调深沉的产品，感观效果较差。利用石质矿物及纯化工原料生产建筑用微晶玻璃装饰板材，虽然原料成分稳定，制造工艺较易控制，并可生产出表面花纹、色泽较好的微晶玻璃装饰板材，但原料价格昂贵，生产成本高，在公开的已有技术中，虽有生产仿大理石和花岗石表面花纹微晶玻璃装饰板材的，如CN91100063、CN92111009专利，但其公开的生产技术工艺只是生产单色微晶玻璃装饰板材，产品花纹色彩比较单调。
此外，CN90107409专利公开了一种以高岭土为主要原料，生产微晶玻璃的方法，其主要原料为松阳高岭土、菱镁矿、石灰石，生产主晶相为β-锂霞石和β-锂辉石，或β-锂辉石和μ-堇菁石的低膨胀微晶玻璃，其所采用的方法是浇铸或压制成型方法，其虽利用高岭土为主要原料生产微晶玻璃，但其生产的是用于制作耐热炊具、器皿、餐具的低膨胀微晶玻璃，而并不是生产建筑用微晶玻璃装饰板材。
高岭土矿物主要是应用于造纸工业和陶瓷工业，占其应用量的95％，而且对高岭土的品位和纯度要求较高，陶瓷工业用高岭土的质量要求为(Wt％)：SiO2 45-60，Al2O3 30-40，Fe2O3＜1，CaO＜0.8，MgO＜0.8，K2O＜2，Na2O＜0.5，造纸工业要求则更高，只有优质高岭土或经选矿提纯的高岭土方能满足应用要求，我国高岭土资源丰富，但中、低品位的高岭土矿物占大多数，其不适于或者说是不适于被直接应用于造纸和陶瓷工业，其利用于造纸和陶瓷工业的经济价值很低，所以有待于进行进一步的开发利用。
本发明的目的是提供一种以天然高岭土矿物，特别是辽宁丹东高岭土为主要原料，以硅灰石为主晶相的建筑用微晶玻璃装饰板材及其生产方法，提供一有较好工艺操作性能，成本低、产品色泽、花纹较为理想，具有仿天然石材表面花纹和表面多彩多姿的微晶玻璃装饰板材及其生产方法。
辽宁丹东高岭土矿物成分组成为(Wt％)：SiO2 61-71，Al2O3 17-25，Fe2O3 0.1-0.6，(CaO＋MgO)0.1-1.5，(K2O＋Na2O)7-10，显然不符合造纸和陶瓷工业应用要求。
合理设计玻璃成分，特别是玻璃配方，使中、低品位高岭土被直接利用生产微晶玻璃装饰板材是本发明的重要内容之一。
本发明玻璃成分组成为(Wt％)：(SiO2＋Al2O3)62-74，SiO2/Al2O3为4-10，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少两种，其总量15-25；Na2O、K2O、B2O3中至少一种，其总量8-15。其中，玻璃成分组成为(Wt％)：(SiO2＋Al2O3)64-70，SiO2/Al2O3为5-8，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少两种，其总量18-24；Na2O、K2O、B2O3中至少一种，其总量9-12为佳。
上述玻璃成分中，(SiO2＋Al2O3)含量如小于62，特别是其中SiO2如小于50，则玻璃光泽性差；Al2O3如小于6，则玻璃难于晶化；(SiO2＋Al2O3)含量如大于74，特别是其中SiO2如大于65，则玻璃粘度增加，流动性差；Al2O3如大于12，则不易熔制。
CaO、MgO、ZnO、BaO总量如小于15，则玻璃不易晶化；总量如大于25，则玻璃粘度增加，流动性差。
Na2O、K2O、B2O3总量如小于8，则玻璃粘度增加，流动性差；总量如大于15，则玻璃化学性能差。
本发明玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土22-45，硅石18-35，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量23-35，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量7-18，澄清剂0.1-4，着色剂0-8。其中，以玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土30-38，硅石20-28，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量24-29，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量9-14，澄清剂0.1-3，着色剂0-5为佳。
本发明的玻璃配方组成中，所用的澄清剂包括复合澄清剂等。
