專(zhuān)利名稱(chēng):泡沫陶瓷體及其制造方法
本發(fā)明涉及一種含有至少90%(重量)陶瓷的泡沫陶瓷體，這種陶瓷是由Si O2、Al2O3、堿金屬氧化物和Ca O組成，以及這種泡沫陶瓷體的制造方法。泡沫陶瓷體適合于用作建筑材料，如外墻護(hù)墻板。
已經(jīng)知道，泡沫陶瓷體具有一些適合于用作建筑材料的特性，例如重量輕、絕熱性好以及耐久性高。然而，到目前為止沒(méi)有開(kāi)發(fā)出一種能夠在工業(yè)上可實(shí)際應(yīng)用的泡沫陶瓷體的制造技術(shù)。
為了使泡沫陶瓷體具有防火或耐火建筑材料的功效，它們必須滿(mǎn)足某些必要條件。第一，它們?cè)贘IS A1302-1975和JIS A1304-1975所規(guī)定的防火和耐火試驗(yàn)中，必須耐受800℃(最好是900℃)的溫度。第二，為了實(shí)際應(yīng)用的目的，它們必須能夠被制成大尺寸的平板。最理想的是在如不銹鋼這樣的耐熱金屬的平板上或金屬絲上，或在模型中，通過(guò)加熱發(fā)泡來(lái)制造這種大尺寸的陶瓷泡沫板。考慮到金屬材料的耐熱性，加熱發(fā)泡的溫度不應(yīng)該超過(guò)1100℃，最好不超過(guò)1000℃。第三為了商品化，它們應(yīng)該是能夠被連續(xù)地生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一步，最好是，即使當(dāng)熱發(fā)泡的板很快冷卻，其表面部分和內(nèi)部的溫差也不會(huì)引起裂縫。
本發(fā)明者分析和研究了傳統(tǒng)的泡沫陶瓷體，但是尋不到能滿(mǎn)足上述必要條件的陶瓷體。
例如，從采用不同量發(fā)泡劑的火山玻璃狀物制備的多層結(jié)構(gòu)的泡沫無(wú)機(jī)體(日本公開(kāi)專(zhuān)利第22010/1977號(hào))和由爐渣以及含有硅酸物質(zhì)的混合物組成的無(wú)機(jī)材料(日本公開(kāi)專(zhuān)利第65716/1979號(hào))均需要1100～1300℃的加熱發(fā)泡溫度，然而這一范圍的溫度超出了上述第二個(gè)要求所述之范圍。
由日本鹿兒島縣的“火山灰和浮石”(“Shirasu)、爐渣和水玻璃的混合物所組成一種無(wú)機(jī)材料(日本公開(kāi)專(zhuān)利第35730/1978號(hào))含有大量的水玻璃，因此它的加熱發(fā)泡溫度可降低到約1000℃。然而，由于鈉滲到靠近材料的表面，因此表面部份的泡沫就會(huì)變大，而內(nèi)部的泡沫是小的。于是就不可能得到一種均勻的泡沫狀產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是提供一種在800～1100℃的加熱發(fā)泡溫度下制備的泡沫陶瓷體及其制造方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種含有均勻分布的晶胞、并具有優(yōu)異機(jī)械強(qiáng)度的泡沫陶瓷體及其制造方法。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是要提供一種大平板形式的泡沫陶瓷體及其制造方法。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是要提供一種即使當(dāng)加熱發(fā)泡后的冷卻是比較快時(shí)也不會(huì)斷裂、翹曲和破碎的泡沫陶瓷體及其制造方法。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是要提供一種能以低成本在工業(yè)上進(jìn)行制造的泡沫陶瓷體及其制造方法。
本發(fā)明的泡沫陶瓷體至少含有90%(重量)的陶瓷，該陶瓷是由60～80%(重量)的Si O2、5～15%(重量)的Al2O3、8～14%(重量)的堿金屬氧化物和1～10%(重量)的Ca O組成的。
首先，本發(fā)明的方法包括把100份(按重量計(jì))的由75～90%(重量)的火山噴發(fā)物、5～15%(重量)的堿金屬氧化物和2～10(重量)的Ca O化合物組成的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合，并把該混合物加熱到800～1100℃的溫度。
第二，本發(fā)明的方法包括把100份(按重量計(jì))的由40～80%(重量)的火山噴發(fā)物、5～15%(重量)的堿金屬氧化物、2～10(重量)的Ca O和1～40%(重量)的硅砂所組成的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合，并把該混合物加熱到800～1100%的溫度。
第三，本發(fā)明的方法包括把100份(按重量計(jì))的由40～80%(重量)的火山噴發(fā)物、1～10%(重量)的堿金屬氧化物、1～50%(重量)的玻璃組成的粉狀混合物與0.1～1(份重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合，并把該混合物加熱到800～1100℃的溫度。
以下，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
在本發(fā)明所使用的陶瓷中，Si O2的量為60～80%(重量)，最好是64～75%(重量)。如果它超出80%(重量)，所需的發(fā)泡溫度超過(guò)1100℃，那么，作為本發(fā)明目的之一的大平板的制造就會(huì)發(fā)生因難。假如Si O2的量少于60(重量)，那么陶瓷的熱膨脹系數(shù)就會(huì)變高，就會(huì)因產(chǎn)品表面和內(nèi)部之間的溫度差而在加熱發(fā)泡后產(chǎn)品的冷卻過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂等現(xiàn)象。
