專利名稱：陶瓷薄板及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷薄板及其生產(chǎn)方法，更具體地，本發(fā)明涉及通過生產(chǎn)含有作為主要成分的陶瓷原料的泥漿、然后通過板材成型方法把所說的泥漿成型為板狀的坯材，再煅燒該坯板，制造的一種新型的陶瓷薄板，以及這種陶瓷薄板的生產(chǎn)技術(shù)。
本發(fā)明特別涉及即使又薄又輕時(shí)，仍然具有優(yōu)良強(qiáng)度特性、抗沖擊性和尺寸精度，以及優(yōu)良的平整度的大尺寸薄板，這種薄板適用于建筑物的外墻、內(nèi)墻和地板，土木建筑的墻體材料，如隧道內(nèi)襯板，房間裝修的平板材料，包括家具、桌子、藥物試驗(yàn)臺(tái)面等，公路的信號(hào)板和藝術(shù)畫，用于停車場(chǎng)和娛樂場(chǎng)所的標(biāo)志板，本發(fā)明還涉及這種陶瓷薄板的生產(chǎn)方法。
近年來(lái)，大尺寸陶瓷板的市場(chǎng)出現(xiàn)了巨大的膨脹。大尺寸陶瓷板必須是輕質(zhì)的，以便于其加工處理，而且通常是以薄板的形式生產(chǎn)的。
但是，為了得到較輕的重量，而把陶瓷板做成薄板時(shí)，這樣的薄板必須具有足夠高的抵抗外部沖擊的強(qiáng)度特性，以及沒有翹曲和其他變形的令人滿意的尺寸精確度。
可以使用板材成型方法生產(chǎn)陶瓷薄板，在日本專利公告No.60-3038中提出了一個(gè)實(shí)例。具體地，在這種方法中，把含有作為基本組分的材料本體粉末和纖維材料的泥漿成型成板材，以制備具有要求的含水量的陶瓷板先驅(qū)體，把含有作為基本組分的釉料和纖維材料的另一種泥漿成型成具有要求含水量的釉板，然后，把兩種板放在一起，用輥壓機(jī)壓成一體，最后煅燒。
本發(fā)明的發(fā)明者已經(jīng)提出了一種生產(chǎn)多層陶瓷板的方法，即用板材成型方法把含有陶瓷原料粉、纖維材料和粘合劑的泥漿成型，生產(chǎn)薄板，再把需要數(shù)量的這種制備好的薄板層疊起來(lái)，然后施加壓力使所說的制備好的薄板成為一體，煅燒得到的層疊材料即得具有均勻組成的煅燒板(日本專利公開No.6-144914)。
但是，即使從其優(yōu)異的強(qiáng)度和沒有翹曲和其他變形的角度來(lái)看，通過這些方法得到的陶瓷板可以說相對(duì)于以前的技術(shù)有所改進(jìn)，但仍然不能完全滿足近來(lái)的工業(yè)上的需要，這可以總結(jié)如下。
近年來(lái)，除了要求陶瓷板具有更高的性能和功能性以外，還要求陶瓷板具有更寬范圍的質(zhì)量和性能以滿足該領(lǐng)域內(nèi)的更大范圍的使用。
還要求有低成本的生產(chǎn)方法以便使這些要求得到滿足。
特別重要的是薄的和輕質(zhì)的性能，但是同等重要的是獲得具有這些性能的高價(jià)值大尺寸的陶瓷板，以及獲得具有各種附加功能的附加值的大尺寸的陶瓷薄板而保持足夠的平整度且沒有翹曲和彎曲等變形。
從獲得具有高功能性的附加值的陶瓷板的觀點(diǎn)出發(fā)，僅有以前技術(shù)的板材成型方法和上述的日本專利公開No.6-144914中描述的方法是不夠的，特別是在以前的技術(shù)中還不存在獲得具有附加的特定功能的陶瓷薄板的技術(shù)概念。
本發(fā)明的目的是提供一種甚至在既薄又輕時(shí)仍具有優(yōu)良的強(qiáng)度特性、抗沖擊性和尺寸精度、同時(shí)具有優(yōu)異的平整度的大尺寸陶瓷薄板，提供用在建筑物的外墻、內(nèi)墻和地板、土木工程的墻體材料，如隧道的內(nèi)鑲板、房間裝修的平板材料，包括家具、桌子、藥物試驗(yàn)臺(tái)面等、用于公路的信號(hào)板材料和用在停車場(chǎng)和娛樂場(chǎng)所的標(biāo)志板的適用性，以及提供其生產(chǎn)方法。
為取得上述目的而設(shè)計(jì)的本發(fā)明的陶瓷薄板，特點(diǎn)在于它是由多層的煅燒板組成的陶瓷板，至少具有3層結(jié)構(gòu)，包括作為主要組分的一種陶瓷材料，所說的陶瓷板的吸水率為0.5～10％，縱向彎曲強(qiáng)度為350kg/cm2或350kg/cm2以上，橫向彎曲強(qiáng)度為350kg/cm2或350kg/cm2以上，層狀結(jié)構(gòu)的大多數(shù)層具有0.05～3mm的層厚并具有明顯不同的陶瓷材料組成，多層結(jié)構(gòu)的相鄰層的熱膨脹系數(shù)的差值小于2×10-6/℃。
用于生產(chǎn)本發(fā)明的陶瓷薄板的方法是特點(diǎn)在于由以下的(a)～(d)的4個(gè)步驟構(gòu)成的一種陶瓷薄板生產(chǎn)方法(a)把陶瓷原料、纖維材料和玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不超過10℃的熱塑性有機(jī)物混合在一起，至少制備兩種泥漿以便在下述的步驟(d)得到的陶瓷板內(nèi)形成多層結(jié)構(gòu)，所說的泥漿具有明顯不同的陶瓷材料組成，其熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃，(b)用板材成型方法把上面的步驟(a)獲得的每一種泥漿成型為坯板，(c)層疊在步驟(b)獲得的多種坯板以便制成壓成一體的至少3層的多層結(jié)構(gòu)，(d)煅燒在步驟(c)中獲得的壓成一體的多層結(jié)構(gòu)，制得陶瓷板。
由于具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的陶瓷薄板由具有明顯不同的陶瓷材料組成并且熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃的不同坯板的多層結(jié)構(gòu)組成，因此提供了一種效果，即外部應(yīng)力被吸收并分散在煅燒板的界面上，從而改進(jìn)了抗沖擊性。
同時(shí)，由于在生產(chǎn)過程中，在層疊了必要數(shù)量的坯板后煅燒該層疊材料，這些層疊的平板煅燒后的熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃，并且具有明顯不同的組成，可以改變組成來(lái)調(diào)整每個(gè)坯板在煅燒過程中每層之間的熱收縮的程度，可以控制煅燒后在每個(gè)煅燒板中產(chǎn)生的應(yīng)力，因此作為整體的陶瓷薄板的彎曲強(qiáng)度可以增大，同時(shí)減小翹曲和其他變形。
此外，由于每個(gè)坯板的泥漿中含有玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)為10℃或10℃以下的有機(jī)物，在煅燒之前得到的坯板是可以彎曲的，因此在層疊過程中，坯板具有良好的相互粘合性能(壓縮成整體的性能)。
另外，在根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)陶瓷薄板的方法中，為了滿足各種更廣泛的需要，所用的坯板的多層結(jié)構(gòu)可以按要求改進(jìn)，以便獲得不同的特性和結(jié)構(gòu)。
通過向表面層添加著色劑或在表面層上做成特定的圖案，也可以提供任何要求的設(shè)計(jì)效果。
