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A7 B7 ^./.,: 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 發明之背景 本發明係關於一種在低生產成本而製備高機械强度與 高耐性陶磁器原材之方法 Γ ^已知藉由取代出現於包含石英，長石及具有金剛砂 \之黏三成份系統之陶磁器原材之石英成份而獲得高强 $度之陶磁器原材。 [ 在陶磁器原材中出現結晶相之石英能經由做爲氧化鋁 金其包含金剛砂結晶物取代 所使用之石英或使用陶器石材做爲石英之來源物料：及包 括石英，長石及黏土。所添加之氧化鋁量一般係從1 0至 5 0重量％之範圍，以形成陶磁器原物料之總重量爲基礎 0 石英/長石/黏土三成份陶瓷器原材包含石英及散佈 於主要包含S i 〇2之玻璃雜礦之耐火矽酸塩結晶物。 在另一方面，如同用於改良陶磁器强度之傳統技術， 包含金剛砂結晶物取代石英之氧化鋁之原物料之使用，或 使用陶器石材做爲石英來源物料及包括石英，長石及黏土 允許如上述所討論之包含金剛砂，石英及耐火矽酸塩顆粒 做爲結晶相之陶磁器原材之製備，經由氧化鋁顆粒之添加 而顯示改善强度。在此所使用之氧化鋁來源爲包含金剛砂 結晶物之氧化鋁且一般在工業上是由拜耳（Bayer)之方 法所製備（乃因其品質及安定效益之故〉。此外，亦曾使 用由熔化方法所製備之氧化鋁。 道些使用於傳統技術中之氧化鋁來源與通常使用於陶 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝.

C 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐」4 經濟部中央標準局員工消费合作杜印裝 A7 _ B7 五、發明説明（2 ) 磁器原材之原物料比較是相當昂貴的，因此所得之陶磁器 亦同樣地昂貴。此因素甚多限制其應用而這樣的陶磁器目 前僅曾使用於某些高級餐具及一些工業陶磁器。 此外，由前述傳統技術所製備之高强度陶磁器原材受 到低耐熱衝擊性之苦。 石英/長石/黏土三成份陶瓷器原材顯示相當傑出之 耐熱衝擊性。因此之故，如衛生器具之大型號陶磁器產物 能從陶磁器中所製造，甚至在燃燒之後之冷卻過程期間所 遭遇之熱衝擊亦不會造成任何之裂痕。此外，陶磁器同樣 地能使用於需要高耐熱衝擊性之衛生器具（如：洗臉盆） 之生產。 顯示此傑出耐熱衝擊性之陶磁器乃歸因於出現在陶磁 器中微裂痕之作用，且認爲微裂痕，石英顆粒及耐熱衝擊 性具有下列之關係。 如上所述，石英/長石/黏土三成份陶瓷器原材具有 包含石英及散佈於玻璃雜礦中之耐火矽酸塩顆粒之組織。 石英之熱膨脹係數實質上是大於玻璃雜礦，於是在石英顆 粒及玻璃雜礦之間之邊界處形成微裂痕，此乃歸因於在燃 燒之後於冷卻期間所観察到之這些成份之體積改變之差異 所產生之應力。此現象能由S EM (掃描式電子顯微鏡） 觀察到。此外，形成之微裂痕量正比於石英顆粒量。這樣 之微裂痕之出現允許因熱衝擊之應力吸收，因此避免任何 破損或裂痕之廣傳。因此，微裂痕之量愈高，陶磁器之耐 熱衝擊性愈高。_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐」5 _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 、-° 303349 A7 B7 五、發明説明（3 ) - 3&另一方面，傳統技術之高强度陶磁器原材（以氧化 銘取代石英做爲陶磁器原材之原物料）是較劣於石英/長 石/黏土三成份陶瓷器原材之耐熱衝擊性。在這樣之高强 度陶磁器原材中，幾乎在陶磁器中所有之石英顆粒由氧化 鋁顆粒所取代。氧化鋁顆粒之熱膨脹係數近乎相等於玻璃 雜礦之熱膨脹係數，因此在其間之邊界處不會形成微裂痕 °於是降低在陶磁器中之微裂痕量而導致其耐熱衝擊性之 降低。 藉由傳統技術所製備之高强度陶磁器原材之低耐熱衝 擊性將成爲其對大型陶磁產品應用上之障礙，亦是其他需 要髙耐熱衝擊性陶磁器原材之應用障礙。 如上述所討論，由傳統技術所製備之高强度陶磁器原 材受到下列二個主要問題之苦。更明確而言，與石英/長 石/黏成份陶瓷器原材比較其需^增(加成本且其耐 /熱衝擊性¥較石英/長石/黏土三成份\陶瓷器原，材爲差。y '' a»........I·»»**8*** 本發明之摘要 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 所以，本發明之目的一般是解決前述二問題，而更明 確地乃是在低製備成本中，提供製備具有傑出强度及耐熱 衝擊性之陶磁器原料之方法。 根據本發明之觀點，提供一種包含下列步驟之製備陶 磁器原材之方法：模製形成陶磁器原物料，然後燃燒該經 模製之形成陶磁器原物料。而該形成陶磁器原物料主要包 含一種經由燃燒而形成金剛砂之天然礦石物料或一種藉由 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐_) 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印Τ A7 B7 五、發明説明（4 ) ' 鍛燒天然礦石物料而形成金剛砂所獲得之物料，一種經由 燃燒而形成耐火矽酸塩之天然礦石物料或一種藉由鍛燒天 然礦石物料而形成耐火矽酸塩所獲得之物料；一種黏土的 物料及助熔劑。 根據本發明之另一觀點，其提供包含下列步驟之製備 陶磁器原材之方法：模製形成陶磁器原物料，然後燃燒該 經模製之形成陶磁器原物料。