阅读说明：本技术 一种带浮雕效果的发泡陶瓷及制备方法 (Foamed ceramic with embossment effect and preparation method thereof ) 是由 孔令珂 彭也庆 胡小强 任丽敏 冯唐涛 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷,包括依次设置的发泡基体层和浮雕效果层,所述发泡基体层和所述浮雕效果层经一次性烧结形成一体,其中,所述发泡基体层的体积密度为0.36-0.5g/cm<Sup>3</Sup>,所述浮雕效果层的体积密度为0.5-1.0g/cm<Sup>3</Sup>。所述带浮雕效果的发泡陶瓷是采用一次性烧制成型,其表面直接含有浮雕结构的浮雕效果,无需通过进一步雕刻和表面装饰。本发明还提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷的制备方法。(The invention provides foamed ceramic with a relief effect, which comprises a foamed base body layer and a relief effect layer which are sequentially arranged, wherein the foamed base body layer is formed by coating a layer of a foaming base body and a layer of a relief effect on the foaming base body layerThe layer and the relief effect layer are integrated through one-time sintering, wherein the volume density of the foaming matrix layer is 0.36-0.5g/cm 3 The volume density of the relief effect layer is 0.5-1.0g/cm 3 . The foamed ceramic with the relief effect is formed by one-time firing, the surface of the foamed ceramic directly has the relief effect of the relief structure, and further carving and surface decoration are not needed. The invention also provides a preparation method of the foamed ceramic with the relief effect.)

一种带浮雕效果的发泡陶瓷及制备方法

技术领域

本发明涉及建筑装饰材料技术领域，具体涉及一种带浮雕效果的发泡陶瓷及制备方法。

背景技术

发泡陶瓷(泡沫陶瓷)材料是一种具有高温特性的多孔材料，具有热导系数低、重量轻、硬度高、耐腐蚀、耐磨损、耐渗水和易再生等优良性能，可广泛用于环境保护、工业及民用建筑、国防军工、石油化工、市政建设、地下工程、道路交通、桥梁隧道、生物种植、制冷业和热工设备等诸多领域。浮雕是一种半立体雕刻艺术形式，通过浮凸于材料表面的造型形成立体形态。对发泡陶瓷板材进行装饰，将浮雕应用到发泡陶瓷板材上，可以得到一种兼具发泡陶瓷优异性能和浮雕美观的新型发泡陶瓷。

然而现有技术中，普遍通过至少二次加工工艺以在发泡陶瓷板材上获得浮雕表面，再制备表面装饰和保护层；整个产品工艺繁琐、加工时间长，且产品工艺中的修切和磨光都会影响板材的出材率，增加了生产成本。尤其使上下表层不同孔隙率或密度的发泡陶瓷板材上形成浮雕效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷及制备方法，所述带浮雕效果的发泡陶瓷是采用一次性烧制成型，其表面直接含有浮雕结构的浮雕效果，无需通过进一步雕刻和饰面。

第一方面，本发明提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷，包括依次设置的发泡基体层和浮雕效果层，所述发泡基体层和所述浮雕效果层经一次性烧结形成一体，其中，所述发泡基体层的体积密度为0.36-0.5g/cm³，所述浮雕效果层的体积密度为0.5-1.0g/cm³。

可选地，所述浮雕效果层的体积密度高于所述发泡基体层的体积密度。

可选地，所述发泡基体层的孔隙率为80％-87％；所述浮雕效果层的孔隙率为63％-87％。

本发明中，所述发泡陶瓷各层结构的体积密度(或体密)与其强度之间存在重要关联，本发明所述发泡陶瓷质量轻强度高。

本发明中，孔隙率可以用公式P＝(1-ρ₀/ρ)*100％计算得到，其中ρ₀和ρ分别为发泡陶瓷坯体原料在制备前后的体积密度，体积密度越大，孔隙率越小。

可选地，所述浮雕效果层远离所述发泡基体层的一侧表层为一致密保护层。其中，所述致密保护层的体积密度大于2.2g/cm³；孔隙率小于或等于20％。

可选地，所述致密保护层的厚度为0.2-1mm。

本发明中，所述致密保护层为所述浮雕效果层的表层结构，所述致密保护层表面光滑，结构致密，可以作为所述带浮雕效果的发泡陶瓷的保护层，防止发泡陶瓷的磨损，使浮雕效果层的浮雕图案结构更稳定。

