專利名稱：低成本微晶玻璃材料及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低建筑微晶玻璃材料成本的制備方法，具體涉及到一種利用 廢玻璃生產(chǎn)高品質(zhì)建筑微晶玻璃材料的基料配方和制備工藝，屬于建筑裝飾材料領(lǐng)域。
技術(shù)背景 微晶玻璃材料是一種性能優(yōu)良的無機(jī)材料，具有強(qiáng)度高、硬度大、耐腐蝕、耐 高溫等優(yōu)點(diǎn)，可以做電子材料、建筑裝飾材料等。做為建筑裝飾材料的微晶玻璃材料，不但 性能優(yōu)良，而且圖案美觀可調(diào)，是目前最高檔的建筑裝飾材料，廣泛應(yīng)用在機(jī)場、賓館等高 檔場所，起到了很好的裝飾效果。但與之相隨的是較高的成本，包括制造成本和加工成本， 高成本制約了建筑微晶玻璃材料的廣泛應(yīng)用，因此，降低建筑微晶玻璃材料的成本，是許多 研究人員的努力追求，并且也取得了很多的成績。
降低建筑微晶玻璃材料制造成本的方法可以通過降低基料的成本達(dá)到。降低基料成本的 方法目前有三種，第一種是使用粉煤灰或者礦物尾砂等廢料替代部分制造基料的原料，例如， 專利申請?zhí)?3111105.x(
公開日2003年8月6日)和專利申請?zhí)?00610032704.2(
公開日2005 年5月25日)提到的降低基料成本的方法，都是利用粉煤灰或礦物尾砂等廢渣，經(jīng)過適當(dāng)?shù)?成分調(diào)整后，在熔窯中熔制出符合微晶玻璃成分的玻璃液，然后經(jīng)流料制成微晶玻璃基料， 再將基料熱處理析晶制成微晶玻璃材料。利用粉煤灰或者礦物尾砂廢料，雖然降低了微晶玻 璃基料的原料成本，但這些原料仍然需要高溫熔化成玻璃液，能源的消耗沒有減少，因此微 晶玻璃基料成本降低得并不多，而且用該方法制成的微晶玻璃材料，通常顏色較深，呈黑色 或者棕色，材料的裝飾效果不理想。第二種降低微晶玻璃基料成本的方法是利用廢玻璃，例 如專利號為200410104277.5和申請?zhí)枮?00610069036.0 (
公開日2007年3月7日)的專利 提到的降低成本的方法，是將廢玻璃粉碎球磨后加入適當(dāng)?shù)木Ш藙苯幼鳛槲⒕РＡЩ希?再進(jìn)行熱處理析晶制成微晶玻璃材料，這種方法雖然降低了微晶玻璃基料的成本，但增加了 廢玻璃的揀選、清洗、粉碎和球磨等工序，同時(shí)晶核劑的成本相對較高，這都增加了基料的 成本，而且，用這種方法制成的微晶玻璃材料，其晶體含量、氣孔率、晶體尺度均勻性以及 材料的機(jī)械性能等，都不十分理想。第三種降低微晶玻璃基料成本的方法也是利用廢玻璃， 例如專利申請?zhí)?00610140748.7 (
公開日2007年2月28日)的專利，以及馬志強(qiáng)等人的工 作(利用碎玻璃及高軟化點(diǎn)易析晶玻璃復(fù)合燒結(jié)微晶玻璃，馬志強(qiáng)，馬春，李長敏，周靖， 大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，第18巻第2期)，是將廢玻璃作為基料原料的一部分，適當(dāng)添 加其他組分使之符合微晶玻璃的成分，再熔制成微品玻璃基料，然后進(jìn)行熱處理析晶制成微 晶玻璃材料。這種方法制成的微晶玻璃材料的理化性能能夠達(dá)到要求，并且在一定程度上降