本發(fā)明的陶瓷薄板適用于較寬范圍的用途，包括建筑物的外墻、內(nèi)墻和地板，土木工程的墻體材料，如隧道內(nèi)襯板，房間裝修的平板材料，包括家具、桌子、藥物試驗(yàn)臺(tái)面等，公路的信號(hào)板材料，用于停車場(chǎng)和娛樂場(chǎng)所的標(biāo)志板，它特別適合于這些用途，因?yàn)槠浔砻媸侵旅軋?jiān)硬的，因此可以抵抗吸水和損壞，而且由于其具有高強(qiáng)度和耐霜性，因此具有良好的耐熱性和耐化學(xué)侵蝕性，由于其即使在大尺寸時(shí)仍然薄而輕，所有具有良好的可操縱性、可處理性和可加工性；同時(shí)它還具有優(yōu)異的平整度和光滑度而沒有翹曲或其他變形，因此適合于印刷和涂刷，而其背面具有優(yōu)良的粘合性，使這種復(fù)合材料容易與其他材料一起使用。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的陶瓷薄板及其生產(chǎn)方法。
具體地，根據(jù)本發(fā)明的陶瓷薄板可根據(jù)以下方法來(lái)制備通過層疊至少3層用后面描述的方式把泥漿成型為平板而制備的坯板，通過對(duì)層疊材料施加壓力把坯板接觸結(jié)合在一起使其整體化，然后煅燒整個(gè)層疊材料，導(dǎo)致每個(gè)坯板的煅燒，并除去有機(jī)物，從而把所說的層疊材料轉(zhuǎn)變成為基本由陶瓷材料構(gòu)成的煅燒板。
這里，一旦經(jīng)過煅燒，得到煅燒板，層疊的坯板中至少有2層的熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃，并且有明顯不同的組成，具體地，其形成可以包括調(diào)整漿料組成以及作為漿料的主要成分的陶瓷材料的類型和顆粒分布。
因此，本發(fā)明的陶瓷薄板具有由至少3層煅燒板組成的結(jié)構(gòu)。
同時(shí)，在3層或更多的層中，至少有兩層煅燒板具有不同的熱膨脹系數(shù)。
此外，通過合適地結(jié)合具有不同吸水率、軟化溫度和其他特性的層，有可能獲得各種不同的要求特性的陶瓷薄板。
換句話說，本發(fā)明的陶瓷薄板的特點(diǎn)在于它是由多層的煅燒板制成的陶瓷板，至少具有3層結(jié)構(gòu)，包括作為主要組分的一種陶瓷材料，所說的陶瓷板的吸水率為0.5～10％，縱向彎曲強(qiáng)度為350kg/cm2或350kg/cm2以上，橫向彎曲強(qiáng)度為350kg/cm2或350kg/cm2以上，層狀結(jié)構(gòu)的大多數(shù)層具有0.05～3mm的層厚并具有明顯不同的陶瓷材料組成，多層結(jié)構(gòu)的相鄰層的熱膨脹系數(shù)的差值小于2×10-6/℃。
而且，作為根據(jù)本發(fā)明的陶瓷薄板的優(yōu)選的形式，整個(gè)厚度是2～10mm，調(diào)整該陶瓷板的前面和背面的吸水率到不同的程度，調(diào)整該陶瓷板的前面和背面的軟化溫度到不同的溫度，著色劑也可以與表面層結(jié)合以提供附加的功能和裝飾效果。
此外，生產(chǎn)本發(fā)明的陶瓷薄板的方法是特點(diǎn)在于，包括以下的4個(gè)步驟(a)把陶瓷原料、纖維材料和玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不超過10℃的熱塑性有機(jī)物混合在一起，至少制備兩種不同類型的泥漿以便在下述的步驟(d)得到的陶瓷板內(nèi)形成多層結(jié)構(gòu)，所說的泥漿具有明顯不同的陶瓷材料組成，其熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃，(b)用板材成型方法把上面的步驟(a)獲得的每一種泥漿成型為坯板，(c)層疊在步驟(b)獲得的多種坯板以制成壓成一體的至少3層的多層結(jié)構(gòu)，(d)煅燒在步驟(c)中獲得的壓成一體的多層結(jié)構(gòu)，制得陶瓷板。
根據(jù)本發(fā)明的上述方法，優(yōu)選的是壓成一體的多層結(jié)構(gòu)的至少2層具有不同的燒結(jié)最高溫度，這樣可以通過在兩個(gè)燒結(jié)最高溫度之間的范圍內(nèi)合適地調(diào)整煅燒溫度，來(lái)按要求調(diào)整多層結(jié)構(gòu)的吸水率、強(qiáng)度和密度等特性，以獲得具有總的要求特性的陶瓷板。
優(yōu)選的是，選擇至少2層坯板使其在煅燒成煅燒板時(shí)，具有小于2×10-6/℃的熱膨脹系數(shù)差，同時(shí)具有明顯不同的組成，優(yōu)選的是把熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃的這2層相鄰地進(jìn)行層疊。
象下面將詳細(xì)描述的那樣，可以通過調(diào)整漿料組成及作為泥漿主要成分的陶瓷材料的類型和顆粒分布制備所說的平板。
在本發(fā)明的陶瓷薄板的生產(chǎn)中的煅燒過程中，層疊的坯板產(chǎn)生收縮，其煅燒收縮率取決于組成和煅燒條件，還取決于煅燒和冷卻的完成，每一層按照其相對(duì)的熱膨脹系數(shù)值進(jìn)行收縮。這里，大的熱膨脹系數(shù)通常對(duì)應(yīng)于大的收縮，一般來(lái)說，雖然煅燒收縮率有百分之幾或更多，但是在冷卻過程中的收縮率小到1％或更小。
但是，由于在煅燒過程中的最高溫度下，每一層坯板都有流動(dòng)性，即使在煅燒收縮率上有微小的差異，在所說的煅燒板之間的界面上幾乎不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部的應(yīng)變，從而對(duì)翹曲的產(chǎn)生有較小的影響。然而，在熱膨脹系數(shù)方面，如果相鄰的煅燒板的熱膨脹系數(shù)的差值大，在這2個(gè)煅燒板之間的界面上就會(huì)產(chǎn)生大的變形應(yīng)力，導(dǎo)致層間的剝落和開裂，而層間收縮率的差異也是翹曲的原因。
因此，相鄰層的熱膨脹系數(shù)的差值是一個(gè)重要參數(shù)。
換句話說，對(duì)于本發(fā)明的陶瓷薄板，調(diào)整至少一對(duì)相鄰的結(jié)構(gòu)層的熱膨脹系數(shù)在一個(gè)特定的范圍內(nèi)，最重要的是在小于2×10-6/℃，優(yōu)選的是小于1×10-6/℃。
以這種方式調(diào)整的本發(fā)明的陶瓷薄板在界面的方向上分散了外加的沖擊力，因此有助于防止沿陶瓷薄板的厚度方向上的開裂，較少的裂紋意味著更高的彎曲強(qiáng)度。
而且，即使由于強(qiáng)沖擊產(chǎn)生了裂紋，由于上述的同樣的原因，開裂沿整個(gè)厚度方向上最小化，因此有助于防止整個(gè)平板的開裂。
換句話說，根據(jù)本發(fā)明，有可能生產(chǎn)具有優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度的、平的、薄的、輕的、容易加工的陶瓷板。
同時(shí)，當(dāng)2個(gè)具有不同的煅燒后熱膨脹系數(shù)的坯板結(jié)合在一起后進(jìn)行煅燒時(shí)，在煅燒過程中，熱膨脹系數(shù)低的層承受壓應(yīng)力，而熱膨脹系數(shù)高的層承受張應(yīng)力。此外，在本發(fā)明的陶瓷薄板的內(nèi)部殘留著不同方向上的兩種應(yīng)力，這個(gè)殘余應(yīng)力，特別是殘余壓應(yīng)力，為本發(fā)明的陶瓷薄板提供了抵抗彎曲的力，所以從這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看，甚至可以取得進(jìn)一步改善抗彎曲強(qiáng)度的效果。
因此，通過提供合適的相鄰的煅燒板的熱膨脹系數(shù)差，有可能優(yōu)化各種產(chǎn)生的應(yīng)力，使在得到的陶瓷薄板內(nèi)的彎曲和其他變形最小化，而且同時(shí)可以大幅度增大陶瓷板本身的強(qiáng)度。