可选地，所述浮雕效果层上设有浮雕结构，所述浮雕结构包括几何线条或3D图案。例如，所述浮雕效果层上设有浮雕结构可以为各种具有立体效果的花纹图案，或其他美观图案。

可选地，所述浮雕效果层完全覆盖所述发泡基体层的一侧表面，以使所述发泡基体层靠近所述浮雕效果层的所述一侧表面未被暴露。

可选地，所述浮雕效果层的厚度为2-7cm。本发明中，所述浮雕效果层的厚度与浮雕图案的纹理深度有关，所述浮雕效果层的厚度可以基于不同浮雕图案进行调节，针对不同的浮雕图案，可以对应设计不同厚度的浮雕效果层。

可选地，所述发泡基体层和浮雕效果层之间设有至少一层过渡发泡层，所述过渡发泡层、所述发泡基体层和所述浮雕效果层经一次性烧结形成一体。

本发明中，所述过渡发泡层的体积密度大于所述发泡基体层的体积密度，且所述过渡发泡层的体积密度小于所述浮雕效果层的体积密度。

当所述发泡基体层和浮雕效果层之间设有多层过渡发泡层时，多层所述过渡发泡层的体积密度可以但不限于依次增加。例如，所述发泡陶瓷中，所述体积密度沿发泡基体层至浮雕效果层的方向上依次增加。

本发明中，所述浮雕效果层的体积密度是指除致密保护层之外的那部分的体积密度，由于致密保护层的厚度相较于浮雕效果层的厚度太小，因此，所述致密保护层的体积密度对整个浮雕效果层的体积密度实际上的影响也非常小，可以忽略不计。

本发明中，所述过渡发泡层可以有利于提升所述浮雕效果层和所述发泡基体层之间的结合强度，提升带浮雕效果的发泡陶瓷整体结构稳定性，延长发泡陶瓷的使用寿命。

本发明一

具体实施方式

中，所述带浮雕效果的发泡陶瓷包含一层过渡发泡层，所述带浮雕效果的发泡陶瓷由依次设置的发泡基体层、过渡发泡层和浮雕效果层组成。

本发明另一具体实施方式中，所述带浮雕效果的发泡陶瓷包含第一过渡发泡层和第二过渡发泡层，所述带浮雕效果的发泡陶瓷由依次设置的发泡基体层、第一过渡发泡层、第二过渡发泡层和浮雕效果层组成。

可选地，每层所述过渡发泡层的厚度为1-3cm。

本发明中，所述带浮雕效果的发泡陶瓷的厚度可以基于实际需求进行调节。例如，通过调节发泡基体层或过渡发泡层的厚度进行调节。

可选地，所述带浮雕效果的发泡陶瓷的厚度为5-22cm。

可选地，所述发泡基体层的厚度为3-20cm。

可选地，所述发泡基体层的厚度为3-15cm。

本发明一具体实施方式中，所述发泡基体层的厚度可以但不限于为3cm，或为5cm，或为8cm，或为10cm，或为12cm，或为15cm，或为18cm，或为20cm。

第二方面，本发明还提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

称取发泡基体层的坯体原料，经球磨、造粒后得到第一粉料，然后将所述第一粉料压制成为第一坯体，并刮平所述第一坯体；

称取浮雕效果层的坯体原料，经球磨、造粒后得到第二粉料，然后将所述第二粉料铺设在经刮平后的所述第一坯体上；使用浮雕模具，将铺设在所述第一坯体上的所述第二粉料压制成第二坯体，且在第二坯体上形成浮雕结构；

转移至窑中进行一次性高温烧结，所述第一坯体与所述第二坯体烧结形成一体，然后切割加工成所需要的尺寸后，得到带浮雕效果的发泡陶瓷；

其中，所述发泡基体层的体积密度为0.36-0.5g/cm³；所述浮雕效果层的体积密度为0.5-1.0g/cm³。

可选地，所述第一坯体烧结形成发泡基体层，所述第二坯体烧结形成浮雕效果层。

可选地，所述发泡基体层的孔隙率为80％-87％；所述浮雕效果层的孔隙率为63％-87％。

本发明中，所述刮平所述第一坯体的过程可以为在所述第一坯体的顶部表面刮平，所述第二粉料铺设在经刮平后的所述过渡发泡层坯体的顶部表面上。本发明中，所述第一坯体的四周侧面和底部表面可以通过贴在模具的内部表面上形成平面结构。