而該形成陶磁器原物料主要 包含一種經由燃燒而形成金剛砂及耐火矽酸塩之天然礦石 物料或一種藉由鍛燒天然礦石物料而形成金剛砂及耐火矽 酸塩所獲得之物料；一種黏土的物料；及助熔劑。 助熔劑較佳係選自由長石，霞石及白雲石所組成之群 組。 圖形之簡略描述 圖1顯示根據本發明之方法所製備之衛生器具（洗臉 盆）之平面圖及立視圖。 圖2顯示根據本發明之方法所製備之衛生器具（馬桶 )之立視Ή及平面圖。 較佳體系之描述 以氧化鋁取代石英做爲其原物料而由傅統方法之技術 所製備之陶磁器原材之强度藉由增加取代石英之氧化鋁量 或添加之氧化鋁量而改善之。然而，若取代石英之氧化鋁 量增加，則由石英顆粒所形成之微裂痕量將減少，於是所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS } Α4規格（210 X 297公釐」7 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（5 ) 得之陶磁器之耐熱衝擊性將減弱。在如此環境之下，傳統 上曾發明保持適當量之石英顆粒，使得耐熱衝擊性不會減 弱如此之多。然而，若保持石英顆粒及因其所造成之微裂 痕，則所得之陶磁器將顯示低强度。於是，藉由簡單地控 制石英顆粒量及類似傳統技術添加氧化鋁而製備具有高强 度及傑出耐熱衝擊性之陶磁器是可能的。如上述所討論， 前述之陶磁器之製備需要如此之一種裝置使得陶磁器在未 減弱其强度之下而改善其耐熱衝擊性。 本發明之發明者曾進行不同之硏究而發展一種不需減 弱其强度而改善耐熱衝擊性之方法，只要注意在陶磁器中 結晶物顆粒之間之熱膨脹係數之差異即可。 陶磁器之耐熱衝擊性一般能由下列關係而表示： Δτ〇=σ(ΐ_ ν ) κ / αΈ,

其中ΛΤ代表耐熱衝擊性，cr代表强度，ν代表泊松比（ Poisson’s ratio) ，k代表熱傳導率，π代表熱膨脹係 數而Ε代表楊氏模量（Young、modulus)。此關係式顯 示只要維持其他物性不變而只降低熱膨脹係數將可改善耐 熱衝擊性。本發明者曾根據先前發現而硏究具有小於氧化 鋁及石英顆粒之熱膨脹係數之結晶物顆粒，結果發現，藉 由添加耐火矽酸塩顆粒至陶磁器中能改善陶磁器之耐熱衝 擊性。耐火矽酸塩之熱膨脹係數爲5 . 5X1 0—6°C，該 熱膨脹係數小於石英及氧化鋁（金剛砂）（各自爲2 5 X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐J 8 _ :--------「裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

*ST 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _B7__ 五、發明説明（6 ) 1 0 -e〇C 及 8 X 1 0 _6〇C )。 耐火矽酸塢亦存在於石英/長石/黏土三成份陶瓷器 原材中，亦存在於以氧化鋁取代石英成份之高强度陶磁器 原材中，其量爲百分之數個至十以上之等級。然而，在此 例中，耐火矽酸塩並不存在於就陶磁器本身而言之原物料 中，但在燃燒期間，在陶磁器之玻璃相中，從A 1 2〇 3及 S Γ0 2成份經由結晶而形成之。因此，所形成之結晶耐 火矽酸塩顆粒具有約1 〃 m之顆粒大小且通常以針狀結晶 物之形式存在。最終在陶磁器中所形成之耐火矽酸塩量由 陶磁器之原物料組成物及燃燒陶磁器之條件而決定之。 有二種增加耐火矽酸塩量之方法。一種是簡單並包含 使用耐火矽酸塩做爲陶磁器之原物料。此是製備所期望之 陶磁器最簡單之方法。然而，若耐火矽酸塩被使用成爲陶 磁器原物料，必須使用人工製備之耐火矽酸塩（因耐火矽 酸塩非天然發生之物質）。因此，其較通常製陶業所使用 之原物料之昂貴，因此使用耐火矽酸塩將增加生產成本。 其他方法包含控制陶磁器之原物料組成物至耐火矽酸 塩易於結晶化之範圍。此方法曾應用於耐火矽酸塩陶磁器 之製備，但當陶磁器之原物料及其燃燒條件相當地限制時 ，是很困難地增加越過目前所達到之耐火矽酸塩量。 現在須解決之問題係發展一種便宜製備顯示高强度及 高耐熱衝擊性之陶磁器原材之方法。對此目的，需發明一 種增加在陶磁器中耐火矽酸塩之含董或以氧化鋁（金剛砂 )取代在陶磁器中出現之石英之省錢方法。因此，本發明 本紙張尺度適用中國國家標準（〇?'：5)八4規格（210'乂297公釐」9 . ' : Γ----1裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 _^- A7 B7_ 五、發明説明（7 ) 之發明者發明出下列二種方法。 —種增加耐火矽酸塩含量之方法係使用如下列成份之 天然礦石物料做爲形成陶磁器原物料之成份：高鋁頁岩， 鋁礦砂，紅桂石，藍晶石或經由燃燒而形成耐火矽酸塩之 矽線石或藉由鍛燒天然礦石物料而形成耐火矽酸塩所獲得 之物料。此方法經由使用先述之天然礦石而增加耐火矽酸 塩之含量而允許便宜製備顯示具有改良之耐熱衝擊性之陶 磁器原材。 另一種方法係在製備陶磁器原材之原物料中，使用經 由燃燒而形成金剛砂之天然礦石物料，例如：高鋁頁岩或 鋁礦砂，或者使用藉由燃燒天然礦石物料而形.成金剛砂所 獲得之物料而取代出現於具有氧化鋁（金剛砂）之陶磁器 中之石英。在帶有氧化鋁（金剛砂）之陶磁器中，取代出 現之石英之方法，只要利用前述之天然礦石即可允許以較 低於藉由使用經純化之氧化鋁之傳統方法所製備需要具有 高强度陶磁器原材之成本而製備所希望之陶磁器。