陶瓷制品,原料配方和方法组成比例

本发明专利技术提供一种方法，通过一种低成本的制造工艺将大量废玻璃转变成有用的陶瓷制品。这种方法与以前的方法相比，提高了生坯强度，并且不需要水或者任何其它的液体溶剂。仅仅需要一个烧结步骤，并具有在大约７００℃到大约１０００℃的低峰烧结温度。这种方法与传统的粘土基陶瓷制造法相比，保护了能源和自然资源。由本发明专利技术能够制造出高质量的不透水的陶瓷制品。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Ceramic products, raw materials, formulations and methods

The present invention provides a process for converting large amounts of waste glass into useful ceramics by means of a low-cost manufacturing process. Compared with the previous methods, improve the strength, and does not need water or any other liquid solvent. Only a sintering step is required and has a low peak sintering temperature of about 700 DEG C to about 1000 DEG C. This method protects the energy and natural resources compared with the traditional clay based ceramic manufacturing process. The present invention is capable of producing high quality impermeable ceramic products.

【技术实现步骤摘要】
,原料配方和方法相关申请参照本人要求在2001年10月18日申请的US临时申请No.60/346779的权益。
技术介绍
本专利技术针对由废玻璃制成的；由废玻璃制造的原料配方；以及一种由废玻璃制造的方法。本专利技术提供一种由废玻璃来制造的低成本的方法，其中加入一种固体有机粘结剂而不用水或者任何其它的液体溶剂。本方法尤其适用于将对水敏感的玻璃组合物加工成，但同样也适用于对水不敏感的玻璃组合物。由本专利技术能够制造出各种各样的。这里所提供的例子是采用本专利技术将不同类型的回收废玻璃制成瓷瓦。本专利技术还针对两个现有问题需要降低陶瓷工业的能源用量；需要新的回收玻璃制品。陶瓷工业消耗大量能源，尤其是在烧结步骤中。将常规陶瓷原料烧结成致密制品需要高于1200℃(2200°F)的烧结温度。原料配方的改良已经降低了烧结温度，但由于所用原料类型，这种改良是有限的。大多数传统的，比如瓷瓦和瓷砖，主要由粘土基原料组成，其固有地需要高的烧结温度。其它的陶瓷制造步骤，比如干燥工艺，也需要非常多的能源。能源成本是整个制造成本中的一个主要部分，这样，能够降低所需能源的新方法对于陶瓷工业将是十分有利的。需要利用回收废玻璃的新制品，来进一步促进玻璃的回收，因为仅有有限数量的玻璃能够重新熔融来制造新的容器(目前回收玻璃的主要用途)。尤其需要对玻璃中的污染物敏感度小的，能够用绿色的或者混色的容器废玻璃制造的新制品。已经研究并开发了采用回收玻璃作为陶瓷原料的制品。然而，工艺问题已经限制了这种发展，这样，目前仅仅利用了数量几乎可以不计的废玻璃(通过熔融制备新的玻璃制品除外)。这些问题是由于传统的陶瓷原料和制造方法固有的化学上和工艺上的不相容而产生的。这些不相容性已极大的阻碍了由废玻璃制造的发展。US专利#6340650综述了以前的废玻璃加工中的问题，并提供了一种新方法，通过避免在工艺中使用水和粘土来消除了这些问题。这种方法包括在成型步骤中加入一种有机粘结剂来将废玻璃颗粒结合到一起。初始的这种有机粘结剂或者是液态的，或者是固态的。如果使用的是一种固体有机粘结剂，那么将这种粘结剂溶解在一种非水液体中。这种方法消除了以前的问题，然而，仍然存在一些缺点。如下所述，本专利技术消除了这些缺点。为了有效，有机粘结剂需要是一种液体的形式，这样，废玻璃颗粒能够被这种有机粘结剂浸润并包覆。在室温(～20℃)下的单相有机粘结剂或者是液态的或者是固态的。如果有机粘结剂是液态的，那么陶瓷颗粒可直接与这种粘结剂混合，使粘结剂包覆在颗粒上。然后，可将这种混和物制备成所希望的制品，但是与如果粘结剂是固态的相比，这种制品的生坯强度低。生坯强度指的是在成型步骤之后的未烧结的生坯制品的强度。生坯强度需要是足够高的，这样可使制品在从成型步骤移到烧结步骤中时不发生断裂。另外，当制品的尺寸增加时，所需生坯强度的水平增加。如果有机粘结剂是固态的，那么可将这种粘结剂溶解在特定的液体中，与废玻璃颗粒相混和，然后干燥以去除这种液体，以制得由该有机粘结剂包覆的玻璃颗粒。