必須至少有一對(duì)具有上面說明的特定的熱膨脹系數(shù)的相鄰結(jié)構(gòu)層，優(yōu)選的是，所說的結(jié)構(gòu)含有多個(gè)這樣的對(duì)，更優(yōu)選的是，大多數(shù)相鄰的層具有小于2×10-6/℃的熱膨脹系數(shù)差。
記住這一點(diǎn)，優(yōu)選的是，相鄰的煅燒板具有調(diào)整到在小于2×10-6/℃范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)差，更優(yōu)選的是，小于1×10-6/℃。
如果熱膨脹系差大于2×10-6/℃，在煅燒過程中，更有可能出現(xiàn)層間的剝落和開裂，引起更多的彎曲和其他變形。具有較小的熱膨脹系數(shù)差，小到可以認(rèn)為基本相等，可以改進(jìn)抗沖擊特性。
為了足夠地表現(xiàn)出基于熱膨脹系數(shù)差的效果，該差值的低限優(yōu)選的是定在0.2×10-6/℃。
同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，整個(gè)煅燒體的熱膨脹系數(shù)優(yōu)選的是調(diào)整到7×106/℃，如果可能，調(diào)整到低于6×10-6/℃。
這會(huì)使冷卻過程中的冷卻開裂最小化，減小翹曲和其他變形，改善強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度和抗熱沖擊性。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是為了提高煅燒效率，在煅燒過程中的冷卻速率可以增大。
如下將解釋的那樣，通過改變陶瓷材料的組成和顆粒分布，可以調(diào)整熱膨脹系數(shù)。在這種情況下，增大熱膨脹系數(shù)的堿金屬氧化物的量?jī)?yōu)選的是調(diào)整到小于陶瓷材料的7wt％，尤其是小于6wt％，而殘余的結(jié)晶石英的量(在預(yù)定的煅燒溫度下)，優(yōu)選的是調(diào)整到小于10wt％。
以上述的煅燒板的多層層疊板的形式生產(chǎn)本發(fā)明的陶瓷薄板?？梢院线m地選擇層的數(shù)量，這取決于要求的抗沖擊性和后面將要提到的其他特性，但是至少為三層。
根據(jù)本發(fā)明，4層是特別合適的，5層或5層以上是優(yōu)選的。兩層結(jié)構(gòu)趨于產(chǎn)生更多的變形和翹曲，不能得到要求的抗沖擊性。
用更多數(shù)量的層疊，更容易達(dá)到應(yīng)變和應(yīng)力之間的平衡。當(dāng)具有相同組成的坯板在多層層疊結(jié)構(gòu)中相鄰放置時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，把它們計(jì)為一個(gè)單層。
用更多數(shù)量的這樣的煅燒板層，整個(gè)陶瓷板的均勻性增大，而坯板在煅燒過程中的收縮也更均勻，因此提供了在煅燒后的陶瓷板中具有更小的翹曲、更小的應(yīng)變和更大的整體強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。
因此，層的數(shù)量應(yīng)該是3層或3層以上，優(yōu)選的是4層，更優(yōu)選的是5層或5層以上。
然而，過多數(shù)量的層將使得在后面所述的對(duì)層疊的坯板加壓過程中的均勻加壓難以進(jìn)行，使得坯板結(jié)合成一個(gè)整體更為困難，因?yàn)樯a(chǎn)設(shè)備也是要考慮的一個(gè)因素，層的最大數(shù)量約為50層，按目前的技術(shù)水平，最大數(shù)量為20層是更現(xiàn)實(shí)的。
可以合適地選擇本發(fā)明的陶瓷薄板中的煅燒板的厚度，這取決于要生產(chǎn)的陶瓷板的厚度和特性之間的關(guān)系，但是，在該層疊材料中的大多數(shù)層的厚度優(yōu)選的是在0.05～3mm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選的是在1～2mm。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于每一個(gè)結(jié)構(gòu)層，小于0.05mm的厚度趨于使生產(chǎn)均勻的板的努力復(fù)雜化，因?yàn)樵陟褵^程中，成分的混合有時(shí)會(huì)導(dǎo)致層的明顯損失，因此妨礙了這些層的特性和功能。
相反，當(dāng)每一個(gè)結(jié)構(gòu)層的厚度大于3mm時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力應(yīng)變，使得難以取得在每層中產(chǎn)生的應(yīng)力的平衡，并使該薄板中的多層層疊復(fù)雜化。
煅燒板的厚度可以相同也可以不同。
這里得到的煅燒板的厚度取決于所用的坯板的厚度。
本發(fā)明的陶瓷薄板優(yōu)選的是煅燒后的總厚度為2～10mm，更優(yōu)選的是3～8mm。
根據(jù)本發(fā)明，煅燒后的總厚度小于2mm使其難以取得在每層坯板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力的平衡，導(dǎo)致更多的翹曲、變形和開裂。
同時(shí)，如果煅燒后總厚度大于10mm，取得本發(fā)明的原來(lái)的目的，即生產(chǎn)薄板的目的，變得更加困難，而在坯板中含有的有機(jī)物在煅燒過程中均勻熱分解變成氣體排除也更困難，層間剝落、翹曲和其他變形更容易產(chǎn)生。
冷卻過程中的均勻冷卻也變得相當(dāng)困難，趨于導(dǎo)致更多的開裂、翹曲和其他變形。
本發(fā)明的陶瓷板的主要特點(diǎn)是它能夠做成大尺寸的板，用具體的術(shù)語(yǔ)來(lái)說，可以相對(duì)容易地生產(chǎn)大到長(zhǎng)和寬為60cm或60cm以上、或者100cm或100cm以上、甚至幾米的板。
通過合適地選擇泥漿的組成和板材成型條件，可以調(diào)整坯板的總厚度。
要求數(shù)量的相同組成的薄坯板也可以層疊起來(lái)，用作具有該組成的要求厚度的坯板。
根據(jù)將要施加在陶瓷薄板上的外應(yīng)力的類型和方向之間的關(guān)系，合適地選擇煅燒板的層疊結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例包括具有不同熱膨脹系數(shù)的煅燒板的交替層疊，和煅燒板的連續(xù)層疊使得沿厚度方向從表面開始，熱膨脹系數(shù)逐漸增大或減?。惶貏e地，具有不同熱膨脹系數(shù)的煅燒板在厚度方向上以對(duì)稱的方式進(jìn)行層疊的一種排列方式是優(yōu)選的，因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致翹曲和變形。
從熱膨脹系數(shù)來(lái)看，在厚度方向上進(jìn)行不對(duì)稱層疊的情況下，即，圍繞煅燒板的厚度的1/2的中心處，每層厚度的調(diào)整和離中心的距離的調(diào)整將使得力矩可以調(diào)整，從而提供沒有翹曲的陶瓷薄板。
為了增大對(duì)外部沖擊應(yīng)力的抵抗能力，一般優(yōu)選的是把熱膨脹系數(shù)較小的煅燒板放在表面層，使得在表面層上產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。對(duì)于外部彎曲應(yīng)力，優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是把熱膨脹系數(shù)較小的煅燒板放在由于彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生張應(yīng)力的地方，使得在那里產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。
