專利名稱：一種彩色裝飾石英砂的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種裝飾材料研制領域，尤其是一種彩色裝飾石英砂的制造方法。
背景技術：
建筑物的外表裝飾對美化城市、體現(xiàn)每個地區(qū)乃至整個國家的經(jīng)濟實力和人們的生活水平起著十分重要的作用。通過各種材料來達到一定的色彩效果一直是建筑研究的重要科目。而傳統(tǒng)的建筑裝飾材料因耐久性、抗?jié)B性和裝飾效果過差等原因，被逐步淘汰和替換。因此近幾年大力開發(fā)新型建筑裝飾材料。
彩色石英砂是近十年來國際上發(fā)展起來的裝飾骨料，與天然彩石砂相比，具有色彩鮮艷，不易風化，粒徑與色彩可以任意選擇等優(yōu)點，可作為砂壁涂料的著色骨料及粉末繪畫顏料。
在日本，日本特開昭53-8628“砂繪用著色粉末”是將大理石及硅粉等礦物粉末中添加淀粉，酪素。CMC，PVA等天然合成的水溶液性高分子溶液或醋酸乙烯酯等合成樹脂乳液為黏合劑，用非離子或陰離子界面活性劑與酞、鐵丹、鐵苯胺黃等無機顏料或有機顏料水分散液混合干燥，制得彩色砂。
日本特許昭59-24109彩色砂的制造方法是將黑色玄武巖與磷酸系列黏合劑攪拌混合，然后將無機顏料與其混合攪拌在400℃左右燒結(jié)而得的彩色砂。
我國研制的彩色砂又稱彩釉砂。它主要采用陶瓷油上彩工藝，以石英砂為原料，加適量油上彩顏料及水混合，然后在1200℃-1350℃高溫范圍燒結(jié)而成。后來，在此高溫燒結(jié)的基礎上添加微量礦物劑(即溶劑)，降低了燒成溫度，在700℃-950℃左右燒結(jié)而威。
近年來，隨著無皂乳液、新型罩面材料的使用及其它技術的改進，天然真石漆的泛白性、抗沾污性及耐候性得到了很大提高。但天然真石漆由于受天然顏色的限制，色彩變化不夠豐富，難于滿足用戶要求，在一定程度上限制了真石漆的使用推廣。
我國具有豐富的石英砂資源，彩色石英砂在裝飾材料市場中有著較為廣闊的市場。但是，我國大部分生產(chǎn)彩色石英砂的廠家主要集中在日韓企業(yè)中，雖然我國也有多家制造彩色石英砂的廠家，但因技術較日韓企業(yè)落后，在裝飾材料市場中收益并不好，所以有些城市便將原材料即普通的石英砂以較低價格賣給日韓企業(yè)，在日韓企業(yè)制成成品后又以較高價格賣給我方，從中牟取暴利，造成我國資金的嚴重浪費。因此，本發(fā)明的目的是在研究一種制備彩色石英砂的簡單方法用于解決上述實際問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種彩色裝飾石英砂的制造方法，用于解決現(xiàn)有研制彩色石英砂方法復雜、工藝繁瑣等問題。
為達到上述目的，本發(fā)明一種彩色裝飾石英砂的制造方法，包括選料、混合、攪拌、著色等步驟，石英砂與磷酸鋁(P2O5；Al2O3)的反應劑相互混合，同時攪拌反應，再加入由過渡族金屬氧化物組成的無機顏料，再次進行攪拌，在300℃左右溫度下燒制，形成表面為彩色的復鹽化合物的人造彩色石英砂。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明以磷酸鋁為活性劑，磷酸鋁是五氧化二磷和三氧化二鋁按一定比例在水的催化條件下反應制得，其反應方程式是P2O5+Al2O3+3H2O---->2A1PO4+3H2O其中，五氧化二磷極易吸收水分，與水激烈反應，每摩爾五氧化二磷放出68千卡熱量；并按加合水的多少生成不同的五價磷含氧酸，如偏磷酸、焦磷酸、正磷酸等，故又稱磷酸酐。正是借助于五氧化二磷與水反應放出大量的熱量，才使石英砂中的二氧化硅結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使無機顏料中的金屬原子嵌入到二氧化硅的晶格中，進而產(chǎn)生新的晶格結(jié)構(gòu)以穩(wěn)定無機顏料使之不褪色。
從二氧化硅的空間結(jié)構(gòu)可以看出，二氧化硅的價電子軌道為sp2，且在氧上有孤對電子存在，此孤對電子可與無機顏料結(jié)構(gòu)中金屬原子的空軌道相結(jié)合。因此在制備彩色建筑裝飾材料時，選擇無機顏料為著色劑。
除此以外，由五氧化二磷和三氧化二鋁生成的磷酸鋁(AlPO4)本身對金屬離子具有吸附作用，這樣使顏料又進一步牢固在石英砂上。
本發(fā)明的優(yōu)點是工藝簡單、原料充足、成品不易退色、色澤光亮、經(jīng)久耐用，能夠有效節(jié)省工作程序，提高工作效率，還具有防滑效果，并且擁有良好的市場前景。
具體實施例方式
本發(fā)明一種彩色裝飾石英砂的制造方法，包括選料、混合、攪拌、著色等步驟，石英砂與磷酸鋁(P2O5；Al2O3)的反應劑相互混合，同時攪拌反應，再加入由過渡族金屬氧化物組成的無機顏料，再次進行攪拌，在300℃左右溫度下燒制，形成表面為彩色的復鹽化合物的人造彩色石英砂。一般來說，P2O5Al2O3最好在1-5∶5-1(克)之間，顏料與水形成乳濁液為漿狀最佳，溫度在200-300℃。在具體操作過程中，彩色石英砂的反應劑比重、顏料與水比重、溫度視所加顏料不同而異，時間隨砂量不同而異。燒成溫度是影響產(chǎn)品的主要因素之一，要想燒成理想色彩的產(chǎn)品，就需要相應的燒成溫度。燒成溫度過高，則產(chǎn)生液相過多，不能保證質(zhì)量；而燒成溫度過低，則導致色料與原料黏結(jié)不牢，容易褪色。所以，對溫度的控制尤為重要。對每一種顏料而言，都有一個最佳的燒成溫度，只有在這種特定的溫度區(qū)域內(nèi)燒成，才能呈現(xiàn)出特定的顏色，即“發(fā)色”。
其他條件不變，不同溫度下的著色結(jié)果列于表1。
表1 溫度對著色效果的影響

在一定的燒成溫度下，保持一定的燒成時間，一方面可以保證固(液)相反應充分進行，另一方面也能使產(chǎn)品具有一定的光澤。燒成時間過短，則燒結(jié)過程不完全，固(液)相反應不充分，導致色彩不均，缺少光澤，但時間過長，彩色石英砂間易黏結(jié)成塊，且增加了能耗。