本发明通过合理设计微晶玻璃成分及玻璃配方，利用中、低品位高岭土，特别是辽宁丹东高岭土具有含Al2O3较低，含SiO2和(Na2O＋K2O)较高的特点，直接应用其为主要原料，既可引入玻璃成分中Al2O3的全部含量，又引入了相当部分的SiO2，减少了价格较高的硅石用量，降低了原料成本；同时，充分应用了高岭土(Na2O＋K2O)含量较高的特点，还减少了价格昂贵的纯碱用量，不仅进一步降低了原料成本，而且通过土质矿物高岭土引入(Na2O＋K2O)，比用纯化工原料纯碱引入Na2O，使得玻璃配合料易熔，有益于生产和节能。
本发明的玻璃配方组成中，不需专门加入价格昂贵的成核剂，如氧化钛、氧化锆及锂化物等，而且玻璃配方组成中，不含有氟化物及白砒剧毒物料。
本发明生产方法包括：
1、配合料制备；按配方称量各组份原料，用混料机混拌均匀。
2、玻璃熔制：用玻璃熔炉熔制，熔制温度1400-1550℃；将熔制均匀的玻璃液水淬制成1-10mm大小的玻璃颗粒料。
3、成型、晶化、退火：将玻璃颗粒料装入匣钵中摊平，置于窑炉内进行晶化处理，晶化温度950-1180℃，晶化保温时间1-2小时，以致主晶相硅灰石类结晶(CaSiO3)从每一玻璃料表面析出进入其内部并且玻璃料彼此熔融结合；晶化处理后，制品随炉冷却，完成退火。
4、加工：对产品表面进行研磨抛光及按规格要求切割。
5、检查、包装、入库。
以下实施例进一步说明本发明，但并不限制本发明。实施例按前述方法进行。玻璃配方(Wt％)实例1    实例2    实例3    实例4    实例5  对比例丹东高岭土      40      35       30        25        20    40硅石            20      25       30        35        40    20方解石          23      23       23        23        23    15纯碱            9       9        9         9         9     9硝酸钾          3       3        3         3         3     3硼砂            2       2        2         2         2     2氧化锌          5       5        5         5         5     5碳酸钡          4       4        4         4         4     4复合澄清剂      0.4     0.4      0.4       0.4       0.4   0.4析出主晶相      —————硅灰石——————————基本不析晶结晶玻璃本色    淡黄  ------淡青 ----------淡白
本发明上述实施例给出的析出主晶相类型系用X射线衍射分析方法获得。
本发明上述实施例所制得的微晶玻璃板材的理化性能指标为：
容重(g/cm3)           2.6-2.8
光泽度渡)              85-90
莫氏硬度(级)           6.5-7.0
抗压强度(MPa)          200-215
抗折强度(MPa)          30-35
吸水率(％)             0
耐水性(级)             2
抗冻性*(g)            0
*尺寸为200mm×100mm×15mm的微晶玻璃装饰板材试样，在-20℃至20℃条件下，冻融循环20周期之后减少的重量。
由实施例获得的每一玻璃板经研磨抛光后，微晶玻璃板表面呈现出由玻璃颗粒界面生长出的精细的针状结晶体及部分大小不同的圆粒状玻璃基体，从透光玻璃基体一定深处所表现出的外观，在光照下由于微晶玻璃板表面的反射光，加上射进内部的光线在晶体界面上进行的漫反射光，产生出柔和相间、斑斓夺目的色彩，渗透出宛如天然石材，特别是大理石及花岗石的纹理。
上述结果表明，使用本发明方法，则可在不专门加入成核剂的情况下，获得形成主晶相为硅灰石的微晶玻璃，并可通过调节玻璃颗粒料的大小，来获得玻璃表面具有所希望的花纹。
本发明前述玻璃成分及配方组成中，可含有通常的玻璃着色剂，如铜、钴、镍、铬、锰、铁等的氧化物以及硒、硫、镉红、镉黄、稀土等。着色剂可加入一种、两种或多种，制出的产品为各种基础色调的微晶玻璃装饰板材，其表面呈现天然石材花纹。
本发明的另一重要内容，是在前述单色微晶玻璃装饰板材及其生产方法的基础上，生产多彩微晶玻璃装饰板材。