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，前述二種方法同時執行允許更便宜之生產，生 產出顯示比使用以氧化鋁取代石英之傳統技術所生產之陶 磁器具有更卓越之耐熱衝擊性之高强度陶磁器原材。 若使用如下述之天然礦石物料，則前述二者方法同樣 地能同時進行：高鋁頁岩或經由燃燒而形成金剛砂與耐火 矽酸塩二者之鋁礦砂或藉由鍛燒天然礦石物料而形成金剛 砂與耐火矽酸塩二者所獲得之物料。 本發明在下文將更詳細描述。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公免） 經濟部中央標準局貝工消费合作社印衆 A7 __B7 五、發明説明（8 ) ' 使用如下述之原物料而藉由本發明之方法而製備陶磁 器原材： 1 )至少一種成員係選自由下列成份所組成之群組而 做爲在陶磁器中形成金剛砂之原物料（在下文將被稱爲金 剛砂來源物料）：經由燃燒而形成金剛砂之天然礦石物料 ，例如：高鋁頁岩，鋁礦砂，白鋁礦砂及水鋁石：及藉由 鍛燒前述天然礦石物料而形成金剛砂所獲得之原物料； 2)至少一種成員係選自由下列成份所組成之群組而 做爲在陶磁器中增加耐火矽酸塩含量之原物料（下文中被 稱爲耐火矽酸塩來源物料）：經由燃燒而形成耐火矽酸塩 之天然礦石物料，例如：紅柱石，藍晶石，矽線石，高鋁 頁岩，鋁礦砂及白鋁礦砂；及藉由燃燒前述天然礦石物料 而形成耐火矽酸塩所獲得之原物料： 3 )黏土的物料，例如：球土，Gairome黏土，瓷土 或包括黏土礦物之高嶺土，例如：高嶺石，及如塑膠物料 之地開石： 4 )至少一種助熔劑，例如：長石，霞石，白雲白， 方解石或菱鎂礦，其包括鹸金屬或鹸土金屬氧化物； 5 )包括石英，例如，陶器石材及矽土之原物料；及 6)至少一成員係選自由下列成份所組成之群組而做 爲在陶磁器中形成金剛砂之原物料及增加耐火矽酸塩之含 量（下文中被稱爲金剛砂-耐火矽酸塩來源物料）：經由 燃燒而形成金剛砂及耐火矽酸塩之天然礦石物料，例如： 高鋁頁岩，鋁磷砂，白鋁礦砂及水鋁土及藉由鍛燒前述天 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公庚_) ^ _ " '— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝

、ST A7 ______ B7 五、發明説明（9 ) 然礦石物料而形成金剛砂及耐火矽酸塩所獲得之原物料。 前述原物料1)至4)及選擇性的原物料5)被使用 做爲主要成份。亦可使用原物料6)取代原物料i)或2 )° 所使用做爲金剛砂，耐火矽酸塩及金剛砂—耐火矽酸 塩來源物料之幾乎所有天然礦石物料，遭遇體積之改變， 其乃歸因於當經由燃燒而形成金剛砂且/或耐火砂酸塩時 所遭遇之脫水作用且/或結晶轉化作用。 鋁礦砂係一種主要包含三水鋁礦及失去結晶水之三水 鋁礦之礦石，經由燃燒而被轉化成爲金剛砂並伴隨大童體 積改變。 因此之故，若使用鋁礦砂做爲原物料時，所得之形成 陶磁器原物料不易於燒結且經常導致具有低强度之陶磁器 之形成。因此，若使用鋁礦砂做爲原物料時，較佳應預先 鍛燒之。 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在另一方面，高鋁頁岩是一種主要包含水鋁石及失去 水之水鋁石之礦石，經由類似鋁礦砂之燃燒而轉化成爲金 剛砂。 三水鋁礦爲r — A 1 2〇 3三水合物，而水鋁石爲π — A 1 2〇 3單水合物。因此，當燃燒高鋁頁岩時，所移去之 水量較少。因此之故，高鋁頁岩就其本身而言可使用爲原 物料且能提供優於使用鋁礦砂所獲得之陶磁器。然而，高 鋁頁岩之燃燒伴隨些微體積之改變，於是較佳使用高鋁頁 岩做爲原物料時應先鍛燒高鋁頁岩。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公隻）i 2 - 303849 A7 _ B7 五、發明説明（i〇 ) 若鋁礦砂及高鋁頁岩預先進行鍛燒，二者是在從 6 0 0至8 0 0 °C之溫度範圔遭遇脫水作用且在此溫度範 圍，造成最大體積還原。因此，在不超過8 0 0 °C之溫度 下鍛燒是較佳的，而更佳之溫度係在1 0 0 0〜1 5 0 0 °C ° 雖然視礦石物料之種類鍛燒溫度會有些微改變，但經 由燃燒而形成耐火矽酸塩之天然礦石原物料，例如：紅柱 石，藍晶石及形成耐火矽酸塩結晶物之矽線石之溫度範圍 :從1 1 0 0至1 5 0 0 °C。在此階段，其遭遇些微體積 改變。因此之故，如上述討論之相同理由，預先鍛燒這些 原物料是較佳的。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 經由燃燒而形成金剛砂之天然礦石物料，如：高鋁頁 岩及鋁礦砂，視其組成物而定亦可形成耐火矽酸塩。此乃 因爲這些原物料除了包含主成份（如：三水鋁確及水鋁礦 )之外，亦包含玻璃質物質或主要包含S i 〇2及 A 1 2〇3之礦石。因此之故，當燃燒這些原物料時，從這 些成份而形成耐火矽酸塩。此天然礦石物料之使用允許耐 火矽酸塩來源物料之使用排除。 此外，因安定化陶磁器之物性及調整其組成物之目的 ，可使用經純化之氧化鋁且/或經純化之耐火矽酸塩做爲 形成陶磁器原物料之一部份。 在陶磁器中使用前述之原物料而形成氧化鋁（金剛砂 )顆粒且/或耐火矽酸塩顆粒，因此，原物料之顆粒大小 伴演重要之角色。陶磁器之强度大大地受到出現於陶磁器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4规格（210X297公度_) 13 - ~ ： A7 B7 五、發明説明（11 ) 中這些顆粒之大小所影響。