其他條件不變，烘烤時間變化，著色結(jié)果列于表2。
表2 時間對著色效果的影響

加入顏料的方法在制備彩色石英砂過程中，顏料要與石英充分結(jié)合才能使彩色石英砂顏色飽滿，所以加入顏料時，采取涂的方法，即是將顏料與水按一定比例配成較稠的乳濁液，再將乳濁液一層一層涂在石英砂上，使顏料與石英砂充分結(jié)合。實驗證明，用此方法使彩色石英砂著色效果更好，而且節(jié)省顏料的用量。
攪拌次數(shù)及燒結(jié)次數(shù)高溫燒結(jié)過程中要攪拌，在第一次進爐結(jié)燒時，要根據(jù)坩堝中處理后的石英砂表面水含量的多少來決定第一次攪拌時間，一般進爐后5分鐘進行第一次攪拌，若含水較多時，要3分鐘左右時進行第一次攪拌，攪拌時要把結(jié)塊的石英砂盡量分開，再放入爐中結(jié)燒，以后可10分鐘左右攪拌一次。
對于不同顏色的石英砂其燒結(jié)次數(shù)也不同，可參考下面不同顏色石英砂的制法。
從以上的實驗條件可以看出，著色能力的好壞，與溫度、烘烤時間有關，但具體顏色有著不同的制造條件，下面列舉各種顏色石英砂的制造方法1、紅色彩色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.5的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.0∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.6(鐵鈷紅顏料∶水＝5∶3克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘，燒1-3次即可。
2、淺灰色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為1.75的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝0.7∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.6(錫銻灰顏料∶水＝5∶3克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在200℃左右燒25-35分鐘，燒3次即可。
3、桔黃色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.75的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.1∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.6(金棕顏料∶水＝5∶3克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘燒1次即得。
4、綠色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.75的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.1∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.0(孔雀綠顏料∶水＝1∶1克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘，燒1次即得。
5、紫色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.25的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.1∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.6(寶藍顏料∶水＝5∶3克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘，燒1次即得。
6、黑色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.75的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.1∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為1.25(鈷黑顏料∶水＝5∶4克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘，只燒1次即得。
7、黃色彩色石英砂的制造方法將40克石英砂與比重為2.5的磷酸鋁溶液(P2O5∶Al2O3＝1.0∶0.4克)混合攪拌后，再將比重為2.25(譜黃顏料∶水＝5∶2克)的乳濁液涂抹在石英砂上，混合均勻后，放入馬弗爐中，在300℃左右燒25-35分鐘，燒3次即得。
權(quán)利要求
1.一種彩色裝飾石英砂的制造方法，包括選料、混合、攪拌、著色等步驟，其特征是石英砂與磷酸鋁(P2O5；Al2O3)的反應劑相互混合，同時攪拌反應，再加入由過渡族金屬氧化物組成的無機顏料，再次進行攪拌，在300℃左右溫度下燒制，形成表面為彩色的復鹽化合物的人造彩色石英砂。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種彩色裝飾石英砂的制造方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的石英砂與磷酸鋁(P
文檔編號C04B14/02GK1986474SQ20051004807
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者黃艷, 趙晶琳, 吳愛芳, 曾丹 申請人:黃艷, 趙晶琳, 吳愛芳, 曾丹