象上面已經(jīng)清楚地解釋的那樣，具有改善了的結(jié)構(gòu)均勻性和調(diào)整的相鄰層之間的熱膨脹系數(shù)差的本發(fā)明的陶瓷薄板在縱向和橫向具有大致相同的強(qiáng)度，強(qiáng)度上幾乎沒有變化，并具有至少350kg/cm2的高強(qiáng)度，強(qiáng)度更好約為800～1000kg/cm2。
根據(jù)本發(fā)明，沒有使用特別高級(jí)的原料，取得了具有高強(qiáng)度特性的優(yōu)點(diǎn)，因此，來(lái)自回收的工業(yè)廢料等便宜的原料也可以使用。
本發(fā)明的陶瓷薄板可以用層來(lái)構(gòu)造使得一個(gè)表面層上的吸水率不同于其他表面層上的吸水率。陶瓷板通常有一個(gè)暴露的表面層，而其他表面粘結(jié)在支持物上。
由于暴露于外面的層(以下稱為前層)受到吸水污染并受到霜凍的損壞，優(yōu)選的是具有較低的吸水率，而粘結(jié)在支持物上的層等(以下稱為背層)需要粘結(jié)，優(yōu)選的是具有較高的吸水率。
為了滿足前層和背層要求的相反的特性，并提供在前層和背層之間的不同的吸水率，本發(fā)明的陶瓷薄板采用多層結(jié)構(gòu)。
對(duì)于不同的用途、工作方法和后加工條件，合適地確定每一層的吸水率。
一般來(lái)說，前層的吸水率優(yōu)選的是盡可能低，不超過2％，優(yōu)選的是1％或1％以下。
由于降低吸水率提高了密度，所以改善了抗污染性和耐霜凍性以及抗損壞性和耐磨性，拋光可以為新的裝飾性外觀提供光滑的表面。
背層的吸水率優(yōu)選的是確定為至少2％。小于2％降低了與粘結(jié)劑或水泥的粘結(jié)性。從陶瓷薄板的強(qiáng)度和耐霜凍性的角度出發(fā)，由至少一層煅燒板組成的中間層的吸水率應(yīng)該不超過5％，優(yōu)選的是不大于3％。
而且，相鄰層的吸水率差可以調(diào)整到1％或1％以上。如果該差值小于1％，在生產(chǎn)中組成的掌握趨于更復(fù)雜。但是，如果該差值過大，發(fā)生翹曲并且破壞了性能上的平衡性，因此，該差值應(yīng)該不大于5％，優(yōu)選的是不大于3％。
本發(fā)明的陶瓷薄板的每一層具有設(shè)定于上述范圍內(nèi)的吸水率，總吸水率為0.5～10％，優(yōu)選的是5％或5％以下。
通過在確定的煅燒溫度下，煅燒由至少3層具有不同燒結(jié)最高溫度的坯板組成的成型板獲得具有要求的吸水率的本發(fā)明的陶瓷薄板。
通過在不同溫度下煅燒坯板、用下述的方法測(cè)定得到的煅燒體的吸水率、計(jì)算在煅燒過程中吸水率的變化、確定吸水率基本為零時(shí)的煅燒溫度，從而確定根據(jù)本發(fā)明的燒結(jié)最高溫度。
在提高煅燒上述的坯板的煅燒溫度時(shí)，坯板中的熱分解產(chǎn)物在其各自的分解溫度分解，以氣體的形式逸出，而坯板同時(shí)軟化，增大其流動(dòng)性，并產(chǎn)生熱收縮達(dá)到較大的密度。
這里，煅燒溫度越高，達(dá)到的密度越大。同時(shí)，在燒結(jié)完成時(shí)，在坯板表面上的開口的細(xì)小氣孔變成閉口氣孔，使表面成為幾乎沒有氣孔的致密結(jié)構(gòu)。
所以，得到的具有這種表面條件的煅燒體基本上是不吸水的，觀察到的吸水率為零。
因此，前層是具有較低燒結(jié)最高溫度的層，而背層是具有較高燒結(jié)最高溫度的坯板，煅燒優(yōu)選的是在高于較低的燒結(jié)最高溫度但低于較高的燒結(jié)最高溫度的某一溫度下進(jìn)行；所以，通過合適地選擇煅燒溫度，有可能合適地變化前層和背層的吸水率。
在該煅燒溫度下，從具有相對(duì)較低的煅燒溫度的坯板轉(zhuǎn)變成的煅燒板通常有較低的粘度，具有較大的下垂性，但是由于結(jié)構(gòu)致密，所以吸水率低并且強(qiáng)度高。
另一方面，從具有相對(duì)較高的煅燒溫度的坯板轉(zhuǎn)變成的煅燒板通常有較高的粘度，具有較小的下垂性，但是由于它相對(duì)粗糙，所以吸水率高并且強(qiáng)度較低。
所以，通過在高于較低的燒結(jié)最高溫度而低于較高的燒結(jié)最高溫度的某一溫度下，煅燒至少兩個(gè)具有不同燒結(jié)最高溫度的層疊材料，有可能得到不同的要求的特性，包括密度和強(qiáng)度。
因此，本發(fā)明的陶瓷薄板是輕質(zhì)的，而表現(xiàn)出具有優(yōu)異的強(qiáng)度和抗沖擊性的陶瓷薄板的功能。
燒結(jié)最高溫度的差值優(yōu)選的是調(diào)節(jié)到50℃之內(nèi)。
通過陶瓷材料的組成和顆粒分布、泥漿的組成、煅燒條件等確定坯板的燒結(jié)最高溫度。
在使用具有較高的煅燒收縮率的坯板時(shí)，由于在煅燒時(shí)得到的煅燒板較密實(shí)，吸水率一般較低，相反，在煅燒收縮率低時(shí)，得到的煅燒板較粗糙，吸水率較高。
因此，前層可以用在煅燒過程中具有較高的煅燒收縮率的坯板制成，背層可以用具有較低的煅燒收縮率的坯板制成。
如果煅燒收縮率的差值調(diào)整到5％以內(nèi)，通常趨于產(chǎn)生較小的翹曲，優(yōu)選的是調(diào)節(jié)在在3％以內(nèi)。
基于為了使用的要求的吸水特性選擇本發(fā)明的陶瓷薄板的層狀結(jié)構(gòu)。
例如，可以用具有不同吸水率的層進(jìn)行交替層疊，或者在厚度方向上按其吸水率的順序進(jìn)行層疊。在前層和背層之間的吸水率差較大的情況下，優(yōu)選的是增加層的數(shù)量，并使吸水率按等級(jí)變化。
一個(gè)特別優(yōu)選的構(gòu)造是具有不同吸水率的煅燒板在厚度方向上以對(duì)稱的方式層疊，因?yàn)樗粫?huì)引起翹曲或變形。
本發(fā)明的陶瓷薄板也可以具有由至少3層具有不同軟化溫度的煅燒板組成的多層結(jié)構(gòu)。
通過把具有不同軟化溫度的層至少放置在前層和背層，排列它們使得至少前層的軟化溫度低于相鄰的內(nèi)層的軟化溫度，在高于前層的較低的軟化溫度并低于背層的軟化溫度的某一溫度下進(jìn)行煅燒，有可能防止前層的波浪形不規(guī)則變形，由于表面是致密的，所以具有較低的吸水率，性能取決于表面的吸水率。即可以改善抗污染性、耐霜凍性、抗損壞性等。
過去，例如，在煅燒過程中，坯板通過輥道窯在接近燒結(jié)溫度下進(jìn)行煅燒，促進(jìn)了坯板的熱收縮。
但是，在其燒結(jié)溫度下加熱坯板導(dǎo)致坯板在軟化狀態(tài)下進(jìn)行輸送，因此如果窯溫有微小變化，坯板在其自重的作用下產(chǎn)生下垂，導(dǎo)致煅燒板的表面產(chǎn)生波浪形的不規(guī)則變形。
換句話說，有理由假定，陶瓷板在煅燒過程中達(dá)到具有較低軟化溫度的層的軟化溫度，盡管在具有較低軟化溫度的層內(nèi)有強(qiáng)度損失，但它支承在具有較高軟化溫度的層上，所以防止了下垂，并促進(jìn)了致密化。
因此，通過排列具有較低軟化溫度的層作為前層，具有較高軟化溫度的層作為背層，即與棍棒接觸的層，提供了使陶瓷板表面的波浪形不規(guī)則變形最小化的作用。
前層和背層的軟化溫度差一般優(yōu)選的是在300℃之內(nèi)。同時(shí)，至少由一層組成的中間層中的每一層之間的軟化溫度差優(yōu)選的是調(diào)整到至少10℃。
小于10℃的軟化溫度差導(dǎo)致生產(chǎn)過程中的明顯的問題，使其難以取得要求的效果。
如果軟化溫度差太大，就失去了陶瓷板的每一層的性質(zhì)之間的平衡。