因此，若其能均勻地散佈於玻 璃相中，顆粒大小愈小，所得之陶磁器之强度愈高。然而 ，若顆粒大小過小，則合計之顆粒不足以散佈之而其强度 反而降低之。因此之故，這些原物料之平均顆粒大小之較 佳範圍係從1至5 0 ，而更佳是在1至2 0 以更 進一步地改良陶磁器之强度。 ’而各自形成陶磁器原物料之組成物及成份比例較佳係 選擇或建立具有下列組織及組成物之陶磁器之方式： ① 藉由本發明之方法所製備之陶磁器原材包含15至 7 0%之結晶顆粒及主要包含S i 〇2之3 0至8 5%玻 璃雜礦石，以陶磁器之總重量爲基礎。 ② 結晶顆粒包含1 0至6 5%之金剛砂及5至6 0% 之耐火矽酸塩及可選擇地包含其他結晶物顆粒，例如：石 英，方石英，紅柱石，藍晶石，锆石，氧化鉻，二氧化鈦 ，以陶磁器之總重量爲基礎。 經濟部中央楳隼扃貝工消费合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 陶磁器之所以要設計成具有前述之組織及組成物乃因 下列理由。較佳包含不小於1 0 %量之金剛砂之陶磁器可 改善其强度。此外，較佳之陶磁器包含不低於5 %量之耐 火矽酸塩，此含量高於氧化鋁取代石英之傳統技術所製備 之高强度陶磁器原材所觀察到之含量，而改善耐熱衝擊性 ，而包含之耐火矽酸塩不低於1 0 %量時可達到石英/長 石/黏土三成份陶瓷器原材之耐熱衝擊性。此因，若結晶 顆粒置大髙，特別是若超過7 0 %，則原物料之燒結可能 性嚴重損害，且相應地燃燒溫度是低於實際之範圔。 本紙浪尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（2 Η) X 297公隻）14 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 _ B7 五、發明説明（12 ) 以選擇所使用之原物料觀點而言，特別是選擇做爲金 剛砂且/或耐火矽酸塩之天然礦石原物料，較佳爲能夠經 由燃燒而形成大量之金剛砂且/或耐火矽酸塩。若所形成 之金剛砂且/或耐火矽酸塩量過少，是非常困難獲得具有 前述組織與組成物之陶磁器原材。 若使用髙鋁頁岩做爲金剛砂來源物料時，因前述理由 ，A12 03之含量較佳不低於5 0 %。若A 1 2〇3之含量 低於5 0重量％時，將限制做爲模製之塑膠物料之原物料 量或助熔劑之量，因此所得之形成陶磁器原物料顯示不良 之模製可能性或燒結可能性。 此外，若使用高鋁頁岩做爲金剛砂-耐火矽酸塩來源 物料時，較佳具有A 1 2〇3之含量不低於5 0重量％，較 佳爲6 0〜9 0重量％及不低於5重量％之日i 〇2，較 佳爲5〜3 0重量％。S i 〇2之出現允許經由燃燒而形 成耐火矽酸塩。若S i 〇2之量過少，所形成之耐火矽酸 塩量將不足且高鋁頁岩未有耐火矽酸塩來源物料之功用。 以上述所定義之比例混合前述原物料，選擇性地硏磨 此混合物至所希望之顆粒大小，模製然後燃燒此混合物， 能獲得陶磁器原材。原物料可同時混合及硏磨或這些物料 之部份或整體可分開硏磨然後再一起混合。在此觀點，形 成陶磁器原物料之整體平均顆粒大小之較佳範圔爲從1至 2 0 Am。此乃因爲，若原物料之顆粒大小過大，將損寄 原物料之燒結可能性且在實際之燃燒溫度範圍之內不能燒 結。在另一方面，若其顆粒過小，將困難地模製原物料。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公发）π -' '— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、va 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ____B7 五、發明説明（丨3 ) 原物料可藉由乾或濕式硏磨方法或任何其他方法硏磨之。 視所使用之模製方法，能控制原物料之顆粒大小，例 如，泥漿加水或藉由噴霧乾燥過程之粉末然後藉由不同之 模製方法，例如：壓乾，澆鑄，注射模製，滑泥澆鑄（使 用具有水吸收性之石育塑模或樹脂塑模），而形成所希望 之形狀。 形成陶磁器原物料較佳在不超過8 0 0 °C之燃燒溫度 下燃燒之，更佳爲1 0 0 0〜1 4 0 0 °C，在大氣壓力之 條件下，或氧化或還大氣而獲得足夠密度之陶磁器。燃燒 方法可爲批式或連績式方法。任何燃燒爐，例如：電熔爐 或氣體熔爐均可使用做爲燃燒之用。 如上面之細部討論，在石英/長石/黏土三成份之陶 瓷器中，以氧化鋁取代石英之傳統技術所製備之高强度陶 磁原材顯示不良之耐熱衝擊性。與此相反，一開始本發明 允許以低成本製備具有卓越耐熱衝擊性之陶磁原材。而本 發明之陶磁器能應用於衛生器具上。 本發明於下文將以下列非限制之工作實例爲參考而更 詳細說明之，而本發明之效果亦將與比較例做詳細之討論 比較。 比較例1 經由比較例所製備之陶磁器原材包含做爲原物料之陶 陶器石材，長石及黏土：一種根據傳統技術所得之高强度 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公慶_)16 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝

•1T 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A 7 B7 五、發明説明（I4 ) 陶磁器原材：及添加矽土而改善耐熱衝擊性之陶瓷器原材 (在下文各自被稱爲比較之陶磁器（或C . C . ) 1，2 及3)，並檢査這些比較之陶磁器之物理性質。原物料， 在調和之後之組成物及所檢査之陶磁器物性列於下表1。 在比較之陶磁器2與3中，所使用之氧化鋁（金剛砂 )來源物料爲AM - 2 1 ，並經由Bayer (拜耳）方法 純化，且A Μ — 2 1可從Sum i t omo化學公司所購得。氧 化鋁係一種純度9 9 . 7 %之A 1 2〇3且具有平均顆粒大 小爲4 # m。 在比較的陶磁器3中，碼蘇打（Masuda)矽石經粉碎 而成爲平均顆粒大小約1 0 ，而使用之。其結晶物爲 石英且其具有9 9 . 5%純度之S i 〇2。 藉由下列之方法製備各自之陶磁器。對於除了矽土之 形成陶磁器原物料，加入相同體積之水（與整體原物料之 體積相同）及適當量之水玻璃，接著在球型磨坊中粉碎之 ，在完全磨成份狀之後加入矽土，然後在球型磨坊中混合 約3 0分鐘而得到起始泥漿物。關於硏磨，比較的陶磁器 1被硏磨成爲平均顆粒大小約8 Am，而比較例2及3被 硏磨成爲平均顆粒大小約5 〃 m。 然後各自之起始泥漿灌至石育塑模中，然後脫模而得 到具有1 5 mm直徑及1 5 0 mm長度之綠色測試塊。 然後在4 0Ό乾燥各自之綠色測試塊整天，接著根據 下列加熱計劃表而燃燒之：加熱到1 0 0 0 °C超過4小時 ，然後加熱至1 2 0 0。(：超過2小時，在電熔逋中維持 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公复）17 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 303349 五、發明説明（15 ) 1 2 0 0 °C 1小時，然後允許自然冷卻。 物性由下述決定之： (锖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在下列條件之下：徑距1 0 0mm及十字頭速度 2 . 5mm/m i η，使用可從Shimadzu公司所購得之 自動繪圖儀，根據三點調和測試而決定調和强度。 由下列方法而決定耐熱衝擊性。 在加熱裝置中，維持各自之測試塊於預先決定之溫度 約1小時之後，立刻將測試塊浸入水中並允許靜置幾分鐘 。然後，將測試塊浸於墨水中進行墨水檢驗而評價由熱衝 擊所形成之裂痕。各自之測試塊之耐熱衝擊性以依據在形 成裂痕之溫度及使用做爲淬火之水溫之間之差異來表示。 經濟部中央標隼局員工消f合作社印製 列於表1之資料顯示：在比較的陶磁器2中，使用氧 化鋁允許物料之强度增加，其强度爲大於2倍所觀察包含 陶器石材，長石及黏土做爲原物料之陶磁器原材之强度， 但是其耐熱衝擊性是差的。在另一方面，在比較的陶磁器 3中，使用矽土而允許在陶磁器耐熱衝擊性之改良，但所 得之陶磁器在耐熱衝擊性方面是劣於比較的陶磁器1且在 强度方向劣於比較之陶磁器2。 例1 藉由本發明之方法而製備陶磁器。所使用之原物料， 調和後之組成物及物性摘要於下表2中。使用氧化鋁，矽 土，黏土及長石做爲原物料是與比較例1所使用之原物料 相同。所使用之經純化之耐火矽酸谙爲經電熔化之耐火矽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4规格（210 X 297公麾）18 _ ___B7 五、發明説明（16 ) 酸塩RM- 8 0，可從Showa Denko, k.k.所購得，其具 有不低於9 9 %之耐火矽酸塩純度。 所使用做爲金剛砂或耐火矽酸塩來源之天然碛石原物 料之化學組成物及無機組成物列示於表3。 使用球型磨坊，將這些天然礦石原物料及經純化之耐 火矽酸塩硏磨至平均大小約5 之顆粒（除非在表2所 指定之其他方法）。在硏磨之前，先在1 5 0 0 °C進行鍛 燒原物料。 陶磁器1 - 1及1 - 2之結果顯示耐火矽酸塩之添加 允許所得之陶磁器之耐熱衝擊性獲得改善。雖然矽土亦顯 示具有相同效果，但是耐火矽酸埝之效果是不同於矽土： 經由添加耐火矽酸塩，所得之陶磁器不會顯示强度之降低 。因此，耐火矽酸塩之添加允許耐熱衝擊性之改善且不會 造成所得陶磁器之强度降低。 經濟部中央標準局Μ工消费合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在陶磁器2 — 1至2 - 4中，使用鍛燒高鋁頁岩所獲 得之原物料做爲金剛砂來源物料。其所添加之量及陶磁器 之物性列示於表2。這些陶磁器之結果顯示藉由增加經鍛 燒之高鋁頁岩童可改善陶磁器之强度，然而其燒結可能性 是較差的。當使用高鋁頁岩時，所觀察到之陶磁器强度是 些微劣於使用經純化之氧化鋁原物料之陶磁器所觀察到之 强度。其乃是因爲經鍛燒之高鋁頁岩之金剛砂含量較低， 因此，使用經鍛燒之高鋁頁岩之較高金剛砂含置，則所得 之陶磁器之强度愈髙。 在另一方面，使用高鋁頁岩之陶磁器（陶磁器2 — 2 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐_ ) j. 經濟部中央標準局員工消費合作社印焚 A7 B7 五、發明説明（17 ) )之耐熱衝擊性是大於使用經純化之氧化鋁之陶磁器（比 較的陶磁器2)。此乃因爲經鍛燒之高鋁頁岩包含耐火矽 酸塩。因此相信使用經鍛燒之高鋁頁岩將導致陶磁器之耐 火矽酸塩含量增加，於是其耐熱衝擊性亦改善之。 如上述所討論之結果，具有高强度及卓越耐熱衝擊性 之陶磁器原材能經由使用金剛砂及包含耐火矽酸塩之天然 確石原物料而製備之。 使用未經锻燒之高鋁頁岩所得之陶磁器3，其强度及 耐熱衝擊性二者是些微劣於使用經鍛燒之高鋁頁岩所得之 陶磁器。