专利名称：全玻璃仿花岗石建筑材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及的是一种以碎玻璃为原料烧结所成的仿花岗石建筑材料及其制造方法。
在具有天然花岗石装饰性的建筑材料中，作为替代天然石材的人造材料已有报道。中国专利87104465A公开了一种用废玻璃烧制的仿花岗石装饰板。该板材采用的是由按一定级配要求混合的碎玻璃材料表面层和按一定比例的玻璃粉与细河砂的混合物基底层构成的复合结构形式。由于在其基底层中约占一半的河砂是属于未经熔炼过的生料，与已为熟料的玻璃间不可避免地存在有膨胀系数不一致的问题。因此绕结后的板材中，在不同材质的表面层和基底层的结合面上存在有较大的内应力，是影响产品质量的隐患。另一方面，为使烧结前的粒料便于加压成型并具有一定的成型强度以利脱模和坯体转换，其采用糊精为胶结剂，与原料粒料相混合，因此烧结时采用了分段升温法，先将混于坯体中的胶结剂烧掉再对坯体进行烧结。除分段升温使操作繁锁外，更主要的是坯体中的胶结剂一经烧掉，即成为无数残留的空洞，最后成品打磨后即在表面呈现为大小疏密不等的洞穴砂眼，影响装饰效果。同时，由于其坯体的加压成型和烧结是在不同的承托载体上完成的，其间不可避免地存在有对成型坯体的转换，通常采用的是如该文献所述的用带真空吸盘的设备进行。转换的原因在于若直接在铺有脱模用耐火材料粉粒的焙烧钢板或铸铁板等承托载·1·100387.2
体上加压型，则成型过程中脱模粉粒会渗入坯体表面，既失去了应有的脱模作用，又极大地影响产品表面的装饰性。这种坯体转换操作除对设备要求高外，对坯体本身而言，由于玻璃、河砂等材料自身性质所限，即使用了粘结性较好的糊精类胶结剂，坯体成型后的强度仍十分有限，转换过程中很容易造成已成型坯体的破损。
此外，法国专利2207879(公布日1974.6.21)公开了一种由粒度小于0.75mm的废玻璃粉与水和有机粘结材料及颜料的混合物烧结的玻璃马赛克。日本特开昭55-11620(公布日1980.3.26)公开了一种以经过球磨或振动磨进行干式粉碎的玻璃细粉与高岭土等填充剂及无机粘结剂和颜料的混合物烧结的玻璃马赛克。日本特开昭50-40614(公布日1975.4.14)公开了一种以微细玻璃粉与不同颗粒度和/或形状要求的成纹用其它玻璃料级配后烧结所成的仿大理石人造石材。它们虽然也以碎玻璃为原料生产建筑材料，但除因产品类型不同而对原料粒度和/或级配有不同的特殊要求外，同样也存在有一项或几项已如上述的不足之处。
本发明首先的目的是提供一种全部以碎玻璃为原料生产的仿花岗石建筑材料。本发明再一个目的是提供一种制造这种全玻璃仿花岗石建筑材料的方法。
本发明所说的这种仿花岗石建筑材料采用的是直径＜7mm的碎玻璃粒料经任意自然级配混合后，在玻璃的软化粘滞温度下，例如通常可为700-800℃，烧结20-40分钟后，在玻璃制品的通常退火温度460-600℃退火30-60分钟，再冷却即成。作为原料使用的玻璃可以是普通钠钙硅酸盐系玻璃，或磷酸系玻璃、硼酸系玻璃、铝系玻璃等各种类型的废玻璃或其混合物。由于花岗石的装饰性主要表现为呈随意杂乱分布的不同形状、大小、颜色和光泽性的斑点斑块状图案，本发明中对所用的玻璃粒料只有上限直径的要求，对下限直径及级配比例、混合均匀度等均无特殊要求则正是符合花岗石材料的装饰特点的。在原料中适当选用具有不同颜色和/或光泽性的碎玻璃，或改变其混配比例，还可以获得所希望或具有不同装饰效果的仿花岗石材料。
与通常制造这类建筑材料一样，在烧结前必须先加压成型，以有利于烧结并使石材具有所需要的形状。为此使用适当形式和用量的粘结材料以防止玻璃粒料松散垮塌是必须的。本发明建议使用的粘结材料是含水的无机型材料，如1-2%(重量)的硅酸钠(或钾)等碱金属硅酸盐水溶液，或5-8%(重量)的碳酸钠(或钾)等碱金属碳酸盐水溶液等。其用量很少，以使玻璃粒料混合后呈润湿的半干状即可，例如随玻璃粒料中细碎颗粒比例多少的不同，每公斤粒料用粘结材料25-40毫升即可，其中细碎颗粒比例多，粘结材料的用量可适当增加。由玻璃材料的特点可知，这些粘结材料在其间主要是起替代玻璃颗粒间的空气膜层的作用而不会真正产生“粘结”，所以用量过多在加压时也会被挤出而产生溅水现象，且用量过多或浓度过高，在加压成型时还可能出现粘模现象;烧结时还易产生发泡、变形甚至生烧等不利情况。也正是由于同一原因，虽然含有上述碱金属盐的水溶液在加压成型和/或烧结时，这些盐类可以产生些辅助的有利作用，但实验表明，甚至即使仅使用水作为粘结剂，也可以达到类似或者同样的效果。
加压成型时，以采用100-150公斤/平方厘米的压力为宜，且以在振动工作台上作振动加压成型为佳，有利于提高坯体的密实程度，振动时的振幅以1-3毫米即可。成型压力过低等导致的坯体密实性差是不利的，例如以60公斤/平方厘米压力加压成型的坯体试验，烧结后因烧缩原因而产生了不规则的开放性裂纹。
虽然所用的原料玻璃均已为熔炼过的熟料，但为防止因各种原因导致烧结过程中可能产生的气泡影响产品质量，必要时在混配粒料时可选择加入为原料重量0.1-0.3%的适当抑泡剂，例如在烧结温度下有明显气体吸收作用的As2O3或Sb2O3等材料。
特别值得指出的是，为解决加压成型后坯体在不同承托载体间的转换问题，经研究和试验，本发明建议采取如下措施在焙烧用的钢板或铸铁板或陶瓷托盘等承托载体上按常规辅撒脱模用的石英砂或长石粉等耐火材料粉粒后，其上覆盖一层在焙烧温度下可燃尽的膜层状隔离材料，如最方便的是纸、布或其它有机纤维类材料等。将模框置于此膜层隔离材料之上，并装填成型用的。混配粒料加压成型，脱膜后即可直接送去烧结，不必更换承托载体。由于有膜层材料隔离，耐火材料粉粒不与坯体直接接触，从而避免了成型时其向坯体表面的渗透;烧结时，因此膜层可以燃尽，不仅对产品毫无不利影响，而且可以使这些耐火材料粉粒粘结在已软化的坯体表面形成一粗糙面，既达到了脱模目的，又可成为产品使用时与水泥结合的结合面。用这种简单方便的成型方法免除了对成型坯体作载体转换无论在简化设备和操作，还是减少坯体破损率方面显然都具有极大的意义，其在制造大面积石材时则表现尤为显著。
为进一步说明本发明的内容，以下给出作为本发明内容的实例，但这些实例并不对本发明上述主题的范围构成限制。
各例的具体操作条件见表1，其操作步骤为(1)将破碎至直径＜7mm各色玻璃粒料按所需色泽搭配后自然级配混合，加入无机型粘结剂及必要时所选择的抑泡剂，混配拌合备用。
(2)在烧结用的承托钢板或铸铁板上铺撒一层石英砂或长石粉脱模剂，并用纸层覆盖。将所需规格形状的模框置于纸层上，并将上述备用的混配料装入模框，在振幅为2-3mm的振动台上加压成型后，脱去模框。
(3)将上述载有脱模后成型坯体的钢板或铸铁板送入隧道窑烧结20-40分钟后在460-570℃下退火30-60分钟，自然冷却。表面根据需要可再作必要的打磨和抛光处理后，即为全玻璃仿花岗石建筑材料。
表权利要求
1.一种以碎玻璃原料经烧结所成的仿花岗石建筑材料，其特征在于全部由直径＜7mm的碎玻璃颗粒自然级配混合后在玻璃的软化粘滞温度下烧结成型所成。
2.如权利要求1所述的建筑材料，其特征在于所说的自然级配的玻璃颗粒为不同颜色的碎玻璃混合物。
3.一种以碎玻璃为原料制造如权利要求1所述的仿花岗石建筑材料的方法，其特征在于按下述步骤进行a、将原料玻璃破碎成直径＜7mm的玻璃颗粒并任意自然级配混合后，与至少含有水的无机型粘合材料混合均匀，粘合材料用量以使混匀后的玻璃粒料呈润湿的半干状态可成型不松散为度;b、在焙烧用的承托载体表面铺撒一层脱模用的耐火材料粉粒后，用可燃性膜层状隔离材料覆盖，再将石材模框置于膜层状隔离材料上，并在模框内填充上步已混配好的玻璃粒料，在振动条件下用100-150公斤/平方厘米的压力加压固定成型为坯体后，脱去模框;c、将脱去模框后承托有成型坯体的承托载体送入常规焙烧设备，于700-800℃烧结20-40分钟后，在玻璃制品规退火温度下退火30-60分钟，冷却，必要时再按使用需要作打磨抛光处理。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于a步中所说的无机型粘合材料为水。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于a步中所说的无机型粘合材料为1-2%(重量)的碱金属硅酸盐水溶液。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于a步中所说的无机型粘合材料为5-8%(重量)的碱金属碳酸盐水溶液。
7.如权利要求3至6之一所述的方法，其特征在于a步中所说的无机型粘合材料的用量为每公斤玻璃原料用25-40毫升。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于b步中所说的可燃性膜层状隔离材料为有机纤维类材料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所说的可燃性膜层状隔离材料为纸质材料。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于a步所说的混配玻璃粒料中可加入玻璃原料重量0.1-0.3% As2O3或Sb2O3作为抑泡剂。
全文摘要
本发明提供的是一种以直径＜7mm的碎玻璃颗粒为原料，经自然级配混合后烧结所成的仿花岗石建筑材料及其制造方法。在焙烧承托板上铺撒脱模用耐火材料粉粒，并用可燃性膜层状材料覆盖后，将与少量含水无机粘合材料混配好的碎玻璃粒料填充入置于该膜层材料之上的模框，振动加压成型，脱去模框后直接送去作700—800℃烧结固化。退火冷却后可按需要作适当抛磨即成。
文档编号C04B35/14GK1065848SQ9210813
公开日1992年11月4日 申请日期1992年5月15日 优先权日1992年5月15日
发明者陈建林, 李昌进, 钱宏毅 申请人:陈建林