根據(jù)本發(fā)明，陶瓷板的主要成分是選自高嶺土、各種粘土、瓷石、石英巖、片麻巖(tabular spar)、長(zhǎng)石、白云石、氧化鋁、氧化鋯、粉煤灰、半花崗巖、碎巖石、石灰石、滑石、硅灰石，以及類似的物質(zhì)的無(wú)機(jī)物的任意一種或它們混合物。
為了調(diào)整熱膨脹系數(shù)，例如，優(yōu)選的是調(diào)整整個(gè)煅燒體的堿金屬氧化物含量使其不超過7wt％，調(diào)整結(jié)晶石英的含量使其不超過10wt％。
此外，為了改進(jìn)燒結(jié)最高溫度和軟化溫度等性質(zhì)，改善陶瓷板的質(zhì)量和性能，使生產(chǎn)步驟容易進(jìn)行，也可以加入各種化學(xué)物質(zhì)。
下面是測(cè)量構(gòu)成本發(fā)明的陶瓷薄板的層厚的方法和取樣方法。
首先，在染料浸漬液中浸漬陶瓷薄板5分鐘(根據(jù)JIS Z2343)，通過水洗除去粘在表面上的浸漬液。
由于在每層煅燒板之間至少存在著不同的氣孔結(jié)構(gòu)，由于氣孔結(jié)構(gòu)的不同在每層是顯示出的染料的深淺不同。通過使用縮微膠片的陰影之間的邊界的放大觀察，可以分辨出層間的界限。
如果相鄰的層的氣孔結(jié)構(gòu)的差別太小，不能分辨染料的深淺，可以使用EPMA(電子探針X射線顯微分析儀)測(cè)量每層的組成的差別來(lái)確定邊界。
在相鄰的層的組分相互擴(kuò)散產(chǎn)生非線性邊界的情況下，從這些層之間的中心測(cè)量厚度。
上述的熱膨脹系數(shù)是用下列方法計(jì)算的值。
即，在用上述的方法區(qū)分開陶瓷板的每一層后，使用平面研磨機(jī)，通過研磨除去要測(cè)量的煅燒板以外的所有層來(lái)進(jìn)行取樣。研磨機(jī)的研磨輪在約50目～2000目的范圍內(nèi)，并根據(jù)每一層的厚度選擇。
把該試樣(室溫下的長(zhǎng)度記為l0)放在市場(chǎng)上可以買到的推桿式差熱膨脹儀內(nèi)，把該試樣從室溫(t0℃)加熱到預(yù)定的溫度(t℃)，然后測(cè)量試樣的長(zhǎng)度(l)，此后按下列公式計(jì)算平均熱膨脹系數(shù)αα＝l-l0/l/t-t0t的值是800℃。
軟化溫度是用下列方法確定的值。
即，用上述相同的方法取樣，并測(cè)量熱膨脹系數(shù)。
畫出表示加熱溫度和試樣長(zhǎng)度變化的圖，確定從熱膨脹的試樣長(zhǎng)度收縮20％時(shí)達(dá)到的溫度為軟化溫度。
吸水率是用下列方法確定的值。
即，在上述的條件下，仔細(xì)地把煅燒時(shí)得到的整個(gè)陶瓷板切片，得到要測(cè)量的煅燒板層的試樣，把該試樣在105℃干燥3小時(shí)，然后在干燥器中冷卻到室溫，稱得試樣的重量(W1)，然后在室溫下把試樣浸在水中24小時(shí)，使其吸水，此后擦去表面的水分，測(cè)量重量(W2)，用下列公式計(jì)算吸水率的值(W2-W1)×100/W2本發(fā)明的陶瓷薄板基本是由上述的多個(gè)層組成的煅燒板，為了得到一種合適的圖案、或字符、圖形以及類似的形式，本發(fā)明的一個(gè)可能的實(shí)施方案可以是具有表面帶有用特殊化學(xué)物質(zhì)著色的釉層的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的陶瓷薄板也可以具有前層煅燒板在其組分泥漿中含有用于前層煅燒板本身著色的顏料、染料等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
具體地，本發(fā)明的陶瓷薄板用下列方法生產(chǎn)。
首先，制備至少兩種類型的含有陶瓷粉料、纖維材料和熱塑性有機(jī)物作為基本組分的泥漿。
陶瓷原料做成約200～400目(Tyler篩)的細(xì)粉，按預(yù)定的比例向這種粉料和纖維材料中加入水，然后加入預(yù)定量的玻璃轉(zhuǎn)變溫度不超過10℃的熱塑性材料，此后攪拌并混合制備成型板材用的泥漿。
泥漿的固體組分的含量通常調(diào)整到0.5～10wt％，優(yōu)選的是1～5wt％使得板材成型容易進(jìn)行。
纖維材料主要用于陶瓷原料的板材成型或提高陶瓷薄板的強(qiáng)度，例如，它可以由天然纖維、天然或合成的紙漿、人造絲等再生纖維、各種有機(jī)纖維如聚乙烯醇基聚合物、聚丙烯酸基、聚酰胺基和聚酯基纖維，各種無(wú)機(jī)纖維如玻璃纖維、陶瓷纖維、Rockwell、鈦酸鉀和類似的物質(zhì)組成。這些纖維也可以混合使用。無(wú)機(jī)纖維具有在煅燒過程中防止收縮和改善產(chǎn)品強(qiáng)度的作用，因?yàn)樗鼈冊(cè)诶鋮s時(shí)不會(huì)被急冷。
熱塑性有機(jī)物是非纖維狀的，它可以是玻璃轉(zhuǎn)變溫度為10℃或10℃以下的任何熱塑性有機(jī)聚合物，如乳液形式的材料，例如，可以使用天然橡膠、合成橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚物、丙烯腈-丁二烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚烯烴、聚酰胺、聚丙烯酰胺、聚醋酸乙烯酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等。
這些熱塑性有機(jī)物可以單獨(dú)使用，也可以混合使用。可以通過差熱分析(DTA)或通過差熱掃描熱量測(cè)定(DSC)來(lái)測(cè)量玻璃轉(zhuǎn)變溫度。
有機(jī)物賦予通過板材成型方法用泥漿成型得到的坯板柔韌性。此外在層疊坯板和壓力處理層疊材料的過程中，它可以促進(jìn)坯板均勻地結(jié)合成一個(gè)整體。
結(jié)果改進(jìn)了壓制后的層疊材料的柔韌性。同時(shí)，通過調(diào)整熱塑性有機(jī)物的含量和下述的壓力處理過程中的壓力，有可能調(diào)整氣孔率和吸水率到下面所述的最優(yōu)值。
確定泥漿的混合比例，從而使在板材成型后得到的坯板的煅燒后熱膨脹系數(shù)達(dá)到要求。因此，沒有特別的限制；但是，以陶瓷粉料為100重量份，使用1～15重量份的纖維材料，優(yōu)選的是1～10重量份，更優(yōu)選的是1～5重量份，使用1～20重量份的熱塑性有機(jī)物，優(yōu)選的是1～10重量份。
當(dāng)纖維材料的比例小于1重量份時(shí)，泥漿的板材成型變得更加困難，坯板的生產(chǎn)量較差。
當(dāng)使用有機(jī)纖維作為纖維材料，其比例大于10重量份時(shí)，在下述的煅燒過程中，有機(jī)纖維通過熱分解的失去導(dǎo)致坯板的更大的收縮，從而導(dǎo)致最后的煅燒板的更大的翹曲和其他變形。
在使用無(wú)機(jī)纖維作為纖維材料時(shí)，由于在煅燒過程中沒有損失，坯板的收縮量被最小化，而且同時(shí)也增大了所得到的煅燒板的阻燃性，有助于產(chǎn)生改進(jìn)強(qiáng)度和抵抗陶瓷薄板的變形的作用。
上述的3個(gè)組分是泥漿的基本組分，但是也可以加入其他化學(xué)物質(zhì)改進(jìn)最后的陶瓷薄板的質(zhì)量和性能，以及生產(chǎn)步驟的順利進(jìn)行。
此外，為了使陶瓷薄板著色，形成設(shè)計(jì)效果的圖案，可以把顏料、有顏色的細(xì)顆粒、天然的花崗巖細(xì)顆粒或類似的物質(zhì)加入到并分散在泥漿中。
對(duì)于本發(fā)明的陶瓷薄板的生產(chǎn)，至少要制備具有不同熱膨脹系數(shù)的兩種泥漿。
通過改變陶瓷原料的類型和顆粒分布，和泥漿的組成，可以制備這些泥漿。