然而，該陶磁器在成本上具有優點，因能省略高 鋁頁岩之鍛燒處理，因此可使用於不需極端高强度及耐熱 衝擊性之應用。 包含氧化鋁之陶磁器4 ，其目的乃是更加改善其耐熱 衝擊性，於是顯示高强度與卓越之耐熱衝擊性，其結果近 乎相同於主要包含陶器石材，長石及黏土之傳統陶磁器（ 比較之陶磁器1)所観察到之結果。 陶磁器5 — 1至5 — 4具有相同於陶磁器4之組成物 ，但經鍛燒之高鋁頁岩之顆粒大小不同於陶磁器4。若經 鍛燒之高鋁頁岩之顆粒大小變成較大，則陶磁器之强度不 會改變，但若變成太小，則强度將降低。然而，經锻燒之 高鋁頁岩之顆粒大小愈大，則需要硏磨之時間愈長。 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4規格（210X 297公复） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 訂 A7 B7 五、發明説明（18 )

Μ_I 比較之陶磁器及物件 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 所使用之原物料 C . C . 1 C . C · 2 C . C · 3 調和組成物（％) 陶器石材 60 -- -- 氧化鋁 -- 45 25 矽土 -- -- 20 黏土 25 40 40 長石 15 15 15 陶磁器礦石組成物（重量％) 金剛砂 -- 55.3 27.4 石英 11.3 -- 10.7 耐火矽酸塩 13 5 . 6 5.4 物性 髯曲强度（MPa) 80 170 140 耐熱阻抗（°C ) 140 110 130 I. (-裝 訂 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐）91 A7 __B7_ 五、發明説明（丨9 ) 表 2藉由本發明之方法所製備之陶磁器及其物件 所使用之原物料 陶 磁 器 1-1 1-2 2-1 2-2 2-3 2-4 3 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 調和組成物(mi^) 高鋁頁岩 -- -- -- -- -- -- 40 -- 經锻燒之高鋁頁岩 -- -- 30 40 45 50 -- 30 鋁讎 -- -- 經鍛燒之鋁確砂 -- -- 氧化鋁 25 25 紅柱石 -- -- 經鍛燒2J0：柱石 -- -- 耐火矽酸塩 20 10 -- 矽土 -- 10 20 黏土 40 40 52 45 40 37 45 40 長石 15 15 18 15 15 13 15 10 燃燒酿(。〇 1200 1200 1200 1250 1250 1300 1250 1200 金剛砂 27.1 27.2 22.1 29.2 32.7 36.1 27.8 21.9 石英 -- 6.9 11.3 耐火矽酸ί盏 22.8 13.6 7.9 10.3 12.4 14.1 11.4 12.2 紅柱石 -- -- -- 物性 彎曲强度(MPa) 155 151 145 158 159 168 152 150 耐火衝擊性(。〇 130 140 -- 130 -- -- 130 140 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、\=° 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX297公；t) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（20 ) 表 2藉由本發明之方法所製備之陶磁器及其物件(繽) 所使用之原物料 陶磁器 5-1 5-2 5-3 5-4 5-5 6 7 8 9 調和組成物(重量« 高鋁頁岩 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 之高鋁頁岩 30 30 30 30 30 (1 ^ m) (3^ m) (7^ m) (20^ m) (50^ m) 鋁碛砂 -- -- -- -- -- 40 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 40 -- -- 氧倾 -- -- -- -- -- -- -- 25 25 紅柱石 -- — -- -- -- -- -- 20 -- 經鍛燒:¾]:柱石 -- -- -- -- -- -- -- -- 20 耐火矽酸ts -- -- -- -- -- -- -- -- -- 矽土 20 20 20 20 20 黏土 40 40 40 40 40 45 45 40 40 長石 10 10 10 10 10 15 15 15 15 燃燒激(。〇 1200 1200 1200 1250 1200 1300 1200 1250 1250 無機組成物(重影） 金剛砂 -- -- -- -- * -- 22.8 29.6 27.3 27.2 石英 -- -- -- -- 5.4 耐火矽酸is -- -- -- -- -- 12.3 11,2 7.8 17,4 紅柱石 -- -- -- -- -- -- 16.3 -- 物性 彎曲强度(MPa) 134 157 146 148 142 74 152 148 154 耐火®擊性(°C) -- -- -- -- -- -- -- 130 130 (請先閱讀背面之注意事\?再填寫本頁) 訂 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公隻）π 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（21 ) 表3使用於本發明之天然確石物料之組成物