1、斑斓多彩多姿微晶玻璃装饰板材生产方法：
1-1、按前述微晶玻璃装饰板材生产工艺，在玻璃颗粒料装入匣钵时，将大小与其基本一致的一种或两种或多种单色基础色调的水淬玻璃颗粒料按设定格局集中分布(即形成均散分布的大朵花斑)或均散分布置于匣钵中玻璃料的上表层。
1-2、按前述微晶玻璃装饰板材生产工艺，在玻璃颗粒料装入厘钵时，将大小为4-12mm的由二种或多种单色玻璃套制或扭制或混制的玻璃彩棒切、砸破碎制成的彩玻璃片、块、棒按设定格局集中分布(即形成均散分布的大朵花斑)或均散分布置于匣钵中玻璃料的上表层。
1-3、按前述微晶玻璃装饰板材生产工艺，在玻璃颗粒料装入匣钵时，将一种或两种或多种玻璃、陶瓷色素粉沫按设定格局、图案、条纹喷洒于匣钵中玻璃料的上表层。
1-4、按前述微晶玻璃装饰板材生产工艺，在玻璃颗粒料装入匣钵时，将大小为8-14mm的一种或两种或多种单色基础色调的水淬玻璃颗粒料或微晶玻璃破碎制得的玻璃颗粒按设定格局集中分布(即形成均散分布的大块)或均散分布摆放置于匣钵中玻璃料的上面，晶化处理后，产品不必进行磨加工。由于前述玻璃颗粒较大，晶化处理时不能熔平，使该微晶玻璃装饰板材表面形成有凸起块，凸块颗粒多姿，色彩深浅相间，产品有独特的风格，具有回归自然感。
2、自然景多彩微晶玻璃装饰板材生产方法：
按前述微晶玻璃装饰板材生产工艺，在玻璃颗粒料装入匣钵时，将事先制成的自然景玻璃片，即由将套色玻璃棒碎块粘在热态玻璃料泡上，经加热使套色玻璃碎块软化，然后进行涂抹、吹拉制成的宛如自然景色调花纹的玻璃片，摆放在匣钵中玻璃料的上面。匣钵进入炉内晶化处理时，自然景玻璃片软化并与其下部的玻璃颗粒料熔结，但自然景色调花纹仍可保留形成在微晶玻璃板的表层上，形成宛如自然山水岩层的美观条纹。
本发明充分应用丹东高岭土矿物成分组成特点，合理设计玻璃成分及玻璃配方，以高岭土为主要原料生产微晶玻璃装饰板材，具有原料成本低，成分稳定，工艺易于控制，适于制造本色为白色、清淡色、色彩纯正产品。本发明产品本色清淡、澈亮、明快，易于着色，且着色纯正，花纹清晰，外观感现和装饰效果理想。色泽、花纹、外观效果基本达到日本用石质原料及纯化工原料生产的同类产品水平；而且产品表面在具有天然石材花纹基础上，还具有多彩多姿的色调图案，产品花色多样，进一步扩大了使用选择范围，改善和增强了装饰效果。此外，玻璃配方组成中不含有氟化物及白砒剧毒物料，减少了环境污染。

Claims (10)

1、高岭土微晶玻璃装饰板材，其特征在于：玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土22-5，硅石18-35，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量23-35；纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量7-18；澄清剂0.1-4，着色剂0-8；相应的玻璃成分组成为(Wt％)：(SiO2＋Al2O3)62-74，SiO2/Al2O3为4-10，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少两种，其总量15-25；Na2O、K2O、B2O3中至少一种，其总量8-15；其中主晶相硅灰石类结晶析出。
2、根据权利要求1所述的微晶玻璃装饰板材，其特征在于：玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土30-38，硅石20-28，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量24-29；纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量9-14；澄清剂0.1-3，着色剂0-5；相应的玻璃成分组成为(Wt％)：(SiO2＋Al2O3)64-70，SiO2/Al2O3为5-8，CaO、MgO、ZnO、BaO中至少两种，其总量18-24；Na2O、K2O、B2O3中至少一种，其总量9-12；其中主晶相硅灰石类结晶析出。
3、高岭土微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：