通常用水作为这种液体。对于对水敏感的陶瓷原料，可用非水液体来代替水，例如醇。然而，采用非水液体的工艺提高了成本和制造的复杂性，并且会带来环境问题。本专利技术包括一种用固体有机粘结剂包覆废玻璃粉末的新方法，其与当采用的是液体粘结剂时相比提高了生坯强度。本专利技术也消除了对水和任何其它的液体溶剂的需要。在本专利技术中，这种粘结剂最初是固态的，然后熔融成液体，包覆在玻璃粉末上，并冷却固化该粘结剂，从而制成一种固体粘结剂包覆的玻璃混和物。然后将这种混和物制成生坯，并将其烧结成高质量的。本专利技术可用来制成仅有小量孔隙的不透水的陶瓷微结构。不透水指的是具有小于0.5％的非常低的吸水率。具有小量孔隙的不透水的陶瓷微结构是获得高质量性能的关键。由本专利技术可制成具有大范围的颜色以及光滑的有光泽的类釉表面的。通过加入填料，和/或玻璃的部分结晶化还可以调节表面纹理以及其它的烧结性能。与传统的陶瓷工艺方法相比，本专利技术保护了能源和自然资源。专利技术简述本专利技术提供一种采用低成本制造工艺将大量废玻璃转变成有用的的方法。本方法的主要步骤包括将废玻璃用一种固体有机粘结剂结合；将这种粘结剂熔融成液体粘结剂；混和以将这种液体粘结剂包覆在废玻璃颗粒上；冷却到该粘结剂的熔融温度以下；将冷却的混和物粉碎并过筛；将过筛后的原料成型为生坯；将生坯加热使该有机粘结剂完全烧尽；然后烧结制成。本方法与以前的方法相比，提高了生坯强度，并且不需要水或者任何其它的液体溶剂。仅需要一个烧结步骤，并具有在大约700℃到大约1000℃的低峰烧结温度。这种方法与传统的粘土基陶瓷制造法相比，保护了能源和自然资源。由本专利技术可以制得高质量的不透水的。专利技术详述本专利技术的原料配方由废玻璃与有机粘结剂结合组成。在下面提供的实施例中，废玻璃由纤维玻璃，容器玻璃和平板玻璃组成。在实施例中的粘结剂由聚乙二醇组成。不改变本专利技术的范围，可以使用其它类型的废玻璃和有机粘结剂。这些废玻璃可以来自工业源，或者后消费品(post-consumer)源。在本专利技术中使用的这些有机粘结剂当被加热到其熔融温度以上时，必须熔融成液态，以在混和过程中包覆到陶瓷原料颗粒上。在该加热和混和步骤之后，有机粘结剂在冷却到其熔融温度以下时必须转变成固态。也可以往原料配方中加入其它普通的陶瓷工艺添加剂，比如增塑剂，润滑剂，保护剂等，以进一步在不改变本专利技术范围的情况下优化工艺。这些添加剂可以在有机粘结剂熔融之前和/或之后加入。不改变本专利技术的范围，可以往废玻璃中加入无机填料。可以加入无机填料来改善颜色，表面纹理，或者最终制品的任何的其它性能。无机填料包括陶瓷原料和着色剂。填料可以独立加入或者组合加入。可以加入的陶瓷原料的例子包括，但不限于，氧化铝，氧化硅和氧化锆。还可以加入粗尺寸颗粒的填料来调节性能，比如通过表面纹理的粗化来提高防滑性。本方法的第一步是将废玻璃与有机粘结剂结合，并依据原料配方，在此工艺步骤中加入任何其它的添加剂。优选的原料配方由大约90-99％重量比的废玻璃和大约1-10％重量比的固体有机粘结剂组成。如果在原料配方中加入了填料，则优选的，填料代替大约0.1-40％重量比的废玻璃。填料的加入量依赖于所用的废玻璃类型以及所希望的最终性能。优选的，废玻璃应是粉状形式的。所需的玻璃粉末颗粒尺寸依赖于所希望的最终性能。如果所用的是对水敏感的废玻璃，那么要制造不透水的，需要有对废玻璃粉的干燥工艺。对水敏感的玻璃组合物对干燥工艺的这种需要在US专利#6340650中进行了详细的探讨。原料可在能够将原料组分均匀分配的任何类型的混和器中进行混和，例如盘式混和器，锥形混和器，螺旋混和器，转筒混和器等。该混和步骤是优选的，但不是本专利技术必须的步骤。然后将结合好的，以及可选的混和好的原料加热到有机粘结剂的熔融温度以上。在此加热步骤中，将此原料混和以使液体有机粘结剂包覆到废玻璃颗粒上制得一种液体粘结剂包覆的玻璃混和物。对于这步，可以使用各种类型的具有加热护套的混和器，例如具有Muller式转轮的转盘混和器。不改变本专利技术的范围，也可以使用其它的加热和混和原料的方法。在加热和混和步骤之后，将液体粘结剂包覆的玻璃混和物冷却到该有机粘结剂的熔融温度以下，这样这种粘结剂变回固态，制得了固体粘结剂包覆的玻璃混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用废玻璃制造陶瓷制品的方法，包括：将一种固体有机粘结剂加热形成一种液体有机粘结剂；将废玻璃与这种液体有机粘结剂混和，形成一种液体粘结剂包覆的玻璃混和物；将这种液体粘结剂包覆的玻璃混和物冷却，形成一种固体粘结剂包覆 的玻璃混和物；将这种固体粘结剂包覆的玻璃混和物成型为陶瓷制品生坯；将该陶瓷制品生坯加热，使有机粘结剂烧尽；并烧结该陶瓷制品生坯以将该陶瓷制品生坯烧结成陶瓷制品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J豪恩，
申请(专利权)人：迈克尔J豪恩，
类型：发明
国别省市：US[美国]