陶瓷體中Al2O3的量為5～15%(重量)，最好是7～14%，如果它超過(guò)15%(重量)，那么Si O2的含量就會(huì)相應(yīng)地減少，于是就會(huì)出現(xiàn)以上所述的麻煩。假如它少于5%(重量)，那就有必要增加堿金屬氧化物的含量，然而這容易在冷卻時(shí)引起開(kāi)裂。
Ca O的量為1～10%(重量)，最好是2～7%(重量)。如果它超過(guò)10%(重量)，那么加熱發(fā)泡的溫度就會(huì)變高，因而所獲得的泡沫陶瓷體就會(huì)有硬而脆的表面。例如它少于1%(重量)，那么，加熱發(fā)泡溫度就會(huì)變高，因而就不能獲得高質(zhì)量的泡沫陶瓷體。
陶瓷中的堿金屬氧化物的量為8～14%(重量)，最好是10～13%(重量)。如果它超過(guò)14%(重量)，那么在泡沫陶瓷體的冷卻過(guò)程中，就容易產(chǎn)生開(kāi)裂。假如它少于8%(重量)，那么，發(fā)泡溫度就會(huì)變高，而這是我們所不希望的。
Al2O3、Si O2和Cao的量是采用JIS R2212-1955的方法通過(guò)對(duì)泡沫陶瓷體中的鋁、硅和鈣進(jìn)行分析后所得到的值。
本發(fā)明中所使用的陶瓷可能進(jìn)一步含有作為其他組份的Mg、Fe、Ti和Mn的化合物，其含量最多為10%(重量)，它們是以化合物形式存在于火山噴發(fā)物、硅砂、玻璃和堿金屬氧化物之中。
按照制造本發(fā)明的泡沫陶瓷體的第一個(gè)工藝，將由火山噴發(fā)物、堿金屬氧化物和Ca O化合物所組成的粉狀混合物與一種發(fā)泡劑均勻地混合，然后將混合物加熱至800～1100℃。在這一過(guò)程中，火山噴發(fā)物中的Si O2的含量應(yīng)該至少為65%(重量)。如果它多于65%(重量)，那么就不可能獲得適用于建筑材料的優(yōu)異的機(jī)械性能。火山噴發(fā)物的例子有例如“硬化石”(“Koukaseki”)這類(lèi)產(chǎn)于日本新島的流紋巖(liparite)、流紋巖(rhyolite)，還有花崗巖、石英粗面巖以及“火山灰和浮石”(Shirasu)。
制造本發(fā)明泡沫陶瓷體的第二個(gè)工藝包括把由火山噴發(fā)物、堿金屬氧化物和硅砂組成的粉狀混合物與發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合，并把該混合物加熱到800～1100℃之溫度。在該工藝中，火山噴發(fā)物中Si O2的含量應(yīng)不大于70%(重量)。由于硅砂至少含有90%的Si O2，因此火山噴發(fā)物中Si O2的含量最好不多于70%(重量)，這樣就便于把泡沫陶瓷的組成調(diào)整到特定的范圍。由于硅砂的應(yīng)用，就使得可能采用Si O2含量低的火山噴發(fā)物，因此，能被投入使用的火山噴發(fā)物的范圍就變寬了。理想的火山噴發(fā)物的例子有閃長(zhǎng)巖、輝長(zhǎng)巖、安山巖和玄武巖。
制造本發(fā)明泡沫陶瓷體的第三個(gè)工藝包括由火山噴發(fā)物、堿金屬氧化物和玻璃所組成的粉狀混合物與發(fā)泡劑進(jìn)行均勻混合，然后把混合物加熱到800～1100℃之溫度。在該工藝中，火山噴發(fā)物中Si O2的含量至少應(yīng)為50%(重量)。Si O2含量低的那些火山噴發(fā)物如輝長(zhǎng)巖和玄武巖是不適合的，但是可使用更大范圍的其他種類(lèi)的火山噴發(fā)物。玻璃具有減少所使用的堿金屬氧化物的含量的優(yōu)點(diǎn)，并有可能低成本地制造泡沫陶瓷體，因?yàn)樗撬偤蠳a2O和Ca O。
本發(fā)明中可使用的堿金屬氧化物的例子有氧化鈉;氫氧化鈉，碳酸鈉和含有Na2O組份的水玻璃;碳酸鉀和含有K2O組份的氫氧化鉀。這些堿金屬化合物可被單獨(dú)使用或結(jié)合著使用。
本發(fā)明中能被使用的Ca O化合物的例子包括氧化鈣;氫氧化碳，碳酸鈣和含有Ca O組份的草酸鈣;以及例如石灰石、石灰和消石灰諸類(lèi)的自然物質(zhì)。
在本發(fā)明中，可以加入不超過(guò)15%(最好是1～10%)(重量)的一種粘土，但是粘土和火山噴發(fā)物的總重量不應(yīng)超過(guò)以上所規(guī)定火山噴發(fā)物數(shù)量的上限。粘土的加入增加了該混合物的熔融粘度，并有利于制造出具有良好精細(xì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)的泡沫陶瓷體。如果粘土的量超過(guò)了15%(重量)，那么所需的加熱發(fā)泡溫度就會(huì)上升，而加熱發(fā)泡后的產(chǎn)品就會(huì)有很大的收縮性。粘土的例子有膨潤(rùn)土、石膏粉、飄塵和高嶺土。它們即可被單獨(dú)使用，也可被結(jié)合著使用。
也可以按至多7%(最好是1～7%)(重量)的量加入B2O3化合物。B2O3化合物和堿金屬氧化物的總量不應(yīng)超過(guò)以上所規(guī)定的堿金屬氧化量的上限。這種B2O3化合物用來(lái)減小泡沫陶瓷體的多孔狀尺寸，并使得泡沫陶瓷體破碎，這是因?yàn)锽2O3化合物的熱膨脹系數(shù)沒(méi)有象堿金屬氧化物那么高。如果B2O3化合物的量過(guò)高，那么泡沫陶瓷體的多孔狀尺寸就會(huì)變大，因而它的機(jī)械強(qiáng)度就減弱了。假如它的量過(guò)低，那么它就不能充分顯示出減小泡沫體蜂窩狀尺寸的作用。B2O3化合物的例子包括氧化硼、硼酸以及硼酸鹽如硼硼酸鈉。象硼砂、鈉硼石和硬硼酸鈣石諸類(lèi)自然的物質(zhì)，也是有效的。