a、玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土22-45，硅石18-35，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量23-35，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量7-18，澄清剂0.1-4，着色剂0-8；其中，以丹东高岭土30-38，硅石20-28，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量24-29，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量9-14，澄清剂0.1-3，着色剂0-5为佳。
b、工艺方法；
(1)、配合料制备：按配方称量各组份原料，用混料机混拌均匀；
(2)、玻璃熔制：用玻璃熔炉熔制，熔制温度1400-1550℃；将熔制均匀的玻璃液水淬制成1-10mm大小的玻璃颗粒料；
(3)、成型、晶化、退火：将玻璃颗粒料置入匣钵中摊平，置于窑炉内进行晶化处理，晶化温度950-1180℃，晶化保温时间1-2小时，以致主晶相硅灰石类结晶(CaSiO3)从每一玻璃料表面析出进入其内部并且玻璃料彼此熔融结合；晶化处理后，制品随炉冷却，完成退火；
(4)、加工：对产品表面进行研磨抛光及按规格要求切割；
(5)、检查、包装、入库。
4、多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，包括：
(1)、配合料制备：按玻璃配方称量各组份原料，混拌均匀；
(2)、玻璃熔制：用玻璃熔炉熔制，将熔制均匀的玻璃液水淬制成玻璃颗粒料；
(3)、成型、晶化、退火：将玻璃颗粒料置入匣钵中摊平，置于窑炉内进行晶化处理，晶化处理后，制品随炉冷却，完成退火；
(4)、加工：对产品表面进行研磨抛光及按规格要求切割；
(5)、检查、包装、入库；
其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将彩色玻璃片、颗粒或玻璃、陶瓷色素按设定格局置于匣钵中玻璃料的上表层。
5、根椐权利要求4所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将大小与其基本一致的一种或两种或多种单色基础色调的水淬玻璃颗粒料，按设定格局集中分布或均散分布置于匣钵中玻璃料的上表层。
6、根据权利要求4所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将大小为4-12mm的由二种或多种单色玻璃套制或扭制或混制的玻璃彩棒切、砸破碎制成的彩玻璃片、块、棒，按设定格局集中分布或均散分布置于匣钵中玻璃料的上表层。
7、根椐权利要求4所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将一种或两种或多种玻璃、陶瓷色素粉沫按设定格局、图案、条纹喷洒于匣钵中玻璃料的上表层。
8、根椐权利要求4所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将大小为8-14mm的一种或两种或多种单色基础色调的水淬玻璃颗粒料或微晶玻璃破碎制得的玻璃颗粒，按设定格局集中分布或均散分布摆放在匣钵中玻璃料的上面，晶化处理后，产品不进行磨加工。
9、根据权利要求4所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：在玻璃颗粒料装入匣钵时，将事先制成的自然景玻璃片，即由将套色玻璃棒碎块粘在热态玻璃料泡上，经加热使套色玻璃碎块软化，然后进行涂抹、吹拉制成的宛如自然景色调花纹的玻璃片，摆放在匣钵中玻璃料的上面。
10、根据权利要求4-9所述的多彩微晶玻璃装饰板材生产方法，其特征在于：所述的玻璃配方组成为(Wt％)：丹东高岭土22-45，硅石18-35，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量23-35，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量7-18，澄清剂0.1-4，着色剂0-8；其中，以丹东高岭土30-38，硅石20-28，方解石、白云石、氧化锌、钡盐至少两种，其总量24-29，纯碱、硝酸盐及硼化物至少两种，其总量9-14，澄清剂0.1-3，着色剂0-5为佳。
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