可选地，在刮平所述第一坯体之后，铺设第二粉料之前还包括：在所述经刮平后的所述第一坯体上铺设至少一层过渡发泡层坯体，刮平所述过渡发泡层坯体，将所述第二粉料铺设在经刮平后的所述过渡发泡层坯体上。

其中，所述过渡发泡层坯体烧结形成过渡发泡层。此时，所述带浮雕效果的发泡陶瓷中，所述第一坯体、所述过渡发泡层坯体、所述第二坯经一次烧结过程后，烧制形成发泡基体层、过渡发泡层和浮雕效果层的一体结构。

当所述制备方法中没有过渡发泡层时，所述带浮雕效果的发泡陶瓷中，所述第一坯体和所述第二坯经一次烧结过程后，烧制形成发泡基体层和浮雕效果层的一体结构。

本发明中，所述浮雕效果层的坯体原料为低发泡率的材料，有利于获得体积密度更大的浮雕效果层，且所述浮雕效果层的表层光滑致密。

所述浮雕效果层远离所述发泡基体层的一侧表层为一致密保护层；所述致密保护层的体积密度大于2.2g/cm³，孔隙率小于或等于20％。

由于发泡陶瓷烧制过程中，浮雕效果层的表层气氛和内部气氛不同，且表层易排气，不易形成多孔结构，因此，本发明所述浮雕效果层远离所述发泡基体层的一侧表层形成为一致密保护层，致密保护层的表面光滑致密，含有所述致密保护层的浮雕效果层可以不用再对表面进行修饰，可以直接用于室内外装置。

可选地，所述致密保护层的厚度为0.2-1mm。

可选地，所述浮雕效果层的厚度为2-7cm。

可选地，每层所述过渡发泡层的厚度为1-3cm。

本发明中，所述带浮雕效果的发泡陶瓷的厚度可以基于实际需求进行调节。例如，通过调节发泡基体层或过渡发泡层的厚度进行调节。

可选地，所述带浮雕效果的发泡陶瓷的厚度为5-22cm。

可选地，所述发泡基体层的厚度为3-20cm。

可选地，所述发泡基体层的厚度为3-15cm。

可选地，所述浮雕效果层的厚度与所述发泡基体层的厚度比为1:(2-5)。

可选地，所述球磨、造粒的过程包括：将坯体原料转移至球磨机进行球磨，得到浆料，然后对所述浆料进行喷雾造粒。

可选地，所述第一坯体的含水量、所述第二坯体的含水量为均不超过10％。

可选地，所述高温烧结过程中，烧结温度为1130-1200℃，烧结时间为8-12h。

本发明中，所述带浮雕效果的发泡陶瓷为绿色环保建材，所述发泡基体层或所述浮雕效果层的坯体原料一般以常规的陶土尾矿、陶瓷碎片、工业废渣、石英、粘土为主，配以发泡剂、分散剂或助熔剂。通过在制备过程中，调节助熔剂和发泡剂的用量可以制备得到不同体积密度的发泡陶瓷。

本发明一实施方式中，所述发泡基体层的坯体原料包括尾矿、滑石、高岭土氧化钙、分散剂和发泡剂。所述分散剂可以但不限于为陶瓷分散剂，例如多聚磷酸钠、硅酸钠和碳酸钠中的一种或多种。所述发泡剂可以但不限于为碳化硅、焦粉、煤粉和石灰石中的一种或多种。

本发明一实施方式中，所述浮雕效果层的坯体原料包括尾矿、滑石、高岭土氧化钙、分散剂和发泡剂。所述分散剂可以但不限于为陶瓷分散剂，例如多聚磷酸钠、硅酸钠和碳酸钠中的一种或多种。所述发泡剂可以但不限于为碳化硅、焦粉、煤粉和石灰石中的一种或多种。本发明中所述浮雕效果层的坯体原料与所述发泡基体层的坯体原料的组分组成可相同，但各组分的含量之间存在差异。