然后用線形或圓筒形板材成型機(jī)把制得的泥漿制成坯板。每塊坯板的厚度通常調(diào)整到0.05～3mm。
然后用大家熟知的輥道干燥器或隧道干燥器干燥所得的坯板。
不特別限制干燥后的坯板的含水量，但是確定干燥條件使含水量為2wt％或2wt％以下，優(yōu)選的是1wt％或1wt％以下，這是為了在隨后的層疊過程中更好地處理，也為了改進(jìn)施加壓力后，坯板之間的結(jié)合。
然后把經(jīng)過干燥的坯板層疊為要求的層疊結(jié)構(gòu)，得到的層疊材料經(jīng)過加壓，產(chǎn)生壓縮并使坯板成為一個(gè)整體。
如果在該加壓處理之前預(yù)熱坯板，甚至用較低的線性加壓處理就有可能制得密實(shí)的、無(wú)翹曲的層疊材料。
在這樣的情況下，優(yōu)選的是把坯板加熱到至少比其中所含的有機(jī)物的玻璃轉(zhuǎn)變溫度高50℃的溫度下。
可以相信，在這樣的溫度下，熱塑性有機(jī)物足以軟化以增大粘合能力，結(jié)果，即使在低壓下，坯板之間的結(jié)合也是令人滿意的，因此促進(jìn)了層疊材料的整體化。
可以使用平板壓機(jī)或輥筒壓機(jī)來(lái)施加壓力。根據(jù)本發(fā)明，輥筒壓機(jī)是優(yōu)選的，因?yàn)樗梢詫?duì)長(zhǎng)的坯板均勻連續(xù)地施加高的線性壓力。
通過輥筒施加的壓力確定為至少100kg/cm，優(yōu)選的是至少300kg/cm，更優(yōu)選的是至少500kg/cm(以線性壓力表示)。
優(yōu)選的是確定輥筒壓機(jī)的輥筒表面溫度為50℃或更高，最高溫度為300℃或有機(jī)物不產(chǎn)生熱分解的溫度。
因此使用坯板形成多層結(jié)構(gòu)，以獲得一個(gè)整體的層疊材料。
根據(jù)本發(fā)明，到達(dá)本方法中的這一步的壓力處理的層疊材料的氣孔率優(yōu)選的是調(diào)整的0.1～0.4的范圍內(nèi)，吸水率優(yōu)選的是調(diào)整到10～30％的范圍內(nèi)，尤其是在15～25％的范圍內(nèi)。
象上面所解釋的那樣，通過合適地選擇泥漿的組成，尤其是玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不高于10℃的熱塑性有機(jī)物的混合比例、以及在壓力處理過程中對(duì)層疊材料施加的壓力可以調(diào)整所說的層疊材料的氣孔率和吸水率。
根據(jù)本發(fā)明的陶瓷薄板的氣孔率是從下列公式計(jì)算出來(lái)的值1-[W0-V0]/[W1·ρ1+W2·ρ2]/W0這里，V0是在105℃干燥24小時(shí)后的層疊材料的體積(cm3)，W0是在105℃干燥24小時(shí)后的層疊材料的重量(g)，W1是在400℃干燥2小時(shí)后的層疊材料的重量的減少(g)，W2是在400℃干燥2小時(shí)后的層疊材料的殘余重量(g)，ρ1是層疊材料中含有的總的有機(jī)物的密度(kg/cm3)，ρ2是層疊材料中含有的總的無(wú)機(jī)物的密度(kg/cm3)。
把層疊材料在105℃干燥2小時(shí)后確定其吸水率，把干燥的層疊材料浸在水中24小時(shí)使其吸水，然后擦去表面的水分，根據(jù)下列公式，從吸水試驗(yàn)前后的重量計(jì)算吸水率的值(吸水試驗(yàn)后的重量－吸水試驗(yàn)前的重量)×100/(吸水試驗(yàn)前的重量)由于根據(jù)本發(fā)明使用的層疊材料含有相對(duì)大量的陶瓷材料和纖維材料，以及預(yù)定量的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不高于10℃的熱塑性有機(jī)物，該層疊材料是高度柔軟的，所以整體上容易加工處理。
因此，該層疊材料的氣孔率優(yōu)選的是調(diào)整到0.1～0.4之間。
例如，然后使用輥道窯煅燒用這種方法制備的成為整體的層疊材料。優(yōu)選的是使用輥道窯，因?yàn)樗梢杂行实貙?duì)長(zhǎng)的層疊的板進(jìn)行均勻的連續(xù)的煅燒。在上述的生產(chǎn)方法中，如果用表面上的那些坯板制備不同顏色的坯板，或者如果前層和背層制成各自的顏色，那么可以在陶瓷板上取得許多不同的設(shè)計(jì)效果。
在壓力處理步驟中，通過使用浮雕輥?zhàn)鳛榧訅簷C(jī)械，可以賦予表面要求的圖案，也可以施加帶釉的板或印有圖案的薄膜，那么在陶瓷板的表面上可以產(chǎn)生更多的不同類型的圖案。
根據(jù)本發(fā)明，在1000～1350℃的溫度下進(jìn)行初步煅燒后，在表面上施加要求的釉，再在500～1350℃的溫度下進(jìn)一步煅燒將可以生產(chǎn)帶釉的陶瓷薄板。
此外，本發(fā)明的陶瓷薄板可以與適合于該用途的一些材料聯(lián)合使用，如硅酸鈣板、ALC板、混凝土板、GRC板、石膏板、三合板、木板、不銹鋼板、鋼板、塑料板、玻璃板，以及類似的材料。
本發(fā)明的陶瓷薄板可以適用于廣泛的用途，包括內(nèi)部建筑材料、地板材料、家具、洗滌臺(tái)和廚房器具的板、試驗(yàn)臺(tái)和柜臺(tái)的頂板、內(nèi)部型材、土木工程的材料如隧道的內(nèi)襯板、用于旅游相關(guān)目的的材料如指示牌和信號(hào)板。
實(shí)施例現(xiàn)在將說明根據(jù)本發(fā)明的陶瓷薄板的實(shí)施例。
實(shí)施例1～3和對(duì)比實(shí)施例1～3在下述的條件下制備用于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的各種泥漿。
具體地，將包括65重量份的半花崗巖、15重量份的高嶺土、5重量份的氧化鋁、5重量份的滑石和10重量份的硅灰石的陶瓷粉加入到含有5重量份作為纖維材料的牛皮紙漿和5重量份熱塑性有機(jī)物的苯乙烯-丁二烯橡膠乳液(SBR乳液，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)為-20℃)的水中，把該混合物徹底攪拌制備固體濃度為2wt％的泥漿(A)。
同樣，將包括60重量份的半花崗巖、15重量份的高嶺土、10重量份的氧化鋁、5重量份的滑石和10重量份的硅灰石的陶瓷粉加入到含有5重量份作為纖維材料的牛皮紙漿和5重量份熱塑性有機(jī)物的苯乙烯-丁二烯橡膠乳液(SBR乳液，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)為-20℃)的水中，把該混合物徹底攪拌制備固體濃度為2wt％的泥漿(B)。
此外，將包括55重量份的半花崗巖、15重量份的高嶺土、20重量份的氧化鋁、5重量份的滑石和10重量份的硅灰石的陶瓷粉加入到含有5重量份作為纖維材料的牛皮紙漿和5重量份熱塑性有機(jī)物的苯乙烯-丁二烯橡膠乳液(SBR乳液，玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)為-20℃)的水中，把該混合物徹底攪拌制備固體濃度為2wt％的泥漿(C)。
從泥漿(A)、(B)和(C)的每一種用線形板材成型機(jī)成型120cm寬的連續(xù)的板材，并使每種板材通過多轉(zhuǎn)鼓干燥器制造坯板(A)、坯板(B)和坯板(C)，把每個(gè)板的含水率調(diào)整到0.5wt％。
把坯板(A)、(B)和(C)的厚度都調(diào)整到1.6mm。
然后把坯板(A)、(B)和(C)層疊成表1所列的結(jié)構(gòu)順序，制備5層的層疊材料，此后通過油壓機(jī)棍棒以350kg/cm的線性壓力對(duì)該層疊材料進(jìn)行處理。
沿其長(zhǎng)度方向切割壓力處理后的層疊材料，得到3m長(zhǎng)、1.2m寬、約5mm厚的壓成整體的層疊材料。根據(jù)上述的方法測(cè)定壓成整體的層疊材料的氣孔率和吸水率，結(jié)果列于表1。