低了微晶玻璃材料的成本，但由于原料還需要進(jìn)行熔化流料等工序制成基料使用，使得微晶 玻璃材料的成本降低得很少。因此，目前建筑用微晶玻璃材料的成本，尤其是淺色高品質(zhì)微 晶玻璃材料的成本還非常高，降低這類高檔微晶玻璃材料的成本，還沒有有效的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對建筑微晶玻璃材料制造成本較高的缺點(diǎn)，對建筑微晶玻璃材料的基 料進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)表面誘導(dǎo)析晶理論，直接將適當(dāng)粒度、適當(dāng)種類的普通廢玻璃顆粒，按一 定的比例添加到普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料中，機(jī)械攪拌混合后構(gòu)成低成本微晶玻璃基料， 然后經(jīng)過常規(guī)燒結(jié)和析晶工藝，在適當(dāng)調(diào)整析晶溫度制度后即可制成性能優(yōu)良的微晶玻璃材 料。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，
1) 、選用普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料做低成本微晶玻璃基料的主要成分，該鈣鋁硅系微 晶玻璃基料的成分為Si02 55 68A12036 11 CaO 12 18MgO 2 4
ZnO 0 8 Na20+K203 12 BaO2 6 著色劑0 3
2) 、將普通廢玻璃按不同種類和顏色進(jìn)行揀選、清洗和粉碎，選擇粒度在0.1 — 5mm之 間的顆粒制成普通廢玻璃顆粒備用；
3) 、低成本微晶玻璃基料的制備，將普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料和普通廢玻璃顆粒按適 當(dāng)?shù)谋壤旌希刂茝U玻璃的品種、顏色和重量百分比，即在同一種基料配方中，選擇同種 類同顏色的廢玻璃顆粒，并控制廢玻璃顆粒的含量在2 30% (重量百分比)之間；
4) 、燒結(jié)晶化工藝，將低成本微晶玻璃基料儲(chǔ)集在有理想形狀的模具內(nèi)，加熱到普通鈣 鋁硅系建筑微晶玻璃析晶溫度附近，土30'C范圍內(nèi)，保溫2 3小時(shí)，然后自然降溫到室溫， 形成理想的微晶玻璃材料。
主要?jiǎng)?chuàng)新和特點(diǎn)
與目前通用的鈣鋁硅系建筑微晶玻璃材料相比，由于直接采用了部分廢玻璃顆粒做基料， 使該低成本微晶玻璃材料的成本顯著降低，同時(shí)還具有其他一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。
1) 、降低基料(制造)成本
經(jīng)過揀選、清洗、粉碎和顆粒分級后的廢玻璃顆粒成本約為800元/噸，普通鈉,丐硅系建 筑微晶玻璃基料的成本約為2000元/噸，如果用10%的廢玻璃顆粒取代微晶玻璃基料，則微 晶玻璃基料的成本約可降低120元/噸，相當(dāng)于微晶玻璃材料的制造成本約降低了 120元/噸， 經(jīng)濟(jì)效益顯著。如果用30%的廢玻璃顆粒取代微晶玻璃基料，則微晶玻璃基料的成本約可降 低360元/噸，相當(dāng)于微晶玻璃材料的制造成本約降低了 360元/噸，經(jīng)濟(jì)效益更顯著。
2) 、理化性能優(yōu)良