磷酸鈣也可按不超過(guò)5%(最好是0.5～5%)(重量)的量被加入到本發(fā)明的泡沫陶瓷體中去。磷酸鈣和Ca O化合物的總量不應(yīng)超過(guò)以上所規(guī)定的Ca O化合物量的上限。磷酸鈣起著減少泡沫陶瓷體的蜂窩狀尺寸和增加它的機(jī)械強(qiáng)度的作用。如果磷酸鈣的量過(guò)多，那就難以獲得具有高膨脹率的泡沫陶瓷體，同時(shí)它的機(jī)械強(qiáng)度就降低。假如它的量太少，那么磷酸鈣就不會(huì)充分顯示出一種能減小泡沫陶瓷體蜂窩狀尺寸的作用。本發(fā)明中所使用的磷酸鈣最好是一種中性鹽。如果用的是一種酸性鹽，那就難以獲得具有精細(xì)蜂窩狀尺寸和高機(jī)械強(qiáng)度的泡沫陶瓷體。
也有可能按至多不超過(guò)5%(最好是2～5%)(重量)的量把滑石加入到本發(fā)明的泡沫陶瓷體中去?；虲a O化合物的總量不應(yīng)超過(guò)以上所規(guī)定的Ca O化合物量的上限?；笃渌鸆a O化合物一樣起著降低熔融陶瓷的熔點(diǎn)的作用，并使獲得的泡沫陶瓷體與使用Ca O化合物時(shí)的情況相比，具有更低的硬度和不易破碎。
在本發(fā)明的各種方法中，把100份(重量計(jì))包含火山噴發(fā)物、堿金屬氧化物等等的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))(最好是0.1～0.6份(重量計(jì)))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合。發(fā)泡劑的量越少，則所得的膨脹率也就更低。如果發(fā)泡劑的量少于0.1份(重量計(jì))，那么所形成的泡沫體就不適合用作建筑材料了。數(shù)量大于1份(重量計(jì))將不產(chǎn)生較大的作用，而只是增加了生產(chǎn)成本。發(fā)泡劑的例子包括碳化硅、四氮化三硅、一氮化硼、炭黑、碳酸鹽如碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂和白云石。
火山噴發(fā)物、堿金屬氧化物、Ca O化合物、玻璃、硅砂、粘土、B2O3化合物、磷酸鈣、滑石、發(fā)泡劑以及其他組份最好是以粉末(最好是200篩目以下的尺寸)的形式被使用。
含有火山噴發(fā)物和其他組份的起始陶瓷化合物可以以粉末狀態(tài)接受加熱發(fā)泡。假如需要的話(huà)，可在加熱發(fā)泡之前，采用成粒機(jī)把該混合物軋碎或碾壓成所需的形狀。
本發(fā)明的方法中所采用的加熱發(fā)泡溫度為800～1100℃，最好是900～1000℃。
Na2O化合物和Ca O化合物的加入可降低起始陶瓷混合物所需的加熱發(fā)泡溫度。這些化合物一起起著降低作為主要組份的火山噴發(fā)物熔融溫度和軟化溫度之作用。只有當(dāng)其組份為以上所規(guī)定時(shí)，該起始混合物才在800～1100℃的溫度被熔融和發(fā)泡。如果Na2O化合物的比例過(guò)大，那么所得的泡沫陶瓷體就會(huì)有大的蜂窩狀尺寸，并且會(huì)在加熱發(fā)泡后的冷卻過(guò)程中出現(xiàn)開(kāi)裂。假如Na2O化合物的比例過(guò)小，那么就難以降低起始混合物的熔融溫度和軟化溫度。單單Na2O化合物并不會(huì)大大降低熔融溫度，但是把它與Ca O化合物一起使用就會(huì)協(xié)合地降低熔融溫度。如果Ca O化合物的量超過(guò)了所規(guī)定范圍，那么這種協(xié)合效應(yīng)就不會(huì)產(chǎn)生。
根據(jù)本發(fā)明，起始化合物是在電爐、轉(zhuǎn)爐、隧道式烘爐或同類(lèi)爐中接受加熱發(fā)泡的。在加熱發(fā)泡過(guò)程中，可以把金屬絲或金屬絲網(wǎng)埋入起始混合物中以便起到加強(qiáng)作用。另一種方法是把夾具埋入起始混合物。
泡沫陶瓷體可以通過(guò)下列方法連續(xù)進(jìn)行產(chǎn)生，即把粉狀、粒狀或定形顆粒形式的起始混合物施放在循形帶上通過(guò)爐子，在它通過(guò)爐子時(shí)對(duì)它施行加熱發(fā)泡，當(dāng)它仍然是易變形時(shí)采用滾筒等任意地把它壓縮模塑成合適的形狀以后讓它進(jìn)行逐步冷卻，并移出爐體。一種合適的循形帶是一組合的平衡型傳送帶，它是由相互間間隔很小的金屬絲構(gòu)成以便避免粉?；蛉廴谖锏粝聛?lái)?？蓪⒁环N氧化鋁粉末，或氫氧化鋁的粉末涂在傳送帶上以便防止熔融材料的粘附。
也有可能把處于粉狀、粒狀或定形顆粒形式的起始混合物放置在用氧化鋁粉等涂過(guò)的模子中，當(dāng)它通過(guò)隧道式烘爐時(shí)對(duì)它施行加熱發(fā)泡，當(dāng)它仍然是易變形時(shí)用壓機(jī)使它成型，然后逐漸地讓成型的產(chǎn)品冷卻。
對(duì)粉狀的起始化合物進(jìn)行均勻地混合，然后把該混合物放在加熱爐中，在800～1100℃的溫度下接受熔融和軟化，同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)該混合物獲得一個(gè)適當(dāng)?shù)恼扯葧r(shí)，發(fā)泡劑就分解，并使該混合物出現(xiàn)蜂窩狀。Na2O化合物和Ca O化合物的存在起著把混合物的熔融溫度和軟化溫度限定在上述范圍的作用，而B(niǎo)2O3化合物和酸式磷酸鈣的存在則可使泡沫產(chǎn)物具有均勻的小蜂窩狀尺寸和高的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，粘土的存在增加了熔融混合物的熔融粘度，并使泡沫產(chǎn)物具有均勻的蜂窩狀尺寸。