原物料 髙鋁頁岩 經鍛燒高鋁頁岩 鋁_ 紅柱石 經锻燒之紅柱 化學組成物(重歡） A J? 2〇3 72.7 82 56.5 83 60 60.3 S i 〇2 6.7 10 11.25 12 38.1 38.2 F e 2〇3 1.2 1.5 3,5 2.6 0.85 0.85 T i 〇2 . 3.7 4.3 0.60 2.5 0.15 0.15 CaO 0.55 0.28 -- -- 0.05 0.06 Mg〇 0.29 0.11 -- -- 0.20 0.21 Na2〇 0.07 -- -- -- 0.10 0.10 K2〇 0.37 0.17 -- -- 0.12 0.13 Ig.loss 14.0 0.14 28.2 -- 0.43 -- 無機組成物(重量%) 金剛砂 X 72 X 〇 X X 水鋁石 〇 X X X X X 水船^5 X X 〇 X X X 石英 X X X X X △ 紅柱石 X X X X 〇 X 耐火矽酸塩 X 14.3 X Λ X 〇 銳鈦礦 Δ X △ X X X 金紅石 △ X X X X X 數値意指定量決定値 符號〇及△代表定量値未決定， at指主要成份而 △意指較小的成份。 符號X意指各自符合的成份未被偵測出。 : ：----「裝—_ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁

、1T ，^ 本紙張尺度適用中國國家標隼（<^5)人4規格（2丨0>< 297公廣_)24 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____________ 五、發明説明（22 ) 在陶磁器6與7中，鋁礦砂及經鍛燒之鋁礦砂被使用 做爲金剛砂來源物料。當使用經鍛燒之鋁碛砂，則能獲得 展示高强度之陶磁器，但當使用未經鍛燒之鋁礦砂時，所 得之陶磁器不會燒結且其强度幾乎相同於傳統之陶磁器原 材所觀察到之强度。 陶磁器8與9除了使用紅柱石及經锻燒之紅柱石做爲 耐火矽酸塩來源物料之外，其組成物相同於陶磁器1 - 1 。在强度方面，所得陶磁器是些微劣於陶磁器1 - 1之强 度，但顯示卓越之耐熱衝擊性。 例2 根據本發明之方法製備二種衛生器具，意即如圖1所 示之洗臉盆及在圖2所示之馬桶。使用二種陶磁器（例1 之比較的陶磁器2及陶磁器4)用以製備衛生器具而確認 本發明之效果。這些衛生器具之製備係使用形成各自的衛 生器具石育塑模取代使用於比較例1及例2之製備綠色測 試塊之石賣塑模，藉由進行塑模化，然後乾燥並噴霧一層 柚，然後在重油鍛燒型式之連績隧道燒窯中，進行燃燒已 模製之物件，使用包含下列條件之循環而取代電熔爐：從 室溫加熱至1 2 0 0 °C之最高溫，然後冷卻至室溫，進行 2 4小時。 所獲得之結果摘要於下表4中。在表4中，項次"^燒 窯裂痕'現象意指在燃燒過程之冷卻步猓期間，藉由熱衝 擊所造成之物件裂痕，而相對較小之物件，如：洗臉盆， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210 X 297公釐_ ) _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 裝. 訂 A7 B7 五、發明説明（23 ) 甚至當使用比較之陶磁器2亦不會造成、燒窯裂痕〃現象 。然而，當使用具有較差之耐熱衝擊性之比較的陶磁器2 時，較大物件，如：馬桶，將造成'燒窯裂痕•現象。此 外，在J I S (A5 2 0 7 )所定義中，衛生器具必須通 過所期望之淬火測試，而從比較之陶器2所製備之物件無 法通過此淬火測試。 .此淬火測試包含下列步驟：維持具有大小約1 0 0 cm 2及厚度不超過1 5 mm之陶磁器原材之碎片於加熱 爐中1小時：然後在水中淬火並浸漬於紅色黑水中而來閱 在陶磁器中裂痕之出現及在釉層中裂痕之出現。在溫度不 同於在加熱溫度及不超過1 1 0°C之淬火水之溫度之間， 碎片不會造成任何之裂痕。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 經濟部中央標準局員4消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨〇 χ 297公策）沉 303349_ ；；__ 五、發明説明（24 ) ^_4 衛生器具之製備結果 洗脸盆 坐式馬桶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 〇：沒問題；X :不可接受的 C.C.:比較的陶磁器 、-口 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 C · C . 2 陶磁器4 C . C _ 2 陶磁器4 燒窯裂痕 〇 〇 X 〇 淬火測試 X 〇 X 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公慶_)27 -