同時(shí)，坯板(A)、(B)和(C)的最高燒結(jié)溫度分別是1175℃、1210℃和1225℃，坯板(A)、(B)和(C)的軟化溫度分別是930℃、1110℃和1225℃。
然后用輥道窯在1180℃的最高煅燒溫度下煅燒這些壓成整體的層疊材料，煅燒時(shí)間為40分鐘，5層的陶瓷板由壓成整體的來(lái)自坯板(A)的煅燒板(A)、來(lái)自坯板(B)的煅燒板(B)和來(lái)自坯板(C)的煅燒板(C)的層疊材料構(gòu)成。
也就是，本發(fā)明的實(shí)施例1～3從表1所示的坯板(A)、(B)和(C)的結(jié)合構(gòu)成，而由5層坯板(A)和(C)的結(jié)合組成的煅燒陶瓷板形成了相對(duì)于本發(fā)明的陶瓷薄板的對(duì)比實(shí)施例1，如表1所示，由5層結(jié)構(gòu)的坯板(A)或(B)單獨(dú)組成的煅燒陶瓷板形成了對(duì)比實(shí)施例2和3。
測(cè)量了所得到的陶瓷板中的煅燒板(A)、煅燒板(B)和煅燒板(C)的熱膨脹系數(shù)。此外，分別根據(jù)JIS A5209、JIS K7111和JIS A1408測(cè)量彎曲強(qiáng)度、Charpy抗沖擊強(qiáng)度、和下降沖擊強(qiáng)度試驗(yàn)，用5個(gè)等級(jí)(5為最優(yōu))評(píng)價(jià)陶瓷板的翹曲、變形和波浪形不規(guī)則變形的程度。
表面水平暴露6個(gè)月時(shí)的污染程度也用5個(gè)等級(jí)(5為最優(yōu))來(lái)估計(jì)，用具有較低吸水率的煅燒陶瓷板的邊作為前面，具有較高吸水率的邊作為背面。
根據(jù)JIS A5548(用砂漿結(jié)合)說明的方法估計(jì)背面的粘合性。
這些結(jié)果總結(jié)于表1。
表1
如表1的數(shù)據(jù)所清楚地表示的那樣，根據(jù)本發(fā)明的在各個(gè)煅燒板的熱膨脹系數(shù)之間具有小于2×10-6/℃的差值的陶瓷板沒有翹曲和變形，具有優(yōu)異的平整度。其彎曲強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度也優(yōu)于對(duì)比實(shí)施例。
還可以清楚地看出，使前層和背層具有不同吸水率而制備的實(shí)施例2，通過前層的抗污染性和背層的結(jié)合性證明，總體上優(yōu)于對(duì)比實(shí)施例。
對(duì)比實(shí)施例4除了把實(shí)施例1中的坯板(A)和(B)的厚度調(diào)整到0.04mm，20層交替進(jìn)行層疊以外，在與實(shí)施例1相同的條件下生產(chǎn)一種陶瓷板。
觀察所得的陶瓷板的截面，但是邊界不清楚使得不可能分辨各個(gè)層。
對(duì)比實(shí)施例5除了把實(shí)施例1的坯板(A)的厚度調(diào)整到0.5mm，把坯板(B)的厚度調(diào)整到3.2mm，按A/B/A/B/A結(jié)構(gòu)進(jìn)行5層的層疊以外，在與實(shí)施例1相同的條件下生產(chǎn)一種陶瓷板。
觀察到得到的陶瓷板出現(xiàn)部分的層間剝落、翹曲和變形。
實(shí)施例4～6除了改變實(shí)施例2中的坯板(A)和(B)的厚度和改變層疊的數(shù)量以外，在與實(shí)施例1相同的條件下生產(chǎn)陶瓷板。
如表2的數(shù)據(jù)清楚地表示的那樣，更多層的煅燒板導(dǎo)致了抗沖擊性的改善。
表2
實(shí)施例7和對(duì)比實(shí)施例6除了改變SBR乳液的含量，把坯板通過熱風(fēng)爐預(yù)熱到確定的內(nèi)部溫度為140℃，并按表3所示改變壓機(jī)棍棒的溫度和線性壓力以外，在與實(shí)施例1相同的條件下生產(chǎn)陶瓷板。然后評(píng)價(jià)其性能。
表3
如表3的結(jié)果清楚地表示的那樣，為壓力處理的層疊材料的氣孔率和吸水率確定合適的數(shù)值得到了大幅度改善的強(qiáng)度以及更光滑的陶瓷板表面和沒有翹曲等優(yōu)點(diǎn)。此外，優(yōu)選的是在預(yù)熱后對(duì)坯板進(jìn)行壓力處理，因?yàn)榧词褂幂^低的壓力也可得到類似的效果。
實(shí)施例8除了在板材成型前用含有2重量份的溶解的紅色顏料和以鱗片狀的方式分散在其中的白色、黑色和紅色顏料的泥漿代替實(shí)施例1中的泥漿(A)以外，用與實(shí)施例1相同的方法生產(chǎn)一種陶瓷板。得到的陶瓷板的表面具有仿花崗巖設(shè)計(jì)的效果，在綠色的背底上分散著白色、黑色和綠色的斑點(diǎn)，而其彎曲強(qiáng)度為700kg/cm2，下落沖擊值為45cm，前層抗污染性、背層結(jié)合性和耐霜融性與實(shí)施例1具有相同的水平，該陶瓷板適用于建筑物的內(nèi)墻或外墻材料。
實(shí)施例9
實(shí)施例2的陶瓷板經(jīng)過上釉加工，用噴墨系統(tǒng)噴涂，絲網(wǎng)印刷裝飾等。
在所有的情況下，釉的狀態(tài)和顏料油墨的吸收都是令人滿意的，可以在前層形成要求的設(shè)計(jì)。
因此它適用于要求耐久性的用途，如外面的指示板、信號(hào)板藝術(shù)畫及類似的用途。
實(shí)施例10除了在用板材成型方法制備坯板之前向?qū)嵤├?的泥漿(A)中再加入5份黑色的無(wú)光澤顏料和白色的有光澤的顏料，并把這些坯板作為前層以外，用與實(shí)施例1相同的方法生產(chǎn)一種陶瓷板。
所說的黑色無(wú)光澤的陶瓷板具有致密的、不吸水的前層，適用于特別要求耐熱、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損的實(shí)驗(yàn)臺(tái)和桌面。
白色有光澤的陶瓷板是耐污染的，因此從其易于清洗和維護(hù)以及高強(qiáng)度的角度來(lái)看，適用于作隧道內(nèi)襯板。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷薄板，即由至少3層結(jié)構(gòu)的包括作為主要組成的陶瓷材料的多層煅燒板組成的陶瓷板，其中，所說的陶瓷板具有0.5～10％的吸水率、350kg/cm2或350kg/cm2以上的縱向彎曲強(qiáng)度、350kg/cm2或350kg/cm2以上的橫向彎曲強(qiáng)度、層狀結(jié)構(gòu)的大多數(shù)層具有0.05～3mm的層厚和明顯不同的陶瓷材料組成、多層結(jié)構(gòu)的相鄰層具有小于2×10-6/℃的熱膨脹系數(shù)差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種陶瓷薄板，其中總厚度為2～10mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的陶瓷薄板，其中，整個(gè)陶瓷板的熱膨脹系數(shù)小于7×10-6/℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，至少有一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的熱膨脹系數(shù)小于與所說的表面結(jié)構(gòu)層的內(nèi)側(cè)相鄰的結(jié)構(gòu)層的熱膨脹系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，至少有4個(gè)層疊的結(jié)構(gòu)