由于加熱發(fā)泡溫度為900～1100℃，所以本發(fā)明的泡沫陶瓷體是適合于用作防火材料或耐火材料的，而一種大的泡沫板可很容易地制造出來(lái)。再者，由于作為反應(yīng)產(chǎn)物的陶瓷的熱膨脹系數(shù)可以根據(jù)本發(fā)明被減少到最低值，所以在加熱后的冷卻過(guò)程中就不會(huì)出現(xiàn)因表面部分和內(nèi)部的溫度所致的開(kāi)裂現(xiàn)象。本發(fā)明能使工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)得以實(shí)現(xiàn)而不需高效能的加熱爐。另外，加熱和冷卻的時(shí)間縮短了，而能源的費(fèi)用減少了。生產(chǎn)效率增加了，從而生產(chǎn)成本也降低。由于該泡沫陶瓷體具有小的均勻的蜂窩狀尺寸，因而它也具有高的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明所生產(chǎn)的泡沫陶瓷體可以平板的形式被使用，例如作為外墻護(hù)墻板的建筑材料、屋頂材料或地板材料，或者以在模子中壓制的制品形成被使用，例如屋頂瓦片。瓦片和籬笆材料。
以下的實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明。
在以下的實(shí)施例中，抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度是根據(jù)JIS R5201-1981中所描述的方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。
實(shí)施例1采用球形碾磨機(jī)把“硬化石”(“Koukaseki)碾碎從形成具有300篩目尺寸“硬化石”(“Koukaseki)細(xì)粉末。所形成的細(xì)粉末(77公斤)、10公斤的蘇打灰粉末、3公斤的消石灰粉末、10公斤的膨潤(rùn)土粉末和300公斤的碳化硅粉末放在交叉旋轉(zhuǎn)式粉末混合器中進(jìn)行均勻的混合。
水中的氧化鋁粉末的分散體涂敷在不銹鋼平板(2米長(zhǎng)，1.2米寬，2毫米厚)的表面上，然后干燥以形成一個(gè)氧化鋁涂層。上述的混合物被均勻地施加在平板的氧化鋁涂層上，厚度為5厘米。該不銹鋼平板放置在爐中，并在1小時(shí)內(nèi)被加熱到970℃。然后，該混合物開(kāi)始熔融并發(fā)泡。它在970℃維持達(dá)5分鐘，然后，在大約3小時(shí)內(nèi)，被冷卻至200℃，從而就獲得一種形成均勻蜂窩狀的泡沫陶瓷體，它是綠白色的，其厚度為大約55毫米，比重為0.7。
把該陶瓷體切開(kāi)并對(duì)切開(kāi)部分進(jìn)行觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)它含有幾乎是分布均勻的其最大尺寸為1.5毫米的晶胞。
實(shí)施例278公斤的顆粒尺寸在250篩目以下的“硬化石”(“konkaseki”)的細(xì)粉末、7公斤的石灰石粉末，3公斤的高嶺土粉未和250克碳化硅粉末按實(shí)施例1所述的那樣被混合。然后該混合物施加到由不銹鋼絲構(gòu)成的并被涂上氫氧化鋁的組合型平衡式循形帶上，達(dá)2厘米厚。該循形帶在最高溫度為950℃的條件下通過(guò)一個(gè)爐子。當(dāng)該最高溫基本上達(dá)到時(shí)，該混合物就開(kāi)始發(fā)泡。然后，當(dāng)它仍然處在柔軟狀態(tài)時(shí)，通過(guò)滾筒把發(fā)泡了的熔融混合物模塑成平板。此后，讓該平板逐步地冷卻。該混合物通過(guò)加熱爐所需的總的時(shí)間大約為2小時(shí)。
所獲得的泡沫陶瓷體其比重為大約0.6，顏色呈淡綠色，當(dāng)檢查其切開(kāi)部分時(shí)發(fā)現(xiàn)它含有均勻分布的其直徑為大約1毫米晶胞。
實(shí)施例3將870克顆粒尺寸在300篩目以下的“火山灰和浮石”(“Shirasu”)細(xì)粉末、100克的蘇打灰粉末、30克的消石灰粉末、3克的碳化硅粉末和50克的水進(jìn)行均勻地混合。然后采用壓機(jī)把該混合物模壓成瓦片。然后，讓瓦片充分干燥，并被放置在不銹鋼模子中，該模子為瓦片形狀，但略大于上述瓦片，模子的內(nèi)表面還涂有氧化鋁粉末。該模子在加熱爐中于900℃的溫度下受到加熱達(dá)10分鐘，從而使該瓦片產(chǎn)物熔融并形成蜂窩狀。此后馬上通過(guò)瓦片形狀的平板對(duì)它進(jìn)行壓制，并逐漸冷卻。最后泡沫陶瓷體從模子出來(lái)。這是一種綠白色的類(lèi)似瓦片的產(chǎn)品，其比重為0.45，當(dāng)觀察其切開(kāi)部分時(shí)發(fā)現(xiàn)它含有均勻分布的其最大尺寸為1.5毫米的晶胞。
實(shí)施例4對(duì)870克其顆粒尺寸在300篩目以下的“火山灰和浮石”(“Shirasu”)、100的蘇打灰粉末、30克的消石灰、4克的磷化硅粉末和50克的水按照與實(shí)施例3相同的方法進(jìn)行加工，不同的只是把加熱溫度改成950℃。于是就獲得了一種類(lèi)似瓦片的產(chǎn)品，其顏色為奶油色，比重為0.45，當(dāng)觀察其切開(kāi)部分時(shí)，發(fā)現(xiàn)它含有分布均勻的其最大直徑為1.5毫米的晶胞。
實(shí)施例5把83份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的“硬化石”(“Koukaseki)的粉末、9份(按重量計(jì))的蘇打灰、5(份按重量計(jì))的消石灰，3份(按重量計(jì))的鈉硼解石和0.25份(按重量計(jì))碳化硅進(jìn)行基本上均勻的混合。然后該混合物被放置在電爐中，在大約30分鐘內(nèi)，被加熱到970℃，并在970℃的溫度下維持10小時(shí)。然后在2小時(shí)之內(nèi)，被冷卻至200℃，并移出電爐。
