專利名稱：制備陶瓷材料板片的方法
制備陶瓷材料板片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料板片的制備，更具體地涉及制備這些板片的方法 以及所i^il片本身。
在過(guò)去15年間，由1996年04月17日的歐洲專利第378 275號(hào)描述 的基礎(chǔ)方法逐漸開(kāi)發(fā)了與這些板片相關(guān)的技術(shù)，詳細(xì)描述應(yīng)參考該專利。
簡(jiǎn)言之，根據(jù)該方法，將顆?；蚍勰┬问降氖匣蚴项惒牧吓c陶資 粘結(jié)基質(zhì)(將該術(shù)語(yǔ)理解為指適于通過(guò)熱燒結(jié)制備陶瓷材料的粉末混合物) 和在水溶液中的無(wú)機(jī)粘合劑如硅酸鈉混合，接著以薄層形式將其沉積在臨 時(shí)載體上或模具內(nèi)。
為壓實(shí)混合物以形成板片，接著進(jìn)行真空振動(dòng)壓縮步驟，即通過(guò)壓板 施加壓力，同時(shí)施加預(yù)定頻率的振動(dòng)，而待壓實(shí)的材料則保持在真空中。
壓實(shí)步驟之后是干燥步驟和在一定溫度下的燒制步驟，所述溫度足以 或在任意情況下足夠高以通過(guò)燒結(jié)將粘結(jié)基質(zhì)轉(zhuǎn)化成包封和將石料或石料 類材料顆粒粘結(jié)在一起的陶資相。
隨后，通過(guò)設(shè)想將初始混合物分布在由覆蓋有透氣紙的氈構(gòu)成的載體 上改進(jìn)了所述方法和設(shè)備(如1999年授權(quán)的意大利專利第1 293 176號(hào)所述 和所要求)。
然后用橡膠片覆蓋混合物層，這在真空振動(dòng)壓縮步驟中有用，通過(guò)夾 持工具將去掉橡膠片的所得粗略成形的板片轉(zhuǎn)移到金屬格柵或載體上，并 在后者上將其引入干燥箱中，其中在熱作用下(優(yōu)選為熱空氣的強(qiáng)制循環(huán)形 式)，其獲得對(duì)隨后處理操作而言足夠的稠度。
面接觸)和耐火材料層(用于在燒制步驟中保護(hù)所述板片)上后，將粗略成形 的板片由干燥部分轉(zhuǎn)移到燒制部分。
在該步驟中，在燒結(jié)陶瓷粘結(jié)基質(zhì)之前，仍覆蓋粗 成形的板片的上 表面的紙發(fā)生焚化。2002年授權(quán)的意大利專利第1 311 858號(hào)進(jìn)一步改進(jìn)了上述方法和設(shè) 備，其中在振動(dòng)壓縮步驟之前將初始混合物包封在兩塊卡紙板或紙板之間 以在被轉(zhuǎn)移以進(jìn)行隨后的干燥和燒制步驟之前吸收混合物的過(guò)量的水。
在干燥之前去除所述兩塊紙板，翻轉(zhuǎn)壓實(shí)的板片，從而使粗略成形的 板片在該步驟中僅支承在纖維層或多孔氈層上。
另一方面，對(duì)燒制而言，所述板片通過(guò)具有臨時(shí)保護(hù)功能的耐火層僅 支承在烤箱的表面上。
最后，在2002年9月4日提交的意大利專利第1 334 424號(hào)中，通過(guò) 用晶粒尺寸小于2.5mm，優(yōu)選小于lmm的陶瓷》,形成初始混合物并向該 初始混合物加入高熔點(diǎn)無(wú)機(jī)材料，優(yōu)選高熔點(diǎn)玻璃的纖維從而在干燥過(guò)程 中提高所g片的機(jī)械性能而進(jìn)一步改善了經(jīng)逐步改進(jìn)的方法。
對(duì)與上文引用的現(xiàn)有文獻(xiàn)相關(guān)的其它細(xì)節(jié)而言，應(yīng)參考相應(yīng)的出版物。
然而，在由逐步引入的各種改進(jìn)獲得的方法的工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，已出 現(xiàn)部分由所述改善本身引起的某些缺陷和問(wèn)題。
首先，硅酸鈉的使用在干燥過(guò)程中引起問(wèn)題，因?yàn)槠湫枰c工業(yè)實(shí)際 過(guò)程不相容的非常長(zhǎng)的干燥時(shí)間(36小時(shí)或更長(zhǎng))，這是由于在所iijL片的 表面上形成了阻礙并減緩水的蒸發(fā)的釉面。
此外，硅酸鈉沉積物保留在所述板片的表面上，并在隨后的燒制步驟 中產(chǎn)生導(dǎo)致除正常精加工操作外還需要特定機(jī)加工的玻璃質(zhì)表面沉積。
