一种以3D打印技术利用废弃瓷的方法和产品技术

本发明专利技术涉及一种以3D打印技术利用废弃瓷制备混凝土预制构件或陶瓷制品的方法，该方法包括：分类：将回收的废弃瓷按照吸水率2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；原料处理：将所述废弃瓷按烧成温度分别破碎、过筛、分级得到陶瓷颗粒；制浆：将粉碎后的废弃瓷加入到混凝土、光敏树脂或粘合剂中，制成建筑用、陶瓷用3D打印原料；成型/烧结：使用该材料进行3D打印，以得到混凝土预制构件或者陶瓷制品。根据本发明专利技术的方法可以利用3D打印技术使废弃瓷自由成型，从而以相对低廉的成本得到可以个性化定制的产品，可以应用于广泛的混凝土预制构件和陶瓷制品。

A Method and Product for Utilizing Waste Porcelain by 3D Printing Technology

The invention relates to a method for preparing concrete prefabricated components or ceramics products by using waste ceramics with 3D printing technology. The method comprises the following steps: classifying recycled waste ceramics according to water absorption below 2%, 2% to 10%, and above, cleaning and drying separately after classification; raw material treatment: crushing, sieving and grading the waste ceramics according to firing temperature to obtain ceramics separately. Particles; Pulping: Pulverized waste porcelain is added to concrete, photosensitive resin or adhesives to make 3D printing raw materials for building and ceramics; Forming/sintering: 3D printing with this material to obtain prefabricated concrete components or ceramics. According to the method according to the invention, waste porcelain can be freely formed by using 3D printing technology, thus individualized customized products can be obtained at relatively low cost, and can be applied to a wide range of concrete prefabricated components and ceramic products.