所生成的泡沫陶瓷體，其比重為0.65，抗彎強(qiáng)度為40公斤/厘米2，抗壓強(qiáng)度為110公斤/厘米2。
最后，把該泡沫陶瓷體切開(kāi)，并對(duì)切開(kāi)部分進(jìn)行觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中均勻地分布著其直徑為大約2毫米的晶胞。
實(shí)施例688份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在250目以下的“火山灰和浮石”(“Shirasu”)、81份(按重量計(jì))的蘇打灰、21份(按重量計(jì))的消石灰、2份(按重量計(jì))的硬硼酸鈣石和0.35份(按重量計(jì))的氮化硅受到均勻的混合，然后再向100份(重量計(jì))的所生成的混合物中添加20份(重量計(jì))的水。接著對(duì)該混合料進(jìn)行充分的捏合，然后通過(guò)擠壓造粒機(jī)制成其直徑為大約1毫米的顆粒。此后對(duì)顆粒劑進(jìn)行充分地干燥。再把這些粒劑放置在爐中，并加熱到970℃，從而獲得比重為0.4、抗彎強(qiáng)度為23公斤/厘米2和抗壓強(qiáng)度為60公斤/厘米2的泡沫陶瓷體。最后，把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察其切開(kāi)部分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)它含有均勻地分布在其中的直徑為大約2.5毫米的晶胞。
實(shí)施例784份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300目以下的“硬化石”(“Koukaseki”)的粉末、10份(重量計(jì))的蘇打灰、4份(按重量計(jì))的消石灰、2份(按重量計(jì))的磷酸鈣和0.25份(按重量計(jì))的碳化硅受到基本上均勻的混合。然后，把粉狀混合物以幾乎均勻的厚度施放在通過(guò)加熱爐的循形帶上。當(dāng)它通過(guò)加熱爐時(shí)，被加熱至960℃從而形成蜂窩狀。然后對(duì)它逐步冷卻從而獲得其比重為0.6、抗彎強(qiáng)度為40公斤/厘米2、抗壓強(qiáng)度力100公斤/厘米2的泡沫陶瓷體。最后，把泡沫陶瓷體切開(kāi)，并觀察該切開(kāi)部分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)它含有均勻分布在其中的直徑為大約1毫米的晶胞。
實(shí)施例8把72份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在250篩目以下的“Koukaseki”、14份(按重量計(jì))的蘇打灰、7份(按重量計(jì))的石灰石、5份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土、2份(按重量計(jì))的磷酸鈣和0.25份(按重量計(jì))的碳化硅均勻地混合，然后與25份(按重量計(jì))的水進(jìn)行捏合。經(jīng)過(guò)捏合的混合物被模塑成平板形式，然后進(jìn)行充分地干燥。此后干燥的平板又在電爐中被加熱到1000℃，從而獲得其比重為0.55、抗彎強(qiáng)度為35公斤/厘米2、抗壓強(qiáng)度為75公斤/厘米2的泡沫陶瓷體。把該泡沫陶瓷體切開(kāi)，并觀察該切開(kāi)部分。結(jié)果發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的直徑為大約0.5毫米的晶胞。
比較例1把83份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在2500目以下的安山巖粉末、10份(按重量計(jì))的蘇打灰粉末、4份(按重量計(jì))的消石灰、3份(按重量計(jì))的磷酸鈣和0.5份(按重量計(jì))碳化硅粉末進(jìn)行基本上均勻的混合，然后與15份(按重量計(jì))的水進(jìn)行捏合。對(duì)經(jīng)過(guò)捏合的混合物施行造粒作用，并進(jìn)行充分地干燥，并以均勻的厚度施放在金屬絲網(wǎng)上。把該金屬絲網(wǎng)放置的電爐中，在30分鐘之內(nèi)，加熱到950℃又在950℃的溫度中保持30分鐘。然后這加熱發(fā)泡過(guò)的產(chǎn)品在大約2小時(shí)內(nèi)，被冷卻至200℃，并從爐中取出來(lái)。于是就獲得一種其比重為0.4的黑色泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察其切開(kāi)部分。就可發(fā)現(xiàn)它含有直徑為大約7毫米的晶胞。
所生成的陶瓷體其蜂窩狀尺寸大，外表粗糙、強(qiáng)度不均勻。
實(shí)施例980份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的“Koukaseki”粉末、11份(按重量計(jì))的蘇打灰、3份(按重量計(jì))的鈉硼解石、6份(按重量計(jì))的滑石、0.25份(按重量計(jì))的碳化硅粉末進(jìn)行基本上均勻的混合，并放入電爐中。在大約30分鐘之內(nèi)，把該混合物加熱到950℃，并在950℃的溫度中保持10分鐘。然后在大約2小時(shí)內(nèi)，把它冷卻至200℃，并從爐中取出來(lái)。從而就獲得了一種其比重為0.6的奶油色的泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察切開(kāi)部分就可發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的其最大直徑為1毫米的晶胞。