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種關於製備陶磁器原材之方法，其包含下列步 驟：模製主要包含下列成份之形成陶磁器原材， 經由燃燒而形成金剛砂之天然礦石物料或藉由鍛燒天 然礦石物料而形成金剛砂所獏得之物料及經由燃燒而形成 耐火矽酸塩之天然礦石物料或藉由緞燒天然確石物料而形 成耐火矽酸塩所獲得之物料之結合物； 黏土的物料：及 助熔劑， 然後燃燒已模製之形成陶磁器原材。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中形成陶磁器 原材包括至少一種包含石英（例如：陶器石材或矽石砂） 之物料。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中助熔劑係至 少一種選自由長石，霞石及白雲石所組成之群組之成員。 經濟部中央標準局员工消费合作社印装 -1 —^i_J HH ·'- - - - I i 1----. ml - n ....... - i— mu、〆 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中經由燃燒而 形成金剛砂之天然礦石物料爲髙鋁頁岩；而經由燃燒形成 耐火矽酸塩之天然礦石物料係至少一種選自由紅柱石，藍 晶石及矽線石所組成之群組之成員。 5 _如申請專利範圍第4項之方法）其中高鋁頁岩之 A又2〇 3含量不低於5 0 %，以高鋁頁岩之總重量爲基礎 0 6.如申請專利範圍第1項之方法，其中經由燃燒而 形成金剛砂之天然破石物料或藉由鍛燒天然碛石物料而形 成金剛砂所獲得之物料及經由燃燒而形成耐火矽酸塩之天 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）〇〇 -60 _ ABCD 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 然礦石物料或藉由鍛燒天然礦石物料而形成耐火矽酸埝所 獲得之物料之結合物具有平均顆粒大小範圍：從1至5 0 μ m ° 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中陶磁器原材 包含1 5至7 0%之結晶顆粒及3 0至8 5%主要包含 S i 〇2之玻璃雜礦石，以陶磁器之總重量爲基礎：而結 晶顆粒包含1 0至6 5%之金剛砂及5至6 0%之耐火矽 酸塩，以陶磁器之總重量爲基礎。 8. 如申請專利範圔第1項之方法，其中形成陶磁器 原材之整體平均顆粒大小控制於從1至2 0 /im之範圍。 9 .如申請專利範圍第1項之方法，其中陶磁器原材 之燃燒溫度不低於8 0 0 °C。 10.如申請專利範圍第1項之方法，其中陶磁器原 材爲衛生器具之陶磁器。 1 1 . 一種製備陶磁器原材之方法，其包含下列步驟 模製主要包含下列成份之形成陶磁器原物料： 一種經由燃燒而形成金剛砂及耐火矽酸塩二者之天然 礦石物料或藉由鍛燒天然礦石物料而形成金剛砂與耐火矽 酸埴所獲得之物料： —種黏土的物料：及 —種助熔劑， 然後，燃燒已模製之形成陶磁器原物料。 12 .如申請專利範園第11項之方法，其中形成陶 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公煃)29 _~~~'~~~ -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本筲) 訂 六、申請專利範圍 磁器原物料包括至少一種包含石英（例如：陶器石材或砂 土）之物料。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 13.如申請專利範圍第11項之方法，其中助溶劑 係至少一種選自由長石，霞石及白雲石所組成之群組之成 員0 14·如申請專利範圍第11項之方法，其中經由燃 燒而形成金剛砂及耐火矽酸塩二者之天然礦石物料爲高銘 頁岩。 15.如申請專利範圍第14項之方法，其中高銘頁 岩之A j 2〇3含量不低於5 0 %，以高鋁頁岩之總重量爲 基礎。 16 .如申請專利範圍第11項之方法，其中經由燃 燒而形成金剛砂及耐火矽酸塩二者之天然礦石物料或藉由 鍛燒天然磧石物料而形成金剛砂及耐火矽酸塩二者所獲得 之物料具有平均顆粒大小從1至5 0 之範圍。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1 7 .如申請專利範圍第1 1項之方法，其中陶磁器 原材包含1 5至7 0%之結晶顆粒及3 0至8 5%主要包 含S i 〇2之玻璃雜礦石，以陶磁器之總重量爲基礎；而 結晶顆粒包含1 0至6 5 %之金剛砂及5至6 0 %之耐火 矽酸塩，以陶磁器之總重置爲基礎。 18 .如申請専利範圍第11項之方法，其中形成陶 磁器原物料之整體平均顆粒大小控制於從1至2 0 a m之 範園。 1 9 ·如申請專利範圍第1 1項之方法，其中陶磁器 111II ( CNS ) ( 210Χ297^·#_) A830SS49 1 7T、申請專利範圍原材之燃燒溫度不低於8 Ο 0 °C。 器 磁 陶 中 其 ， 法 方 之 項 1X 1 ο 第器 圍磁 範陶 利之 專具 請器 申生 如衛 •爲 ο 做 2 是 材 原___ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1^1 —^1 ^^1» i- 111 ------ - I !—1 _一. 文 ml 1 - - - - -I- —i -.. \ ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4说格（210X297公爹^