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)的一種陶瓷薄板，其中，至少一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的吸水率小于1％，另一個(gè)表面層的吸水率至少2％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的軟化溫度和另一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的軟化溫度之間的差值在10℃～300℃之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，至少一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的軟化溫度低于與所說的表面結(jié)構(gòu)層的內(nèi)側(cè)相鄰的結(jié)構(gòu)層的軟化溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，至少一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的厚度至少為0.3mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，向至少一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層內(nèi)加入著色劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～10的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，所說的陶瓷薄板是至少一個(gè)邊為60cm的矩形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～11的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，其中，在所說的陶瓷薄板的至少一個(gè)表面結(jié)構(gòu)層的外面提供一個(gè)釉層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～12的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，所說的陶瓷薄板用作建筑物墻體材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～12的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，所說的陶瓷薄板用作土木建筑的墻體材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求1～12的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，所說的陶瓷薄板用作家具材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求1～12的任一項(xiàng)的陶瓷薄板，所說的陶瓷薄板用作信號(hào)板。
17.生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，包括下列4個(gè)步驟(a)～(d)(a)把陶瓷原料、纖維材料和玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不超過10℃的熱塑性有機(jī)物混合在一起，至少制備兩種不同類型的泥漿以便在下述的步驟(d)得到的陶瓷板內(nèi)形成多層結(jié)構(gòu)，所說的泥漿具有明顯不同的陶瓷材料組成，其熱膨脹系數(shù)差小于2×10-6/℃，(b)用板材成型方法把上面的步驟(a)獲得的每一種泥漿成型為坯板，(c)層疊在步驟(b)獲得的多種坯板以便制成壓成一體的至少3層的多層結(jié)構(gòu)，(d)煅燒在步驟(c)中獲得的壓成一體的多層結(jié)構(gòu)，制得陶瓷板。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，在引入步驟(d)的壓成一體的多層結(jié)構(gòu)中，至少有2層具有不同的燒結(jié)最高溫度，在高于較低的燒結(jié)最高溫度而低于較高的燒結(jié)最高溫度的溫度下進(jìn)行步驟(d)的煅燒。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，在引入步驟(d)的壓成一體的多層結(jié)構(gòu)中，至少有2層具有不同的燒結(jié)最高溫度，在步驟(d)煅燒溫度調(diào)整到高于較低的燒結(jié)最高溫度而低于較高的燒結(jié)最高溫度的范圍內(nèi)，按要求生產(chǎn)物理性能如強(qiáng)度和密度不同的多層結(jié)構(gòu)層的陶瓷薄板。
20.根據(jù)權(quán)利要求17～19的任一項(xiàng)的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，所用的泥漿含有1～50重量份的纖維材料和1～25重量份的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不超過10℃的熱塑性有機(jī)物，以100重量份陶瓷原料粉為基。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，所用的泥漿含有1～10重量份的纖維材料和1～15重量份的玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)不超過10℃的熱塑性有機(jī)物，以100重量份陶瓷原料粉為基。
22.根據(jù)權(quán)利要求17～21的任一項(xiàng)的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，步驟(c)包括在50℃或50℃以上的溫度下加熱多數(shù)在步驟(b)得到的坯板，然后層疊所說的多數(shù)坯板，并使其通過加壓棍棒，制得壓成一體的多層結(jié)構(gòu)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17～22的任一項(xiàng)的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，步驟(c)使用一種加壓棍棒制備壓成一體的多層結(jié)構(gòu)，所說的加壓棍棒的表面溫度為50～300℃。
24.根據(jù)權(quán)利要求17～23的任一項(xiàng)的生產(chǎn)陶瓷薄板的方法，其中，用輥道窯在1000～1350℃的溫度下進(jìn)行步驟(d)的煅燒。
全文摘要
一種陶瓷薄板，即由包括作為主要成分的陶瓷材料的至少3層結(jié)構(gòu)的多層煅燒板組成的一種陶瓷板，其中，多層結(jié)構(gòu)的大多數(shù)層具有0.05～3mm的厚度和明顯不同的陶瓷材料組成，至少一對(duì)相鄰的層具有調(diào)整到不超過2×10
文檔編號(hào)B32B18/00GK1149283SQ95193
公開日1997年5月7日 申請(qǐng)日期1995年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月27日
發(fā)明者清水壽雄, 大谷光伸, 野田征雄, 木村元, 村田茂一, 上田輝基 申請(qǐng)人:東麗株式會(huì)社