經(jīng)檢測，該低成本微晶玻璃材料的耐磨、耐酸堿和抗折強(qiáng)度等理化性能指標(biāo)，與現(xiàn)有常 規(guī)微晶玻璃材料相比，基本沒有變化，保持了普通微晶玻璃材料的優(yōu)良品質(zhì)。
3) 、質(zhì)感好、圖案美觀
由于部分廢玻璃顆粒的析晶程度稍低，使制成的微晶玻璃材料的玻璃相含量有所提高， 微晶玻璃材料的透光性能加強(qiáng)，增加了材料的表面光澤，并在表面上出現(xiàn)隱約的胞狀圖案， 裝飾效果更好。而且不同顏色微晶玻璃基料和廢玻璃顆粒的組合，可以產(chǎn)生更美麗更豐富的 裝飾效果。
4) 、綠色環(huán)保
直接將廢玻璃回收利用，解決了廢玻璃對環(huán)境的污染問題，節(jié)約了天然礦物資源，減少 了能源消耗。
5) 、部分低成本微晶玻璃材料的燒結(jié)晶化溫度稍低，節(jié)約了能源。
具體實(shí)施方式
按照微晶玻璃材料的圖案和色彩的要求，選擇普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料 的顏色和廢玻璃顆粒的顏色，然后取適當(dāng)重量的普通微晶玻璃基料(設(shè)計(jì)好的顏色)，按比例 加入適當(dāng)重量、適當(dāng)粒度范圍的單一品種廢玻璃顆粒(設(shè)計(jì)好的顏色)，機(jī)械攪拌混合后放入 刷好氧化鋁脫模劑的耐火容器中，將耐火容器放入窯爐中，由常溫加熱到同色普通鈣鋁硅系 微晶玻璃的最高保溫溫度，土3(TC范圍內(nèi)，保溫2 3小時(shí)后，自然冷卻到室溫，即制成了符 合設(shè)計(jì)圖案要求的建筑微晶玻璃材料。
按這種方法制得的低成本微品玻璃材料，隨著廢玻璃含量的增加，其玻璃相含量逐漸增 加(化學(xué)腐蝕法晶體含量測定)，材料的抗折強(qiáng)度逐漸降低，但其外觀形貌和普通微晶玻璃材 料相似，其顯微組織結(jié)構(gòu)和普通微晶玻璃材料相近，經(jīng)過X-ray衍射分析發(fā)現(xiàn)，其結(jié)晶物相 和普通微晶玻璃材料相同，主晶相為硅灰石相。因此，可以認(rèn)為，本低成本微晶玻璃材料的 性能和普通鈣鋁硅系建筑微晶玻璃材料的性能相同。 實(shí)施例1:
廢玻璃含量低的低成本微晶玻璃材料
取12份普通白色微晶玻璃基料，加入1份粒度范圍在2-5mm間的棕色廢啤酒瓶玻璃顆 粒，機(jī)械攪拌混合后放入刷好氧化鋁脫模劑的耐火容器中，將耐火容器放入窯爐中，由常溫 加熱到1090'C，在109(TC保溫2.5小時(shí)后，自然冷卻到室溫。按這種方法制得的低成本微晶 玻璃材料，其外觀形貌為棕麻點(diǎn)狀，并有更溫潤的光澤，更美觀的裝飾效果。經(jīng)過X-ray衍 射分析發(fā)現(xiàn)，其結(jié)晶物相和普通微晶玻璃材料相同，主晶相為硅灰石相；經(jīng)過化學(xué)腐蝕法晶 體含量測定發(fā)現(xiàn)，該低成本微晶玻璃材料的晶相含量為36.18%，和普通白色微晶玻璃材料晶 相含量37.27%相比，變化不大。
實(shí)施例2:
廢玻璃含量適中的低成本微晶玻璃材料
取6份普通米色微晶玻璃基料，加入1份粒度范圍在l-4mm間的無色廢平板玻璃顆粒， 機(jī)械攪拌混合后放入刷好氧化鋁脫模劑的耐火容器中，將耐火容器中放入窯爐中，由常溫加 熱到1065'C，在1065'C保溫3小時(shí)后，自然冷卻到室溫。按這種方法制得的低成本微晶玻璃 材料，其外觀形貌和普通米色微晶玻璃材料相似。經(jīng)過X-ray衍射分析發(fā)現(xiàn)，其結(jié)晶物相也 和普通微晶玻璃材料相同，主晶相為硅灰石相；經(jīng)過化學(xué)腐蝕法晶體含量測定發(fā)現(xiàn)，該低成 本微晶玻璃材料的晶相含量為37.11%，和普通米色微晶玻璃材料晶相含量38.56%相比，變 化不大。 實(shí)施例3:
廢玻璃含量高的低成本微晶玻璃材料
取3份普通白色微晶玻璃基料，加入1份粒度范圍在0.1-3mm間的無色廢酒瓶玻璃顆粒， 機(jī)械攪拌混合后放入刷好氧化鋁脫模劑的耐火容器中，將耐火容器中放入窯爐中，由常溫加 熱到1055'C，在1055'C保溫2小時(shí)后，自然冷卻到室溫。按這種方法制得的低成本微晶玻璃 材料，其外觀形貌和普通白色微晶玻璃材料相似，并有更溫潤的光澤，更透明的質(zhì)感。經(jīng)過 X-my衍射分析發(fā)現(xiàn)，其結(jié)晶物相和普通微晶玻璃材料相同，主晶相為硅灰石相；經(jīng)過化學(xué)腐 蝕法晶體含量測定發(fā)現(xiàn)，該低成本微晶玻璃材料的晶相含量為34.86%,和普通白色微晶玻璃 材料晶相含量37.27%相比，變化不大。因此，可以認(rèn)為，本低成本微晶玻璃材料的性能和普 通微晶玻璃材料的性能相同。
權(quán)利要求
1、一種低成本的微晶玻璃材料，其特征在于采用由普通廢玻璃顆粒和普通鈣鋁硅系建筑微晶玻璃基料混合制成的低成本微晶玻璃基料，經(jīng)燒結(jié)晶化后制成，所采用的低成本微晶玻璃基料，是在普通鈣鋁硅系建筑微晶玻璃基料加入2～30％(重量百分比)的普通廢玻璃顆粒構(gòu)成的。
2、 按權(quán)利要求1所述的低成本微晶玻璃基料，其特征在于該微晶玻璃基料中，普通廢玻璃的 粒度在0.1-5mm之間。
3、 一種制造如權(quán)利要求1所述低成本微晶玻璃材料的制備工藝，其特征為包括以下步驟1) 、將普通廢玻璃按不同種類和顏色進(jìn)行揀選、清洗和粉碎，選擇粒度在0.1—5mm之 間的普通廢玻璃顆粒；2) 、將普通廢玻璃顆粒和普通鈣鋁硅系建筑微晶玻璃基料機(jī)械混合后制成低成本微晶玻 璃基料，并儲(chǔ)集在耐火容器內(nèi)；3) 、加熱到普通鈣鋁硅系建筑微晶玻璃析晶溫度附近，土3(TC范圍內(nèi)，保溫2 3小時(shí)；4) 、自然降溫到室溫，形成理想的微晶玻璃材料。
全文摘要
一種低成本建筑用微晶玻璃材料及制備工藝，是選用了由部分廢玻璃組成的低成本基料，按以下工藝流程制得的廢玻璃揀選→清洗→粉碎→篩分→加入普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料中→混料→燒結(jié)反應(yīng)析晶→微晶玻璃材料。其特點(diǎn)在于選用廢玻璃顆粒直接添加到普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料中，制成低成本微晶玻璃基料，利用普通鈣鋁硅系微晶玻璃基料的表面析晶作用，誘導(dǎo)廢玻璃顆粒產(chǎn)生表面析晶，最后使廢玻璃顆粒整體析晶，從而獲得微晶玻璃材料。由于利用的是界面非均勻成核-長大機(jī)理，對玻璃成分無特殊的要求，可以使用普通廢玻璃，直接加入普通微晶玻璃基料中，來生產(chǎn)不同品質(zhì)要求的微晶玻璃材料，既降低了微晶玻璃材料的制造成本，又回收利用了廢玻璃。
文檔編號C03C10/04GK101186444SQ20071019430
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者雯 張 申請人:河北工業(yè)大學(xué)