例如，本发明中所述浮雕效果层的坯体原料中的发泡剂含量低于与所述发泡基体层的坯体原料中的发泡剂。

本发明一实施方式中，所述过渡发泡层的坯体原料可以但不限于包括尾矿、滑石、高岭土、氧化钙、分散剂和发泡剂。

由于传统发泡陶瓷的制备工艺中，往往采用先烧制得到发泡陶瓷板材，然后按照浮雕生产工艺制备浮雕表面，得到浮雕表面后再采用喷涂、刷涂、淋涂等工艺制备具有保护和装饰作用的涂层。而本发明所述制备方法中，采用一次性烧结即可获得具有浮雕效果的发泡陶瓷板材，且所述发泡陶瓷板材的浮雕效果层自带致密保护层；缩短了工艺时间，提高了烧成效率，增加了板材出材率，减少了边角废料的产生，与传统工艺相比，成本更低，生产效率更高。

本发明的有益效果包括：

(1)本发明所述带浮雕效果的发泡陶瓷是采用一次性烧制而成，经烧制后的发泡陶瓷表面直接含有浮雕结构的浮雕效果，无需通过进一步雕刻和表面装饰。

(2)本发明所述带浮雕效果的发泡陶瓷的制备方法，工艺简单、生产效率高，可适用于工业化生产，所述浮雕效果是通过模具对已铺好的坯体进行压制成型，且浮雕结构经过高温烧制后保持不变，可以直接得到含浮雕效果的发泡陶瓷产品；制备工艺中无需再次进行修切和磨光的步骤，大大提高发泡陶瓷板材的生产效率和出材率，降低生产成本。

本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。

附图说明

为更清楚地阐述本发明的内容，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。

图1为本发明一实施例提供的带浮雕效果的发泡陶瓷制备方法的工艺流程图；

图2为本发明一实施例提供的带浮雕效果的发泡陶瓷100的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的带浮雕效果的发泡陶瓷的局部示意图；

图4为本发明另一实施例提供的带浮雕效果的发泡陶瓷200的结构示意图。

具体实施方式

以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。

下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。

若无特别说明，本发明实施例所采用的原料及其它化学试剂皆为市售商品。

如图1所示，本发明一实施例提供了一种带浮雕效果的发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S10、称取发泡基体层的坯体原料，经球磨、造粒后得到第一粉料，然后将所述第一粉料压制成为第一坯体，并刮平所述第一坯体；

S20、称取浮雕效果层的坯体原料，经球磨、造粒后得到第二粉料，然后将所述第二粉料铺设在经刮平后的所述第一坯体上；使用浮雕模具，将铺设在所述第一坯体上的所述第二粉料压制成第二坯体，且在第二坯体上形成浮雕结构；

S30、转移至窑中进行一次性高温烧结，所述第一坯体与所述第二坯体烧结形成一体，然后切割加工成所需要的尺寸后，得到带浮雕效果的发泡陶瓷；其中，所述发泡基体层的体积密度为0.36-0.5g/cm³，所述浮雕效果层的体积密度为0.5-1.0g/cm³。

可选地，所述坯体原料，通过转移至球磨机进行球磨后，得到第一浆料，经喷雾造粒后得第一粉料。可选地，所述S10中还包括：将所述第一粉料放入料仓进行陈腐，然后将所述陈腐后的第一粉料压制成为第一坯体。

可选地，所述S10中，所述发泡基体层的坯体原料包括：陶土尾矿、陶瓷碎片、工业废渣、石英、粘土中的一种或多种，以及发泡剂、分散剂和助熔剂。然后适量配以辅料，制得体积密度为0.36-0.5g/cm³的发泡基体层。

可选地，所述S20中，所述浮雕效果层的坯体原料包括：陶土尾矿、陶瓷碎片、工业废渣、石英、粘土中的一种或多种，以及发泡剂、分散剂和助熔剂。然后适量配以辅料，制得体积密度为0.5-1.0g/cm³的浮雕效果层。

可选地，所述浮雕效果层的坯体原料铺设在所述第一坯体经刮平后的一侧表面上。通过所述浮雕模具，可以在第二坯体上形成浮雕结构。

可选地，所述浮雕结构包括几何线条或3D图案。

可选地，在刮平所述第一坯体之后，铺设第二粉料之前还包括：在所述经刮平后的所述第一坯体上铺设至少一层过渡发泡层坯体，刮平所述过渡发泡层坯体，将所述第二粉料铺设在经刮平后的所述过渡发泡层坯体上。

其中，所述过渡发泡层坯体烧结形成过渡发泡层。此时，所述带浮雕效果的发泡陶瓷中，所述第一坯体、所述过渡发泡层坯体、所述第二坯经一次烧结过程后，烧制形成发泡基体层、过渡发泡层和浮雕效果层的一体结构。