【技术实现步骤摘要】
一种以3D打印技术利用废弃瓷的方法和产品
本专利技术属于废瓷回收再利用的领域，具体涉及一种以3D打印技术利用废弃瓷的方法和产品。
技术介绍
我国是陶瓷生产大国，陶瓷制品的生产过程和使用后会产生大量废瓷，这些废瓷垃圾无论经填埋还是焚烧处理都很难降解。针对废旧瓷，目前只有少量大规模的正规企业会将自己产生的废品进行回收处理后，掺入新的原料进行生产，目前国内还基本没有大规模集中回收再利用的情况。CN107473711A公开了一种环保陶瓷材料及其制备方法，该方法将废瓷回收处理后，混合其他陶瓷粉，然后加水，再注浆成型并烧结。该方法采用模具成型，开模周期长、成本高，其制品的形状、结构的设计与制作受到模具的限制，无法进行自由成型；该方法所制陶瓷制品颜色单一。而且，该方法混合的陶瓷粉颗粒仅大概一致，性质不均匀，导致制备的产品内应力大，强度低，容易损坏。CN107540347A公开了一种利用回收废瓷烧制而成的耐热瓷。该耐热瓷在原料中掺入一定比例的废瓷，参照新瓷工艺进行生产。该方法的废瓷利用量低，且由于废瓷和原材料之间性质差异大，会对产品造成不可控的影响。因此，现有技术中仍需要更有效的，且利用率高的回收废瓷的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种利用废弃瓷的方法。本专利技术的另一个目的是提供一种根据所述方法制备的产品。根据本专利技术的一个实施方式，其提供了一种利用废弃瓷制备混凝土预制构件的方法，该方法包括：a1)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b1)原料处理：将所述吸水率大于10％的废弃瓷破碎、过筛、分级得到特征直径分别为2-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm的陶瓷颗粒；c1)将步骤b1)中的废弃瓷加入到混凝土中，制成建筑用3D打印原料，其中，废弃瓷的总加入量大于10wt％，且小于70wt％；d1)使用该材料进行3D打印，以得到混凝土预制构件。优选地，步骤b1)中的2-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm的废弃瓷以(11-13):(8-10):(5-7):(2-4)的质量比加入到混凝土中。在此比例下，可以增加混凝土预制构件的堆积密度。根据本专利技术的另一个实施方式，其提供了一种利用废弃瓷制备陶瓷制品的方法，该方法包括：a2)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b2)原料处理：将所述吸水率为2％至10％的废弃瓷，经破碎、研磨、过筛，得到粒径为0.1μm～100μm的陶瓷微粉；c2)将所述陶瓷微粉与光敏树脂混合分散均匀，制成适用于光固化3D打印的光敏陶瓷浆料，其中，废瓷粉的总加入量不少于40vol％；d2)利用3D打印技术成型，以得到坯件；e2)将步骤d2)中得到的坯件在1100℃至1300℃下烧结以得到陶瓷制品。优选地，在步骤c2)中，基于陶瓷微粉和光敏树脂的总量，可额外加入少于20wt％的助烧剂；优选地，所述助烧剂的含量为10wt％至20wt％，其中，所述助烧剂包括但不限于玻璃粉、石英粉、氧化镁、氧化硅。其中，所述光敏树脂可以包括通常用于光固化3D打印的光敏树脂，如选自双环戊二烯苯酚型环氧树脂、自双酚二缩水油醚二环氧树脂、大豆油改性环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和双酚二缩水油醚二环氧丙烯酸树脂中的任意一种或两种以上的混合物。优选地，在步骤d2)和步骤e2)之间还包括步骤d2’)以3-5cm的间隔向体型坯件中形成直径为1-2mm的孔隙；根据本专利技术的另一个实施方式，其提供了一种利用废弃瓷制备陶瓷制品的方法，该方法包括：a3)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b3)原料处理：将所述吸水率为2％以下的废弃瓷，经破碎、研磨、过筛，得到粒径为0.1μm～100μm的陶瓷微粉；c3)将所述陶瓷微粉与粘合剂混合分散均匀，制成适用于3D打印的陶瓷浆料，其中，废瓷粉的总加入量不少于40vol％；d3)利用3D打印技术成型，以得到坯件；e3)将步骤d3)中得到的坯件在1100-1500℃下烧结以得到陶瓷制品。优选地，在步骤c3)中，基于陶瓷微粉和粘合剂的总量，可额外加入少于20wt％的助烧剂；优选地，所述助烧剂的含量为10wt％至20wt％，其中，所述助烧剂包括但不限于玻璃粉、石英粉、氧化镁、氧化硅。其中，所述粘合剂包括通常用于3D打印的热塑性树脂或热固性树脂，如羧甲基纤维素、聚乙烯或聚苯乙烯等，或者用于光固化的光敏树脂，如丙烯酸树脂或环氧树脂等。优选地，所述环氧树脂选自双环戊二烯苯酚型环氧树脂、自双酚二缩水油醚二环氧树脂、大豆油改性环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂中的任意一种或两种以上的混合物，且所述丙烯酸树脂选自聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯和双酚二缩水油醚二环氧丙烯酸树脂中的任意一种或两种以上的混合物。优选地，在步骤d3)和步骤e3)之间还包括步骤d3’)以3-5cm的间隔向体型坯件中形成直径为1-2mm的孔隙。根据本专利技术的另一个方面，其提供了根据上述方法中的任一种所制备的产品。根据本专利技术的方法可以利用3D打印技术使废弃瓷自由成型，从而以相对低廉的成本得到可以个性化定制的产品，可以应用于广泛的混凝土预制构件和陶瓷制品。在本专利技术的制备混凝土预制构件的方法中，通过以特定的比例混合不同直径的陶瓷颗粒，可以提高原料中废弃瓷的堆积密度，从而增加原料中废弃瓷的含量，增加建筑强度，降低成本。在本专利技术的制备陶瓷制品的方法中，通过以3-5cm的间隔在体型坯件中形成孔隙，可以增加最终产品的强度，减少应力集中等现象。这是因为回收的废弃瓷原料与常规陶瓷胎土或瓷土，以及光敏树脂等材料的物理性质不同，因此，在烧结过程中可能导致应力集中，从而造成产品强度下降，甚至出现裂纹。通过上述结构，可以通过结构上的孔隙减少应力集中，从而提升防止出现裂纹等现象。有益效果本专利技术提出了一种废弃瓷回收、分类、再利用的方法和装置。根据本专利技术的方法，由于将废旧瓷进行分类以分别应用于不同应用领域，从而可以提高分选后的废旧瓷的利用效率；通过将该方法和3D打印技术相结合，改变了现有技术中的模塑工艺，从而可以制备出形状更复杂、种类更丰富的产品。在制备混凝土预制构件的方法中，通过将不同直径的陶瓷颗粒混合，可以提高原料中废弃瓷的堆积密度，从而增加原料中废弃瓷的含量，降低成本。此外，通过以固定的适当间隔在坯件中形成孔隙，可以减少应力集中，从而防止出现裂纹等现象。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施方式的废弃瓷回收、分类、再利用的方法的示意图。图2是采用实施例2中的方法以废旧陶瓷作为部分原料而制备的花瓶的图片。图3是采用实施例4中的方法以废旧陶瓷作为部分原料而制备的杯子的图片。具体实施方式以下将参考实施例具体描述本专利技术，但以下实施例仅用于说明的目的，而不是为了限制本专利技术的范围。实施例11)将回收的废瓷破碎取样，然后使用上海精密仪器仪表有限公司公司生产的TXY系列数显式陶瓷吸水率测定仪根据其使用说明来测定吸水率。按照吸水率在2％以下、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用废弃瓷制备混凝土预制构件的方法，该方法包括：a1)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b1)原料处理：将所述吸水率大于10％的废弃瓷破碎、过筛、分级得到特征直径分别为2‑5mm、5‑10mm、10‑20mm、20‑30mm的陶瓷颗粒；c1)将步骤b1)中的废弃瓷加入到混凝土中，制成建筑用3D打印原料，其中，废弃瓷的总加入量大于10wt％，且小于70wt％；d1)使用该材料进行3D打印，以得到混凝土预制构件。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃瓷制备混凝土预制构件的方法，该方法包括：a1)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b1)原料处理：将所述吸水率大于10％的废弃瓷破碎、过筛、分级得到特征直径分别为2-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm的陶瓷颗粒；c1)将步骤b1)中的废弃瓷加入到混凝土中，制成建筑用3D打印原料，其中，废弃瓷的总加入量大于10wt％，且小于70wt％；d1)使用该材料进行3D打印，以得到混凝土预制构件。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤b1)中的2-5mm、5-10mm、10-20mm、20-30mm的废弃瓷以(11-13):(8-10):(5-7):(2-4)的质量比加入到混凝土中。3.一种利用废弃瓷制备陶瓷制品的方法，该方法包括：a2)检测和分类：对回收的废弃瓷检测吸水率，并根据检测的吸水率按照2％以下、2％至10％、10％以上进行分类，分类后分别清洗、晾干；b2)原料处理：将所述吸水率为2％至10％的废弃瓷，经破碎、研磨、过筛，得到粒径为0.1μm～100μm的陶瓷微粉；c2)将所述陶瓷微粉与光敏树脂混合分散均匀，制成适用于光固化3D打印的光敏陶瓷浆料，其中，废瓷粉的总加入量不少于40vol％；d2)利用3D打印技术成型，以得到坯件；e2)将步骤d2)中得到的坯件在1100℃至1300℃下烧结以得到陶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡可辉，万力，
申请(专利权)人：胡可辉，
类型：发明
国别省市：北京,11