難以干燥還導(dǎo)致燒制后在所述板片的表面上存在只有使用晶粒尺寸特 別大的陶瓷砂才可避免的突起形式的缺陷。
第二個(gè)問(wèn)題涉及高熔點(diǎn)纖維的不均勻分布，其以簇的形式保留在初始 混合物的一些區(qū)域中，并因此保留在沉積于模具內(nèi)的層的一些區(qū)域中。
燒制后且因此隨著纖維的消失，在厚度中和/或以及在表面中留下大孔 性，并在表面上具有小凹坑的外觀。
因此清楚的是，這些問(wèn)題和缺陷一方面主要與硅酸鈉的干燥時(shí)間及其 在燒制過(guò)程中的助熔作用有關(guān)，另一方面主要與取決于粗略成形的板片的 增強(qiáng)添加劑如準(zhǔn)確地說(shuō)是高熔點(diǎn)玻璃纖維的缺陷有關(guān)。
本發(fā)明目的在于解決這些問(wèn)題和缺陷，同時(shí)保持利用上述方法改進(jìn)已獲得的優(yōu)點(diǎn)。
已發(fā)現(xiàn)如果在初始混合物中用納米大小的膠體二氧化硅顆粒在水相中 分散體替代硅酸鈉作為粘合劑以及作為粉末形式的陶瓷砂與陶瓷基質(zhì)的混 合物的液體組分，并用有機(jī)粘合劑替代高熔點(diǎn)纖維，則以工業(yè)上有利的方 式實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明目的。
就本發(fā)明方法的第 一特征即將膠體二氧化硅的水分散體(也稱作硅溶 膠)用作粘合劑而言，其由已用于其它領(lǐng)域如鑄造用砂模的生態(tài)相容性粘合 劑組成。
通過(guò)使用硅溶膠可避免使用增強(qiáng)纖維，因?yàn)榕c硅酸鈉不同其不是特征 在于高堿性的化合物，并因此允許另外使用有機(jī)粘合劑如聚乙烯醇或水溶 性纖維素或糖的水溶液。
加入有機(jī)粘合劑有利地提高了混合物中液體的粘度，并還具有兩個(gè)高
度有利的特征
-首先，由于高粘著性/粘合性，待干燥的壓實(shí)板片對(duì)處理操作具有足夠的 抗性以避免形成缺陷和裂紋；
-其次，有機(jī)粘合劑在300-400。C的溫度(即比燒制所述板片的最高溫度低得 多的溫度)下分解，從而使其在陶瓷粉末實(shí)際燒結(jié)之前便已在燒制箱內(nèi)消 除，而不形成所謂的"黑芯"即炭樣殘余物，否則將在所述板片中形成黑 芯并可在其中產(chǎn)生表面從而損害最終產(chǎn)品的美學(xué)性能。以粘合液體總體積 的20-60%的量將任意粘合劑加入混合物中。
本發(fā)明設(shè)想優(yōu)選在由氣體和蒸氣可透過(guò)的材料構(gòu)成的臨時(shí)載體上進(jìn)行
初始混合物層的沉積，所述材料基本不能伸展，并對(duì)其進(jìn)行回收和將其再
用于隨后的板片制備循環(huán)中。
將術(shù)語(yǔ)"不能伸展"或"基本不能伸展"理解為指當(dāng)其經(jīng)受沿其平行
于其平放表面的邊緣施加的拉伸應(yīng)力(例如由例如夾持工具施加的以轉(zhuǎn)移
具有沉積在其上的混合物層的臨時(shí)載體的力)時(shí)，其僅經(jīng)歷最小量的伸長(zhǎng)的材料。
可將用非常硬的紗線制成的牢固工業(yè)織物用作臨時(shí)載體，所述紗線對(duì) 80-140。C的板片干燥溫度具有抗性。可用于制備所述工業(yè)織物的紗線可以是合成的(例如由聚酯、聚酰胺和芳族聚酰胺纖維制成的紗線)或金屬的(特 別是由鋼制成的紗線)。
載體的基本不能伸展的結(jié)構(gòu)允許在格柵類，優(yōu)選金屬表面上轉(zhuǎn)移具有 壓實(shí)的板片的載體，而不會(huì)遭受可引起缺陷形成的任意影響，所述缺陷后 來(lái)在干燥過(guò)程將變得明顯。由于臨時(shí)載體的氣體和蒸氣可透過(guò)的結(jié)構(gòu)，明 顯可蒸發(fā)混合物中的水以進(jìn)行壓實(shí)的板片的干燥。
作為替代，也可使用并非特別不能伸展和/或氣體和蒸氣不能透過(guò)的臨 時(shí)載體，此時(shí)在壓實(shí)之后和干燥之前必須翻轉(zhuǎn)粗略成形的板片至透氣載體 上。
在涂敷混合物之前，將例如多孔卡紙板或紙板置于料盤(pán)的透氣底部上， 并將類似的卡紙板或紙板布置在混合物的頂部上，從而使板片形式的待壓 實(shí)混合物實(shí)際上包封在紙或紙板外殼中，其中多孔且透氣的外殼允許蒸發(fā) 混合物中的水以進(jìn)行壓實(shí)的板片的千燥。