實(shí)施例1068份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的“Ko ukaseki”粉末、5份(按重量計(jì))的蘇打灰、5份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土、25份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的玻璃粉末和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅粉末進(jìn)行基本上均勻的混合。然后，該混合物被放在電爐中，在大約30分鐘內(nèi)被加熱至980℃，并在980℃的溫度中，保持10分鐘。此后，在大約2小時(shí)內(nèi)，被冷卻至200℃，然后從爐中取出來(lái)。于是就獲得了一種其比重為0.55的奶油色的泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察切開(kāi)部分，結(jié)果發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的最大直徑為2毫米的晶胞。
實(shí)施例1152份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的安山巖粉末、3份(按重量計(jì))的蘇打灰、45份(按重量計(jì))的其顆粒尺寸在300目以下的玻璃粉末和0.3份(按重量計(jì))碳化硅粉受到基本上均勻的混合。然后該混合物被放置在電爐中，在大約30分內(nèi)，被加熱至960℃并在960℃溫度中，保持大約10分鐘。接著在大約2小時(shí)，被冷卻至200℃，并從爐取出。于是就獲得了一種比重為0.65的黑色泡沫陶瓷體。切開(kāi)該陶瓷體，并觀察切開(kāi)部分，就可發(fā)現(xiàn)它含有均勻地分布著的最大直徑為3毫米的晶胞。
實(shí)施例1260份(按重量計(jì))的“火山和浮石”(“Shirasu”)粉末、5份(按重量計(jì))的蘇打灰、5份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土、35份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的玻璃粉末和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅粉末受到基本上均勻的混合。然后該混合物被放置在電爐中，并在大約30分鐘內(nèi)，被加熱至960℃，又在960℃的溫度中，保持10分鐘。此后，該經(jīng)過(guò)加熱的混合物被冷卻至200℃，并被從爐取出。于是就獲得一種比重為0.5的淺綠色泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察切開(kāi)部分，就可發(fā)現(xiàn)它含有均勻地分布著的其最大直徑為1毫米的晶胞。
比較例225份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的“火山灰和浮石”(“Shirasu”)粉末、5份(按重量計(jì))的蘇打灰粉末、5份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土粉末、70份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的玻璃粉末和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅粉末受到基本上均勻的混合。然后該混合物被放置的電爐中，并在30分鐘內(nèi)加熱至970℃，又在970℃的溫度中，保持10分鐘。然后在大約2小時(shí)內(nèi)，把它冷卻至200℃，并從爐取出。于是就獲得了一種其比重為0.53的奶油色的泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)，并觀察其切開(kāi)部分，就可發(fā)現(xiàn)它含有均勻地分布著的其最大直徑為1毫米的晶胞。但是，該泡沫陶瓷體在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生了開(kāi)裂，并且也是易脆的。
實(shí)施例1359份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的安山巖粉末、28份(按重量計(jì))的硅砂、10份(按重量計(jì))的蘇打灰、3份(按重量計(jì))的磷酸鈣和0.25份(按重量計(jì))碳化硅受到大體上均勻的混合。然后該混合物以大體上均勻的厚度被施放在通過(guò)熱爐的循形帶上，并在通過(guò)加熱爐的過(guò)程中，在970℃的溫度下被加熱20分鐘，從而形成蜂窩狀。逐步冷卻后就獲得了其比重為0.62、抗彎強(qiáng)度為38公斤/厘米2、抗壓強(qiáng)度為125公斤/厘米2的泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)并觀察切開(kāi)部分，就可發(fā)現(xiàn)均勻地分布著其直徑為0.5～1毫米的晶胞。