可选地，所述S30中，所述高温烧结过程中，烧结温度为1130-1200℃，烧结时间为8-12h。本发明所述制备方法中，采用一次高温烧结过程，所述发泡基体层和所述浮雕效果层经一次性烧结形成一体，得到带浮雕效果的发泡陶瓷粗品；然后将所述发泡陶瓷粗品切割加工成所需要的尺寸。

由于传统发泡陶瓷的制备工艺中，往往采用先烧制得到发泡陶瓷板材，然后按照浮雕生产工艺制备浮雕表面，得到浮雕表面后再采用喷涂、刷涂、淋涂等工艺制备具有保护和装饰作用的涂层。而本发明所述制备方法中，采用一次性烧结即可获得具有浮雕效果的发泡陶瓷板材，且所述发泡陶瓷板材的浮雕效果层自带致密保护层；缩短了工艺时间，提高了烧成效率，增加了板材出材率，减少了边角废料的产生，与传统工艺相比，成本更低，生产效率更高。

如图2所示，为由上述制备方法制备得到的带浮雕效果的发泡陶瓷100，包括依次设置的发泡基体层10和浮雕效果层20，所述发泡基体层10和所述浮雕效果层20经一次性烧结形成一体，其中，所述发泡基体层10的体积密度为0.36-0.5g/cm³，所述浮雕效果层20的体积密度为0.5-1.0g/cm³。

本发明实施方式中，所述发泡基体层10和所述浮雕效果层20的厚度可以在制备过程中根据预设的厚度进行调整。

本发明实施方式中，所述浮雕效果层20上设有浮雕结构，所述浮雕结构包括几何线条或3D图案。所述浮雕结构可以通过在制备过程中，采用不同形状或含有不同图案的浮雕模具压制形成。

参见图3，本发明实施方式中，所述浮雕效果层20远离所述发泡基体层10的一侧表层为一致密保护层21。所述浮雕效果20中，除所述致密保护层21的剩余部分22与所述发泡基体层10紧密结合。其中，为了便于查看致密保护层21，图3展示是局部结构图，浮雕结构未具体展示。

如图4所示，为由上述制备方法制备得到的带浮雕效果的发泡陶瓷200，相比与带浮雕效果的发泡陶瓷100，所述带浮雕效果的发泡陶瓷200还包括设置在发泡基体层10和浮雕效果层20之间的过渡发泡层30。

本发明中，所述致密保护层为所述浮雕效果层的表层结构，所述致密保护层表面光滑，结构致密，可以作为所述带浮雕效果的发泡陶瓷的保护层，防止发泡陶瓷的磨损，使浮雕效果层的浮雕图案结构更稳定。

本发明中，所述过渡发泡层可以有利于提升所述浮雕效果层和所述发泡基体层之间的结合强度，提升带浮雕效果的发泡陶瓷整体结构稳定性，延长发泡陶瓷的使用寿命。

实施例1

一种带浮雕效果的发泡陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

称取发泡基体层的坯体原料，其质量百分含量为：尾矿66.5％，滑石20％，氧化钙2％，高岭土10％，分散剂1.0％，发泡剂0.5％；将坯体原料转移至球磨机进行球磨，得到浆料，然后对所述浆料进行喷雾造粒得到发泡基体层的坯体粉料，然后将发泡基体层的坯体粉料压制成为发泡基体层坯体，并刮平发泡基体层坯体的上表面；

称取浮雕效果层的坯体原料，其质量百分含量为：尾矿66.5％，滑石20％，氧化钙2％，高岭土10％，分散剂1.0％，发泡剂0.3％；将坯体原料转移至球磨机进行球磨，得到浆料，然后对所述浆料进行喷雾造粒得到浮雕效果层的坯体粉料，然后将浮雕效果层的坯体粉料铺设在经刮平后的发泡基体层坯体上；使用浮雕模具，将浮雕效果层的坯体粉料压制成坯体，且在坯体上形成浮雕结构；

转移至窑中进行一次性高温烧结，烧结温度1200℃，烧结时间10h；得到发泡基体层和浮雕效果层烧结形成一体的发泡陶瓷粗品，然后切割加工成所需要的尺寸后，得到带浮雕效果的发泡陶瓷。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。