然后在包括高溫?zé)瓢迤牟襟E中通過(guò)燃燒消除所述兩張紙或紙板。
質(zhì)層，從而可預(yù)先將可由高熔點(diǎn)粉末在水中的分散體組成的薄耐火層釉底 料應(yīng)用于一張或兩張紙或紙板上，其例如通過(guò)噴霧和然后干燥進(jìn)行應(yīng)用。 已確定的是所述耐火層在振動(dòng)壓縮步驟中附著于與其接觸的板片表面上，
然后在干;^1片和使紙燃燒之后，仍附著于所述表面上，因而形成防止板 片在高溫區(qū)中粘附至干燥箱的輥上的保護(hù)層。
因此，概括本發(fā)明方法而言，其包括制備初始混合物(包含晶粒尺寸小 于2mm,優(yōu)選小于1.2mm的陶瓷砂、所謂填料即混有粘土和/或高峻石的 選自長(zhǎng)石、霞石、正長(zhǎng)巖的礦物粉末以及粘合劑，所述粉末在燒制后形成 連續(xù)的陶瓷基質(zhì))，將初始混合物沉積在臨時(shí)載體上以通過(guò)真空振動(dòng)壓縮進(jìn) 行壓實(shí)步驟，干燥和燒制，所述方法的特征在于所述粘合劑由可混有有機(jī) 粘合劑，優(yōu)選聚乙烯醇的水溶液的硅溶膠組成。
在設(shè)備方面，本發(fā)明的特征在于優(yōu)選在基本不能伸展且氣體和蒸氣可 透過(guò)的臨時(shí)載體上沉積初始混合物層，并在沉積初始混合物之前，在所述 載體上布置由例如紙或紙板構(gòu)成的保護(hù)性多孔層。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，在沉積初始混合物層之后，將第二保護(hù)性多孔膜例如紙或紙板沉積在混合物層的上表面，接著將料盤(pán)轉(zhuǎn)移到真空振動(dòng)壓縮工段。
將在含水懸浮液中的耐火材料的膜或釉底料預(yù)先應(yīng)用于將與混合物接觸的兩紙板之一的表面上并在其上進(jìn)行千燥，在干燥過(guò)程中，所述膜附著于所述混合物上以在燒制過(guò)程中形成板片的保護(hù)層，所述保護(hù)層具有防止板片和燒制箱的傳送輥之間發(fā)生粘結(jié)的作用。
然后將壓實(shí)的板片置于格柵類，優(yōu)選金屬表面的上部以進(jìn)行千燥，例如通過(guò)轉(zhuǎn)移可在其上振動(dòng)壓實(shí)板片的不能伸展的載體。
在干燥之后，將板片轉(zhuǎn)移到燒制箱中。
如果參照附圖，由其下是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的描述可理解本發(fā)明實(shí)
現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)有許多，在這些優(yōu)點(diǎn)中，主要優(yōu)點(diǎn)如下
(1) 硅溶膠的使用使干燥時(shí)間降低至不大于24小時(shí)的值，不具有任意助熔作用，在燒制后不會(huì)導(dǎo)致板片玻璃質(zhì)性質(zhì)或脆性的任意提高；
(2) 硅溶膠的使用允許在混合物中使用粘性和粘合的有機(jī)粘合劑，因此避免了使用高熔點(diǎn)纖維，進(jìn)而避免了形成突起和/或大孔性；
(3) 由于在混合物中使用有機(jī)粘合劑，特別是聚乙烯醇，不僅可避免使用高熔點(diǎn)纖維，又可避免在最終板片中形成固有缺陷，從而防止在干燥步驟
中開(kāi)裂；
(4) 由于使用了防止形成玻璃質(zhì)表面層的硅溶膠，在振動(dòng)壓縮之前可用兩張
紙或紙板包封初始混合物層，所述紙板隨后通過(guò)燃燒消除；
用于與混合物接觸的兩張紙或紙板之一的表面上，所述耐火i或釉底二在紙干燥和燃燒步驟后附著于板片的表面上；
(6) 由于使用了紙板，可使用轉(zhuǎn)移到金屬干燥格柵上的基本不能伸展的透氣載體，從而防止了與翻轉(zhuǎn)壓實(shí)板片相關(guān)的損傷操作。
(7) 硅溶膠的使用防止了由滲入隔離紙板的殘留硅酸鈉引起的玻璃質(zhì)表面沉積的形成。
附圖示出了在板片制備循環(huán)的各步驟中本發(fā)明設(shè)備的一部分。更具體地
-

圖1以示意形式示出了設(shè)備的其中將初始混合物涂敷在透氣載體上并通過(guò)真空振動(dòng)壓縮壓實(shí)的部分；-圖2示出了設(shè)備的干燥和燒制部分；和-圖3示出了干燥步驟之前所述板片的放大橫截面。