經(jīng)過(guò)分析，該泡沫陶瓷體含有68.0%的Si O2、11.0%的Al2O3、6.3%Ca O、10.0%的堿金屬氧化物和1.5%的P2O5，這些均為主要拼料。
實(shí)施例1445份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的安山巖、15份(按重量計(jì))的硅砂、5份(按重量計(jì))的蘇打灰、30份(按重量計(jì))的板玻璃粉末、5份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅受到基本上均勻的混合。然后與10份(按重量計(jì))的水進(jìn)行充分的捏合。接著通過(guò)擠出造粒機(jī)把經(jīng)過(guò)捏合的混合物制成顆粒，并讓它們充分地干燥。此后，這些顆粒以基本上均勻的厚度被施放在通過(guò)加熱爐的循形帶上，并在980℃的溫度下加熱20分鐘，從而使顆粒形成蜂窩狀。經(jīng)過(guò)逐步冷卻后就獲得了比重為0.53、抗彎強(qiáng)度為30公斤/厘米2和抗壓強(qiáng)度為75公斤/厘米2的泡沫陶瓷體。把該陶瓷體切開(kāi)并觀察切開(kāi)部分就可發(fā)現(xiàn)均勻且美觀地分布著的直徑為0.3～0.7毫米的晶胞。
經(jīng)分析，該泡沫陶瓷體含有作為主要拼料的70.1%的Si O2、9.3%的Al2O3、5.8%的Ca O和10.3%的堿金屬氧化物。
實(shí)施例15按照與實(shí)施例14中同樣的方法制得一種泡沫陶瓷體，所不同的是60份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在250篩目以下的“Shirasu”、15份(按重量計(jì))的硅砂、11份(按重量計(jì))的蘇打灰、5份(按重量計(jì))的石灰石和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅被用作起始物料。
所獲得的泡沫陶瓷體其比重為0.56，抗彎強(qiáng)度為33公斤/厘米2，抗壓強(qiáng)度為85公斤/厘米2。把該陶瓷體切開(kāi)并對(duì)切開(kāi)部分進(jìn)行觀察就可發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的其直徑為0.3～0.5毫米的晶胞。
經(jīng)分析，它含有作為主要拼料的71.6%的Si O2、9.2%的Al2O3、5.0%的Ca O和10.9%的堿金屬氧化物。
實(shí)施例16按照與實(shí)施例14中相同的方法制得了泡沫陶瓷體，所不同的是其顆粒尺寸在300目以下的“火山灰和浮石”(“Shirasu”)、25份(按重量計(jì))的硅砂、11份(按重量計(jì))的蘇打灰、3份(按重量計(jì))的消石灰和0.3份(按重量計(jì))的碳化硅被用作起始物料。
所獲得的泡沫陶瓷體其比重為0.58，抗彎強(qiáng)度為35公斤/厘米2，抗壓強(qiáng)度為85公斤/厘米2。把該陶瓷體切開(kāi)并觀察切開(kāi)部分就可發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的其直徑為0.3～0.5毫米的晶胞。
經(jīng)分析，它含有作為主要拼料的71.8%的Si O2、8.9%的Al2O3、4.9%的Ca O、11.1%的堿金屬氧化物和1.2%的B O、實(shí)施例17按照與實(shí)施例14中相同的方法制得了泡沫陶瓷體，所不同的是30份(按重量計(jì))其顆粒尺寸在300篩目以下的玄武巖、26份(按重量計(jì))的硅砂、9份(按重量計(jì))的蘇打灰、10份(按重量計(jì))的膨潤(rùn)土和0.2份(按重量計(jì))的硅砂被用作起始物料。
所獲得的泡沫陶瓷體其比重為0.70，抗彎強(qiáng)度為40公斤/厘米2，抗壓強(qiáng)度為140公斤/厘米2。把該陶瓷體切開(kāi)并觀察其切開(kāi)部份就可發(fā)現(xiàn)均勻地分布著的其直徑為0.4～0.7毫米的晶胞。
經(jīng)分析，它含有作為主要拼料的71.6%的Si O2、9.2%的Al2O3、5.0%的Ca O和10.9%的堿金屬氧化物。
下表1列出了前述實(shí)施例中所獲得的泡沫陶瓷體的分析值。表1還列出了這些泡沫陶瓷體的外部形態(tài)。這些外部形態(tài)是通過(guò)考慮了蜂窩狀開(kāi)裂和撓曲的均勻性之后進(jìn)行綜合評(píng)定的，并由下列等級(jí)來(lái)表示的。
◎優(yōu)異○良好△中等×差
權(quán)利要求
1.一種泡沫陶瓷體其特征是至少含有90%(重量)的陶瓷，所說(shuō)的陶瓷是由60～80%(重量)的SiO2、5～15%(重量)的Al2O3、8～14%(重量)的堿金屬氧化物和1～10%(重量)的CaO組成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的泡沫陶瓷體，其特征是陶瓷是由64～75%(重量)的Si O、7～14%(重量)的Al2O3、10～13%(重量)的堿金屬氧化物和2～7%(重量)的Ca O組成的。
3.一種制造權(quán)利要求
1所述的泡沫陶瓷體的方法，其特征包括把100份(按重量計(jì))的由75～90%(重量)的火山噴發(fā)物、5～15%(重量)的堿金屬氧化物和2～10%(重量)的Ca O化合物組成的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻的混合，并把該混合物加熱至800～1100℃之溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是火山噴發(fā)物至少含有65%(重量)的Si O2、
5.根據(jù)權(quán)利要求