參考圖1， 10整體上表示接受在多個(gè)混合器(位于上游，未示出)中制備的混合物的聚集環(huán)，所述混合器使用下示方法制備單一的混合物，并將它們排卸到進(jìn)而供應(yīng)前述聚集器的運(yùn)輸帶上。
以利用公式如Bolomy公式計(jì)算的量向各混合器供應(yīng)由具有不同晶粒尺寸(至多O.lmm， 0.1-0.3mm， 0.3-0.6mm和0.6-1.2mm)的砂組成的計(jì)量砂混合物。
然后向混合器供應(yīng)所需量的上述填料(優(yōu)選霞石/長(zhǎng)石與高呤土/高呤石的混合物)和最終由無(wú)機(jī)粘合劑(由已述及的硅溶膠組成)和有機(jī)粘合劑(優(yōu)選聚乙烯醇的水溶液)組成的混合物。
當(dāng)待制備的板片由彼此不同(例如和主要具有不同顏色)的混合物組成時(shí)，聚集環(huán)具有形成包含仍維持其單獨(dú)特性的各混合物的單一混合物的功能。
意大利專利第1242777號(hào)提供了關(guān)于該聚集環(huán)的其它細(xì)節(jié)。通過(guò)運(yùn)輸帶14在經(jīng)過(guò)粉碎裝置18后將離開(kāi)聚集環(huán)的混合物供應(yīng)到裝填器/分配器16。
可從國(guó)際專利申請(qǐng)第PCT/EP 2005/055736號(hào)獲得關(guān)于裝填器/分配器的其它細(xì)節(jié)，而對(duì)于粉碎裝置，可參考意大利實(shí)用新型第223042號(hào)。
裝填器/分配器16將所需厚度的混合物層22沉積到臨時(shí)、不能伸展以及氣體和蒸氣可透過(guò)的載體20上，所述載體置于運(yùn)輸系統(tǒng)如電機(jī)驅(qū)動(dòng)的運(yùn)輸帶21上，從而進(jìn)行間歇加料以使各模具進(jìn)入多個(gè)連續(xù)的為A、 B等所標(biāo)示的操作位中。
由圖1可理解的是，在沉積混合物層22之前，用一張多孔紙或紙板24覆蓋臨時(shí)載體20的表面(位置A)。將另一張紙或紙板30置于位于連續(xù)位置D上的混合物上。預(yù)先在與混合物接觸的兩張紙板之一的表面上應(yīng)用耐火材料層23(位置B)并在其上進(jìn)行干燥，然后在其上沉積混合物層22(位置C)。
可設(shè)想預(yù)先在紙板24上脫機(jī)應(yīng)用和干燥耐火層，然后在位置A中將其置于載體20上，從而載體由該位置直接傳到位置C所示的步驟。
在隨后的位置E中，通過(guò)振動(dòng)壓機(jī)31的作用對(duì)混合物層22進(jìn)行壓實(shí)，同時(shí)使具有混合物的載體經(jīng)受20-40毫巴剩余壓力的真空。
位置F示出了支承在透氣載體(整體用標(biāo)號(hào)32表示)上并準(zhǔn)備用于圖2所示隨后干燥和燒制步驟的壓實(shí)的粗略成形板片。
Fl表示其中將具有透氣栽體的板片置于隨后在其上對(duì)所述板片進(jìn)行干燥的金屬格柵33上的位置。
將粗略成形的板片傳送到由標(biāo)號(hào)34整體表示的干燥箱內(nèi)(位置G)，并在合適的溫度下保持幾小時(shí)，以消除存在的水和獲得對(duì)隨后的處理操作而言足夠的機(jī)械強(qiáng)度。
如已在上文所述，該結(jié)果也是有可能的，因?yàn)槭褂昧司哂休^大粘著性/粘合性的有機(jī)粘合劑，從而使混合物的組分和因此粗略成形的板片更容易彼此粘結(jié)。
離開(kāi)干燥箱后，使具有透氣栽體和干'm片的格柵33進(jìn)入位置I，其中通過(guò)吸力撿拾裝置36(為在機(jī)加工板片狀材料過(guò)程中用于處理和移動(dòng)其的常用類型)對(duì)其進(jìn)行作用。該撿拾裝置從載體上移動(dòng)干燥的板片，然后將其轉(zhuǎn)移到千燥箱38內(nèi)。
設(shè)想在燒制箱下游有冷卻工段，然后從冷卻工段將所述板片傳到表面才7L加工和精加工生產(chǎn)線。
用上述方法制備的板片最終具有約2.4kg/dm3的密度和約400kg/cm2的彎曲強(qiáng)度。
為證明上述事實(shí)，制備了兩種板片，所述板片用具有以下體積組成的混合物制備
"粘合劑 20%
'填料(高嶺石和長(zhǎng)石的混合物) 30%
"晶粒尺寸為0.1-1.2mm的陶資砂 50%在第一種板片中，使用36波美的硅酸鈉水溶液，而在第二種板片中，將包含70%硅溶膠和30%在水溶液中的聚乙烯醇的混合物用作粘合劑。壓實(shí)后在90。C下干燥所述兩種板片第一種板片在36小時(shí)達(dá)到干燥的狀態(tài)，而第二種板片在24小時(shí)達(dá)到干燥的狀態(tài)。
然后在1，200。C下燒制所述兩種板片。燒制后，第一種板片在表面上具有突起，而第二種板片則具有極佳的平整和光滑的表面。
權(quán)利要求
1.一種制備陶瓷材料板片的方法，其包括制備包含晶粒尺寸小于2mm，優(yōu)選小于1.2mm的陶瓷砂、粘合劑和所謂填料即混有粘土和/或高嶺石的選自長(zhǎng)石、霞石、正長(zhǎng)巖的礦物粉末的初始混合物，所述粉末在燒制后形成連續(xù)的陶瓷基質(zhì)，將初始混合物沉積在臨時(shí)載體上以通過(guò)真空振動(dòng)壓縮進(jìn)行壓實(shí)步驟，干燥和燒制，所述方法的特征在于所述粘合劑由稱作硅溶膠的膠體二氧化硅的水分散體組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，特征在于使有機(jī)粘合劑與所述珪溶膠混合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，特征在于所述有機(jī)粘合劑以總體積的20-60%的百分?jǐn)?shù)存在于混合物中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，特征在于所述有機(jī)粘合劑選自聚乙烯醇、水溶性纖維素或糖的水溶液。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，特征在于將所述初始混合物沉積在多孔材料板上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，特征在于所述多孔材料是紙或紙板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，特征在于所述多孔材料在與混合物接觸的側(cè)面上覆蓋有保護(hù)性耐火層或釉底料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，特征在于所述臨時(shí)載體不能伸展、氣體和蒸氣可透過(guò)以及能夠與支承于其上的材料一起轉(zhuǎn)移。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，特征在于進(jìn)而將所述多孔材料板置于所述不能伸展以及氣體和蒸氣可透過(guò)的載體上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，特征在于在沉積初始混合物層之后，將第二多孔材料板置于其上表面上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的方法，特征在于所述第二多孔材料板是紙或紙板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，特征在于所述第二多孔材料板在與混合物接觸的側(cè)面上覆蓋有保護(hù)性耐火層。
全文摘要
在制備陶瓷材料板片的方法中使用由稱作硅溶膠的膠體二氧化硅的水分散體組成的粘合劑，所述方法包括制備包含晶粒尺寸小于2mm，優(yōu)選小于1.2mm的陶瓷砂、粘合劑和所謂填料即混有粘土和/或高嶺石的選自長(zhǎng)石、霞石、正長(zhǎng)巖的礦物粉末的初始混合物，所述粉末在燒制后形成連續(xù)的陶瓷基質(zhì)，將初始混合物沉積在臨時(shí)載體上以通過(guò)真空振動(dòng)壓縮進(jìn)行壓實(shí)步驟，干燥和燒制。
文檔編號(hào)C04B35/63GK101646636SQ200880010307
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2008年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者盧卡·通切利 申請(qǐng)人:盧卡·通切利