3或4所述的方法，其特征是火山噴發(fā)物是火山巖和/或火山灰。
6.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是堿金屬氧化物至少是從由氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鉀和氫氧化鉀組成的一組化合物選取的一種化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是Ca O化合物是至少含有氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣中一種物質(zhì)的一種化合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求
3或7所述的方法，其特征是Ca O化合物是石灰石。
9.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是發(fā)泡劑至少是從碳化硅、四氮化三硅、一氮化硼、炭黑、碳酸鈉、碳酸鈣、碳酸鎂、白云石和玻璃水中選取的一種化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為15%(重量)的粘土，粘土和火山噴發(fā)物的總量為75～90%(重量)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是粉狀化合物還進(jìn)一步含有最多為7%(重量)的B2O3化合物，B2O3化合物和堿金屬氧化物的總量為5～15%(重量)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多達(dá)5%(重量)的磷酸鈣，磷酸鈣和Ca O化合物的總量為2～10%(重量)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為5%(重量)的滑石，滑石和Ca O化合物的總量為2～10%(重量)。
14.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是粉狀混合物具有一種200篩目以下的粒徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的方法，其特征是加熱溫度為900～1000℃。
16.一種制造權(quán)利要求
1的泡沫陶瓷體的方法，其特征包括把100份(按重量計(jì))的由40～80%(重量)的火山噴發(fā)物、5～15%(重量)的堿金屬氧化物、2～10(重量)的Ca O化合物和1～40%(重量)的硅砂組成的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻地混合，并把該混合物加熱到800～1100℃的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是火山噴發(fā)物含有不超過(guò)70%(重量)的Si O2、
18.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為15%(重量)的粘土，粘土和火山噴發(fā)物的總量為40～80%(重量)。
19.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為7%(重量)的B2O3化合物，B2O3化合物和堿金屬氧化物的總量為5～15%(重量)。
20.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為5%(重量)的磷酸鈣，磷酸鈣和Ca O化合物的總量最多為10%(重量)。
21.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為5%(重量)的滑石，滑石和Ca O化合物的總量為不超過(guò)10%(重量)。
22.根據(jù)權(quán)利要求
16所述的方法，其特征是粉狀混合物具有200篩目以下粒徑。
23.一種制造權(quán)利要求
1的泡沫陶瓷體的方法，其特征包括把100份(按重量計(jì))的由40～80%(重量)的火山噴發(fā)物、1～10%(重量)的堿金屬氧化物和1～50%(重量)的玻璃組成的粉狀混合物與0.1～1份(按重量計(jì))的發(fā)泡劑進(jìn)行均勻的混合，并把該混合物加熱到800～1100℃之溫度。
24.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征是火山噴發(fā)物至少含有50%(重量)的Si O2。
25.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為15%(重量)的粘土，粘土和火山噴發(fā)物的總量為40～80%(重量)。
26.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征是粉狀混合物還進(jìn)一步含有最多為78%(重量)的B2O3化合物，B2O3化合物和堿金屬氧化物的總量為5～15(重量)。
27.根據(jù)權(quán)利要求
23所述的方法，其特征是粉狀混合物具有200篩目以下的粒徑。
專(zhuān)利摘要
一種至少含有90％(重量)陶瓷的泡沫陶瓷體，是由60～80％(重量)的SiO
文檔編號(hào)C04B38/06GK86102146SQ86102146
公開(kāi)日1986年10月1日 申請(qǐng)日期1986年3月27日
發(fā)明者佐藤修二, 小笠原 , 忠興 申請(qǐng)人:水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan