專利名稱：陶瓷上的玻璃飾面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用窯燒制的固體陶瓷制品如磚、瓦、板和三維固體具有拋光的硬化/ 致密化表面的方法。本發(fā)明還涉及通過所述方法獲得的陶瓷制品。
背景技術(shù)：
在本說明書中關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的任何討論都不應(yīng)以任何方式視作承認(rèn)該現(xiàn)有技術(shù) 是眾所周知的或構(gòu)成本領(lǐng)域普通公知內(nèi)容的一部分。眾所周知，拋光天然石料能提高該石料的美學(xué)吸引力和價值。經(jīng)過拋光的大理石、 花崗巖、磨石子地等是昂貴的建筑材料，但是提供了引人注意和持久的外觀。還已知拋光混 凝土能提高其價值。為了拋光石料和石料地面，已經(jīng)花費了超過100年來生產(chǎn)專門的機械 和設(shè)備。目前具有低成本、先進(jìn)和持久的金剛石工具的先進(jìn)自動化設(shè)備使得拋光石料變得 快速和費用承擔(dān)得起的。幾千年來，陶瓷已經(jīng)廣泛用作裝飾性、觀賞性和建筑材料。由于陶瓷具有強度、耐 久性、容易制造、容易安裝和相對低的成本，它經(jīng)常成為用于地板、墻壁、鑲板和陶器的選擇 材料。但是，在許多情況中，希望具有帶著令人愉快的高光澤或閃光的墻壁或表面。在本領(lǐng) 域中已知，由于燒制的陶瓷的物理性質(zhì)的原因，無法拋光經(jīng)過燒制的陶瓷。目前已知的使得陶瓷具有光澤表面的唯一方法通常是進(jìn)行施釉。幾個世紀(jì)以來， 陶瓷表面的施釉方法是眾所周知的，包括在制品上涂刷可熱活化的釉，然后燒制，提供光澤 表面。雖然用窯燒制的陶瓷的結(jié)構(gòu)與例如混凝土中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)類似，但是它們代表不同 的性質(zhì)。例如，陶瓷的主要成分是氧化鈣，其含量通常為61-67%，相比之下，典型的燒制的 陶瓷制品如磚包含約2. 8%的氧化鈣。相反，磚包含約66%的二氧化硅，而水泥中二氧化硅 的含量約為23%。經(jīng)過燒制的陶瓷和混凝土的外觀也不相同。陶瓷是經(jīng)過燒制的，而混凝土是澆注 的。這賦予它們不同的外觀，但是，主要區(qū)別是化學(xué)上的區(qū)別，因為陶瓷在燒制之后變成完 全不同的物質(zhì)。在燒制過程中，陶瓷結(jié)構(gòu)的物理和化學(xué)組成發(fā)生永久性且不可逆的改變。由 于燒制過程使顆粒產(chǎn)生活化和遷移，使得陶瓷結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。超過1000攝氏度的酷熱 產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致形成陶瓷，其不同于混凝土，混凝土?xí)驗檫@樣的溫度被完全破壞。陶 瓷比水泥或大多數(shù)其他石料明顯更軟和更易碎，因此不能對陶瓷進(jìn)行拋光。主要是由于世 界各地能開采許多不同的粘土，例如高嶺土、耐火粘土、球粘土、陶器和石器、以及這些粘土 的混合物，來形成適合于制造特定產(chǎn)品的特定陶瓷，所以各種陶瓷具有明顯的區(qū)別。除了粘 土的不同以外，這些粘土還有許多混合組合。加入的大量填料有很多變化，能使陶瓷產(chǎn)生某 種顏色、密度、含濕量、粒度和耐久性。由用窯燒制的陶瓷制造的多種產(chǎn)品包括各種形狀、用 途和尺寸，以及看上去無限多種設(shè)計。所有這些因素都使得對經(jīng)過燒制的陶瓷進(jìn)行拋光成 為比拋光水泥或其他石料困難得多的命題。瓷器是燒制的陶瓷中具有不同物理性質(zhì)的一種獨特形式。對高嶺土、球粘土、研磨長石、燧石和其他添加劑的配方進(jìn)行設(shè)計，生產(chǎn)具有不同和特定的性質(zhì)如硬度、半透明性、 密度的陶瓷，這種陶瓷能吸收非常少量的水。這些陶瓷是已知的，但是它們的化學(xué)性質(zhì)也不 同于磚和瓦之類的經(jīng)過燒制的陶瓷，這些陶瓷也在明顯更高的溫度燒制。本發(fā)明的一個目的是克服或改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺點，或者提供可用的替代品。除非上下文中有另外的清楚要求，否則，在說明書和權(quán)利要求中，“包括”、“包含” 等應(yīng)理解為與排它或窮舉含義相反的包含含義；就是說，是“包括但并不限于”的含義。概述根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種拋光燒制的陶瓷制品的表面的方法，所述方法包 括以下步驟a)向燒制的陶瓷制品的表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物包含選自氫氧 化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽(siliconate)、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合的 成分；b)使所述硬化/致密化混合物接觸所述表面，接觸時間足以使所述混合物浸入所 述表面并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而硬化/致密化所述表面；和c)拋光所述表面。拋光所述表面的方法優(yōu)選進(jìn)一步包括向所述陶瓷表面施用拋光混合物；和拋光所 述陶瓷表面。在所述方法中，更優(yōu)選所述接觸時間足以使所述混合物滲透并硬化所述表面，并 且所述方法進(jìn)一步包括以下步驟d)中和所述表面；e)任選燒結(jié)所述表面；和f)蒸汽清潔所述表面?？梢酝ㄟ^涂刷、浸漬、噴射等方式施用硬化/致密化溶液，或者可以在真空或壓力 條件下施用所述溶液，從而增大所述陶瓷制品的表面中的滲透率。優(yōu)選所述方法進(jìn)一步包括以下步驟d)在拋光過程中，向所述陶瓷表面施用拋光混合物；或者e)不使用拋光混合物，而是在用水潤滑或干燥條件下使用拋光墊、盤、筒或帶拋光 所述陶瓷表面。優(yōu)選所述燒制的陶瓷制品是磚、瓦、板、墻壁或三維固體。最優(yōu)選所述燒制的陶瓷 制品是磚。在另一種實施方式中，優(yōu)選所述表面是現(xiàn)場墻壁(in-situ wall)。優(yōu)選將硬化/致密化混合物加到溶劑中，所述溶劑選自水、醇和有機溶劑。優(yōu)選以 一定速率施用硬化/致密化混合物，所述速率足以滲透所述表面0.01-10毫米。如果使硬 化/致密化混合物接觸陶瓷表面，則優(yōu)選在研磨之前使所述表面干燥并固化。優(yōu)選所述硬化/致密化混合物包含水和一種化合物，所述混合物選自氫氧化物、 硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合，水和所述混合物的體 積比約為8 1至1 1。在一種實施方式中，所述硬化/致密化混合物包含存在于水中的氫氧化鈉、氫氧 化鉀、氫氧化銫或其混合物。最優(yōu)選使用NaOH和KOH的溶液。
在另一種實施方式中，所述硬化/致密化混合物包含硅酸鹽或硅酸鹽混合物，優(yōu) 選是硅酸鈉。對于陶瓷制品中包含低濃度的硅和/或非反應(yīng)性形式的硅的情況，優(yōu)選加入
硅酸鹽。在一種特別優(yōu)選的實施方式中，所述硬化/致密化混合物包括氫氧化鈉、氫氧化 鉀、氫氧化銫和熱解法氧化硅。在另一種實施方式中，所述硬化/致密化混合物包含氟硅酸鹽或氟硅酸鹽混合 物。所述氟硅酸鹽優(yōu)選選自氟硅酸鋅、氟硅酸鎂及其混合物。在另一種實施方式中，所述硬化/致密化混合物包含烴基硅醇鹽或烴基硅醇鹽混 合物。所述烴基硅醇鹽優(yōu)選是甲基硅醇鈉(sodium methyl siliconate) 0所述拋光混合物可以與所述硬化/致密化混合物相同或不同，但是，所述拋光混 合物優(yōu)選與所述硬化/致密化混合物相同。通常以溶液形式施用所述混合物。所述拋光混 合物優(yōu)選以一定速率、以大于所述硬化/致密化混合物的稀釋率施用。所述拋光混合物優(yōu)選包含存在于溶劑中的氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸 鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合，所述溶劑包含選自水和醇的成分。所述拋光混合物優(yōu)選包含水和一種化合物，所述化合物選自氫氧化物、硅酸鹽、烴 基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合，水和所述化合物的體積比約為 30 1至1 1，更優(yōu)選約為10 1。優(yōu)選用磨粒粗糙度約為20-10000的拋光盤、筒或墊對所述表面進(jìn)行機械拋光?？?以在處理之前對所述表面進(jìn)行額外的研磨，例如使表面變平坦或變平滑。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種拋光用窯燒制的陶瓷表面的方法，所述方法包括 以下步驟(a)以一定速率向所述陶瓷表面施用在水或醇中稀釋的拋光混合物，所述速率 足以充分滲透所述表面，所述混合物包含氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧 烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合；和(b)拋光施用了所述混合物的陶瓷表面。所述稀釋的拋光混合物優(yōu)選包含水和一種化合物，所述化合物選自氫氧化物、硅 酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅烷、硅酯及其組合。第二方面的方法優(yōu)選進(jìn)一步包括以下步驟(C)清潔所述陶瓷表面；(d)再向所述 陶瓷表面施用稀釋的拋光混合物；和(e)用拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面，所述墊、盤 或筒的磨粒小于之前拋光步驟中所用的磨粒?？芍貜?fù)步驟(C)至(e)，直至所述表面具有所需水平的閃光。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供研磨和拋光粗糙、不規(guī)則陶瓷表面的方法，所述方法包 括以下步驟(a)在使用或不使用潤滑劑的條件下，用粗粒研磨墊、盤或筒研磨所述表面，產(chǎn)生 基本平滑、均勻的表面；(b)向所述陶瓷表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物選自氫氧化物、硅酸 鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液和混合物，所述 溶劑包含選自水和醇的成分；(c)使所述硬化/致密化混合物保持接觸所述表面，接觸時間足以滲透、硬化和固 化所述陶瓷表面；和(d)拋光所述陶瓷表面。
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所述潤滑劑優(yōu)選是水。第三方面的方法優(yōu)選進(jìn)一步包括以下步驟(e)清潔所述陶瓷表面；(f)向所述陶瓷表面施用拋光混合物；(g)用拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面，所述墊、盤或筒的磨粒小于之前拋光步 驟中所用的磨粒；和重復(fù)步驟(e)至(g)，直至所述表面在清潔之后具有所需水平的閃光。所述拋光混合物優(yōu)選是稀釋的拋光混合物。第三方面的方法進(jìn)一步包括在向所述陶瓷表面施用所述硬化/致密化混合物的 步驟之前，清潔所述陶瓷并使所述陶瓷表面干燥的預(yù)備步驟，或者，第三方面的方法進(jìn)一步 包括在研磨和拋光所述表面之前除去已有涂層，所述方法包括以下預(yù)備步驟(i)用粗糙的旋轉(zhuǎn)磨盤和/或通過噴砂研磨所述表面；(ii)施用化學(xué)剝除劑除去所述涂層的任何殘留部分；和(iii)清潔所述陶瓷表面。根據(jù)本發(fā)明第四方面，提供從固化的陶瓷表面除去和平化柔軟、多孔陶瓷并拋光 所述表面的方法，所述方法包括以下步驟(a)用粗糙的旋轉(zhuǎn)研磨器研磨和除去所述柔軟表面；(b)清潔所述表面并使其干燥；(c)向所述陶瓷表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物選自氫氧化物、硅酸 鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液和混合物，所述 溶劑包含選自水和醇的成分；(d)使所述硬化/致密化混合物保持接觸所述表面，接觸時間足以硬化和/或致密 化所述陶瓷表面；(e)用拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面，所述墊、盤或筒的磨粒粗糙度約為 20-10000 ；(f)清潔所述陶瓷表面；(g)向所述陶瓷表面施用稀釋的拋光混合物，所述混合物選自水和氫氧化物、硅酸 鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液的混合物，所述 溶劑包含選自水和醇的成分；(h)用拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面，所述墊、盤或筒的磨粒粗糙度小于之前 拋光步驟中所用的磨粒；和(i)重復(fù)步驟(f)至(h)，直至所述表面在清潔之后具有所需水平的閃光。本發(fā)明方法進(jìn)一步包括用稀釋的酸性溶液處理經(jīng)過拋光的用窯燒制的固體陶瓷。 向所述用窯燒制的固體粘土陶瓷的表面施用所述稀釋的酸性溶液，并使其與所述表面保持 接觸一段時間，然后用水或蒸汽清潔器沖洗。優(yōu)選向所述用窯燒制的固體粘土陶瓷施用所述硬化/致密化溶液，從而形成鋁硅 酸鹽玻璃、硅酸鈣玻璃或多組分硅酸鹽玻璃。根據(jù)本發(fā)明第五方面，提供由本發(fā)明以上任一方面的方法制備的具有外觀改變的 表面的經(jīng)過燒制的陶瓷。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，提供具有拋光的鋁硅酸鹽玻璃表面、硅酸鈣玻璃表面或多 組分硅酸鹽玻璃表面的經(jīng)過燒制的陶瓷。優(yōu)選所述燒制的陶瓷具有不發(fā)粘的表面。優(yōu)選所 述燒制的陶瓷具有耐受礦物質(zhì)浸出的表面。優(yōu)選所述燒制的陶瓷具有耐受油、漆、溶劑和其 他化學(xué)品滲透的表面。優(yōu)選所述燒制的陶瓷具有能反射光的表面。優(yōu)選所述燒制的陶瓷具 有耐磨和耐風(fēng)化的表面。優(yōu)選所述燒制的陶瓷為磚或瓦或墻壁的形式。發(fā)明詳述以下參考磚描述本發(fā)明，但是應(yīng)理解，本發(fā)明可用于任何合適的陶瓷制品或結(jié)構(gòu)。用窯燒制的固體粘土陶瓷如磚的物理研磨和拋光不同于其他材料的研磨和拋光， 原因在于，雖然所述陶瓷在高溫下進(jìn)行了燒制，但是其結(jié)構(gòu)仍然是相對松散的。在進(jìn)行粗磨 時，所述陶瓷中不同組分之間的結(jié)合會使各組分脫離，破壞所述表面，留下凹坑，所述凹坑 的深度大于磨輪的粒度(和形成的痕跡)。因此，持續(xù)的拋光并不會改善表面性質(zhì)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在所述陶瓷表面上，與氫氧化物進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之后，或者與氫氧化 物混合物(包含或不包含溶解的氧化硅)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)之后，或者通過各種硅化合物(如 硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯)反應(yīng)之后，可以最終將燒制的 陶瓷制品如磚拋光至高光澤度，原因在于形成固結(jié)的硬陶瓷表面。如授予Jones等人的美 國專利6454632中所述，已經(jīng)使用硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅 酯之類的化合物在拋光之前硬化/致密化混凝土。不希望受限于理論，發(fā)明人相信，氫氧化物或氫氧化物混合物(包含或不包含溶 解的氧化硅)或其他硅化合物能穩(wěn)定化/致密化/硬化所述陶瓷制品表面。開始時可以將 這種表面磨平，形成平滑規(guī)則的表面，準(zhǔn)備用于化學(xué)用途。進(jìn)一步研磨和拋光時，可以按照 通常的方式用較細(xì)的拋光磨粒進(jìn)行加工，用較細(xì)的磨粒對所述表面進(jìn)行連續(xù)的再研磨，以 除去早期研磨工藝留下的凹坑痕跡。通常在任何化學(xué)處理之前進(jìn)行第一次研磨?？梢允褂昧６葹?0-120的磨粒以濕 法或干法進(jìn)行這項操作。如果研磨操作以濕法進(jìn)行，則必須在施用所述硬化/致密化混合 物之前對所述陶瓷進(jìn)行干燥。如果采用干法研磨，則應(yīng)當(dāng)用批準(zhǔn)的除塵系統(tǒng)捕捉灰塵，以免 對操作者健康造成危害。使用粗磨輪研磨未改進(jìn)陶瓷存在限制因素，原因在于用窯燒制的固體粘土 /石灰 陶瓷的特定性質(zhì)。最主要的問題在于，由于所述陶瓷結(jié)構(gòu)是易碎的，不能承受研磨壓力，所 以小顆粒和微顆粒離開所述結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致破壞所述表面。使用標(biāo)準(zhǔn)粗磨輪研磨所述陶瓷表面 時，所述陶瓷的邊緣產(chǎn)生碎屑。普通磨輪由附著于旋轉(zhuǎn)輪、盤或筒的分段金剛石制成，當(dāng)所 述金剛石段“撞擊”陶瓷邊緣時會使所述邊緣破碎，或者從所述表面扯出松散的未固結(jié)顆 粒。這種作用力是明顯的，每次金剛石段撞擊所述陶瓷表面時，會對所述表面提供一次沖 撞。在研磨過程中，當(dāng)金剛石工具通過陶瓷表面時，所述陶瓷無法承受所述金剛石工具產(chǎn)生 的中間壓力。消除由金剛石段產(chǎn)生的壓力和沖擊方面的這些波動的一種方式是使用樹脂來“填 充”金剛石段之間的空間，從而產(chǎn)生壓力方面較高的均勻性?？朔饎偸蔚臎_擊的另一種 方式是產(chǎn)生連續(xù)的金剛石表面。在起始研磨過程中，一般在開始拋光過程之前對波形或不規(guī)則表面進(jìn)行研磨。一
10旦對表面進(jìn)行了化學(xué)改進(jìn)，就隨后使用粒度為200-10000的較細(xì)磨粒以產(chǎn)生更平滑的表 面。這樣使用較細(xì)的磨粒，就能夠使用干燥或潤滑的研磨劑實現(xiàn)比以前更高的光亮度。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使陶瓷表面發(fā)生結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化，變成具有不同性質(zhì)的全新物質(zhì) 時，可以拋光陶瓷。施用硬化劑/致密化劑能使表面變得更硬和/或更致密，能夠?qū)⑵鋻伖?至高光澤度，所述硬化劑/致密化劑是單獨使用的濃氫氧化鈉、氫氧化鉀和/或氫氧化銫， 或者將它們與氧化硅或硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯一起混 合。不希望受限于理論，含水氫氧化物的作用溶解熱活化粘土中Si、Al、Mg、Ca等之類物質(zhì)。 然后所述化學(xué)物質(zhì)的遷移性導(dǎo)致發(fā)生各種復(fù)雜的化學(xué)相互作用。化學(xué)物質(zhì)縮合成穩(wěn)定的無 機聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使陶瓷表面變成玻璃陣列。除了氫氧化物/熱解法氧化硅混合物以外，向所述溶液加入額外的Al、Mg、Ca和 其他合適陽離子能定制反應(yīng)，在陶瓷表面中獲得所需的不同性質(zhì)，如硬度和由此產(chǎn)生的耐 刮擦性。由于將陶瓷轉(zhuǎn)化成一種玻璃，所以加強了陶瓷的性質(zhì)，使得所述陶瓷具有不同的用 途。硬度增大使得所述表面的耐風(fēng)化性、光反射性增大，由此在炎熱氣候時節(jié)約熱能。所述 陶瓷/玻璃表面還能更好地承受熱量而不發(fā)生損壞。由于所述過程的堿性性質(zhì)，其還能抑 制霉菌和其他形式微生物的生長?；蛘?，可以用反應(yīng)性硅化合物處理陶瓷，所述化合物是例如硅酸鹽、烴基硅醇鹽、 氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯塊。以前已經(jīng)使用這些化合物來處理混凝土，但是令 人吃驚地發(fā)現(xiàn)，它們也能作為處理劑用于處理陶瓷，在拋光之前硬化/致密化所述表面。參考磚描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于磚，而是包括所有用窯燒制 的固體粘土/石灰陶瓷制品。用窯燒制的基于粘土和/或石灰的陶瓷的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)各不相同，但是一般包 含粘土和/或石灰，一些種類的填料如砂，和水。從化學(xué)上說，它們主要包含石英、伊利石和 高嶺石，以及一些長石和碳酸鹽(BuchwalcbKaps & Hohmarm，2003)。實際百分?jǐn)?shù)根據(jù)為了 產(chǎn)生所需的顏色或其他性質(zhì)如硬度加入的礦物質(zhì)而變化，但是一般分析顯示以下化學(xué)組成 (Kaps & Buckwald，2002) 然后將各組分與水混合，形成磚、瓦、片和三維產(chǎn)品，然后在所要求的溫度燒制，形 成用窯燒制的固體粘土陶瓷。通過脫羥基過程(Buckwald, Kaps & Hohmann，2003 ；Kaps & Buchwald，2002)，將 用窯燒制的基于粘土/石灰的陶瓷中的組分熱活化形成反應(yīng)性物質(zhì)(活化的粘土如偏高嶺 土)。然后用堿金屬氫氧化物溶液(如KOH、NaOH, CsOH)使活化的粘土的固體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)經(jīng) 歷分解過程，產(chǎn)生存在于溶液中的可反應(yīng)的硅酸鹽、碳酸鹽和鋁酸鹽單體。然后在沉降過程 中，所述硅酸鹽、碳酸鹽和鋁酸鹽單體發(fā)生縮合，形成穩(wěn)定的無機聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(Kaps & Buchwald，2002)。實際上是一種多組分/鋁硅酸鹽玻璃(Mele，Biesemans & Wu，1996)。一種研磨和拋光粗糙、不規(guī)則陶瓷表面的方法，所述方法包括以下步驟(a)在使用或不使用潤滑劑的情況下，用粒度為20-150的粗粒研磨墊、盤或筒研磨所述表面，形成 基本平滑、均勻的表面；(b)向所述陶瓷表面施用在溶劑中的硬化/致密化混合物，所述混 合物選自氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合， 所述溶劑包含選自水和/或醇的成分；(c)使所述硬化/致密化混合物保持接觸所述表面， 接觸時間足以硬化和/或致密化所述陶瓷表面；(d)用粒度為80-150的磨粒研磨所述表 面；(e)在砂磨和拋光過程中使用粒度為200-10000的更細(xì)的研磨盤、墊、筒，獲得所需的拋 光度；(f)所述硬化/致密化混合物與所述陶瓷反應(yīng)并且進(jìn)行了最后拋光之后，進(jìn)行一些步 驟以防止未反應(yīng)的化合物遷移離開所述陶瓷。這種未反應(yīng)的可用硬化/致密化混合物是非 常不利的，因為在使用強氫氧化物混合物時，會在所述陶瓷表面上形成腐蝕性膜。這種膜使 拋光面的光亮度降低，如果接觸不受保護(hù)的皮膚/眼睛，可能是危險的。因此，即使及時的 二氧化碳反應(yīng)以及空氣中的水蒸氣會形成稀釋的碳酸從而中和所述陶瓷，對所述經(jīng)過拋光 的陶瓷進(jìn)行中和也是很重要的。建議通過施用稀釋的酸如鹽酸來中和陶瓷。雖然固化過程 不需要加熱而是主要根據(jù)時間(完全固化約28天)決定，但是建議通過向所述陶瓷表面施 加熱量來加快固化。改變強度和溫度來適應(yīng)所述陶瓷的性質(zhì)。這種做法進(jìn)一步抑制了未反 應(yīng)的可用化合物的遷移。還可以通過在施用硬化/致密化混合物之后進(jìn)行熱燒結(jié)過程來硬 化新形成的玻璃/陶瓷表面。通過用水沖洗和/或用蒸汽清潔所述表面，進(jìn)行清洗所述陶 瓷的最后步驟，除去殘留的表面殘余物。除了氫氧化物以外，還可以使用一些種類的含硅化合物來改善陶瓷表面的特性。這些化合物中最適用的是硅酸鹽、烴基硅醇鹽和氟硅酸鹽，最優(yōu)選的是硅酸鹽。但 是，也可以使用硅氧烷、硅氮烷和硅烷化合物。事實上，根據(jù)本發(fā)明的原理，能與陶瓷表面上 的開鍵位置反應(yīng)的任何硅化合物都可以使用。硅氧烷和硅氮烷之類的化合物產(chǎn)生與硅酸鹽 類似的反應(yīng)，除去烷氧化物或酰胺基團(tuán)。以下討論將考慮上述各化合物的相關(guān)方面。1.可溶性無機硅酸鹽這些材料與陶瓷表面中已有的硅酸鹽材料反應(yīng)，提高所述陶瓷表面的強度、表面 硬度和疏水性特征?？扇苄詿o機硅酸鹽的化學(xué)通式為MxSiyOz其中M是堿金屬如鋰、鈉、鉀、銣或銫，或其混合物；χ是整數(shù)，如1、2、4、6、8、10等； y是整數(shù)，如1、2、5、11、14等；ζ是整數(shù)，如1、3、6、10、12、15、20等。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而 易見的是，χ、y和ζ是反映該元素在化學(xué)物質(zhì)中的價態(tài)的數(shù)字。適用于本發(fā)明的可溶性無 機硅酸鹽的具體例子包括Na4Si17016，K4Si15O12, Na4SiO4, KHSi2O5，Na6Si2O7 和 K2Si205。這些硅酸鹽可作為純化合物使用，或者更通常溶解在溶劑如水或醇中，作為溶劑 混合物施用，有一種或多種上述物質(zhì)存在于溶液中。還可按照需要加入表面活性劑，以及其 他組分，如需要的催化劑、著色劑、顏料或染料。還可以加入以下討論的其他化學(xué)物質(zhì)。為 了成本和實用性的原因，這些硅酸鹽優(yōu)選以包含所述物質(zhì)或物質(zhì)種類以及其他物質(zhì)和混合 物組分的溶液、混合物、或溶液混合物形式使用。2.烴基硅醇鹽如同上述可溶性無機硅酸鹽，烴基硅醇鹽也能與陶瓷表面中已有的硅酸鹽材料相 互作用，提高所述表面的強度、表面硬度和疏水性特征。烴基硅醇鹽是具有加入的有機基團(tuán) 的硅酸鹽。其代表性通式為
(RSiOx)yMz其中R是有機基團(tuán)，通常是包含1-10個碳原子的小烷基(支化或非支化的)、或者 包含6個碳原子的環(huán)的芳基，如甲基(CH3)、乙基(C2H5)、癸基(C10H21)或苯基(C6H5) ；χ是小 整數(shù)，通常是1或3 ;y是小整數(shù)，通常為1-10，但是可以更大；ζ是整數(shù)，通常為1-4 ；M是堿 金屬，如上述的那些堿金屬?；蛘?，M還可以包括其他物質(zhì)，如鎂、鋅或錫。適用于本發(fā)明的 烴基硅醇鹽的具體例子包括=CH3SiO3K3，C4H9SiO3Na3, 二聚物(CH3SiO2) ONa4 (—種聚合物形 式)，和聚合物CH3SiO2Na (增量的聚合物形式)。3.氟硅酸鹽如同硅酸鹽和烴基硅醇鹽，氟硅酸鹽也能與陶瓷表面中的硅酸鹽材料相互作用以 加強Si-O鍵，如上所述提高所述陶瓷的強度、表面硬度和疏水性特征。氟硅酸鹽的一種通 式是Mx(SiFy)z其中M是堿金屬如鋰、鈉、鉀、銣或銫，或者堿土金屬如鎂，或者其他金屬如錳、鋅 或錫；X是整數(shù)如1或2 ;y是整數(shù)如6 ；Z是小整數(shù)如1或2。適用于本發(fā)明的氟硅酸鹽的 具體例子包括=Na2SiF6, MgSiF6, ZnSiF6 和 Sn (SiF6) 2。4.硅酯硅酯是具有與硅原子鍵合的羧酸的硅化合物。硅酯相對不溶于水中，而是可以作 為在水中的分散體用于按照本發(fā)明原理處理陶瓷。硅酯的通式為RxSi (CO2R' )y其中R是有機基團(tuán)，通常是包含1-10個碳原子的小烷基(支化或非支化的)、或者 包含6個碳原子的環(huán)的芳基，如CH3 (甲基)、C4H9 (丁基)或C8H17 (辛基)；χ和y是小整數(shù)， 使得x+y = 4。R'是另一有機基團(tuán)，可以與R相同或者是不同的有機基團(tuán)，通常具有8-10 個碳原子。可用于本發(fā)明的硅酯的例子包括CH3Si (C00-CH3)3(甲基三乙酰氧基硅烷)和 (C4H9) 2Si (COO-CH3) 2 ( 二丁基二 乙酰氧基硅烷)。5.硅氧烷硅氧烷是硅烷氧化物(但是有時候錯誤地表示硅酯)，相對不溶于水中，很容易水 解成SiO2和/或其他產(chǎn)物。但是，硅氧烷可以作為在水中的分散體用于按照本發(fā)明原理處 理陶瓷。可用于本發(fā)明的硅氧烷的兩種通式是RSi (OR' )^Si(0R' )4其中R是有機基團(tuán)，通常是包含1-10個碳原子的小烷基(支化或非支化的)、或者 包含6個碳原子的環(huán)的芳基，如鞏丄典或C8H17 ；R'是第二有機基團(tuán)，與R類似也是小烷基 或芳基，可以與R相同或不同，如C2H5或(CH3)2OL或者，R基團(tuán)可包含官能基如胺、醇、硫 醇等。一種例子是H2N-CH2CH2-Si (OCH3)315還可以使用這些化合物的聚合物作為硬化劑/致 密化劑。還可以向硬化/致密化混合物加入催化劑，如鋯(&)、鈰(Ce)、鈮(Nb)和鈦(Ti) 的金屬有機化合物，例如Ti (OR' )4，用于改善與陶瓷的反應(yīng)。發(fā)明人相信，硅氧烷在硬化/致密化陶瓷表面方面的效果不大于上述一些其他物 質(zhì)，如硅酸鹽和烴基硅醇鹽。但是，這些物質(zhì)仍然有助于為表面賦予疏水性，由此可按照本 發(fā)明原理使用。6.硅氮烷
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硅氮烷是有硅鍵合于基礎(chǔ)氮的化合物。如同硅氧烷，硅氮烷也相對不溶于水中，如 果使用，則優(yōu)選作為在水中的分散體使用。通式為RxSi (NR' y)z其中R是有機基團(tuán)，通常是包含1-10個碳原子的小烷基(支化或非支化的)、或包 含6個碳原子的環(huán)的芳基；R'是第二有機基團(tuán)，與R類似也是小烷基或芳基，可以與R相同 或不同；χ是整數(shù)如1、2、3等；y是整數(shù)如1、2等；ζ是整數(shù)，使得x+z = 4。還可以使用這 些硅氮烷的二聚物、三聚物和聚合物。適合于按照本發(fā)明原理使用的硅氮烷的具體例子是 [(CH3)2SiJ2(NCH3)。如同硅氧烷，發(fā)明人相信，硅氮烷在硬化/致密化陶瓷表面方面的效果不大于硅 酸鹽、烴基硅醇鹽和氟硅酸鹽。但是，這些物質(zhì)仍然有助于為表面賦予疏水性，由此可以按 照本發(fā)明原理使用。7.鹵硅烷鹵硅烷包括與鹵素鍵合的硅烷。適用于本發(fā)明的鹵硅烷的通式為RxSiXy其中R是有機基團(tuán)，通常是包含1-10個碳原子的小烷基(支化或非支化的)、或包 含6個碳原子的環(huán)的芳基；X是鹵素，如氯、溴、碘等；χ和y是小整數(shù)，如1、2、3等，使得x+y =4。在堿如胺、蘇打(碳酸鈉)等存在下，鹵硅烷有效地與Si和0物質(zhì)反應(yīng)，從而有助 于改善陶瓷的性質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，混合時，鹵硅烷溶液通過與以上例子中討 論的溶液組分反應(yīng)而快速形成硅氧烷?？梢园凑毡景l(fā)明原理使用的鹵硅烷的工作例子是 (C6H5)2SiCl2和(C8H17)SiBiv還可以將反應(yīng)性有機基團(tuán)與硅烷一起使用，從而改進(jìn)它們與 陶瓷的反應(yīng)。如本文所用，術(shù)語“硅烷”和“鹵硅烷”都表示鹵硅烷。如同硅氧烷和硅氮烷，發(fā)明人相信，鹵硅烷在硬化和致密化陶瓷表面方面的效果 不大于硅酸鹽、烴基硅醇鹽和氟硅酸鹽。但是，這些物質(zhì)仍然有助于為表面賦予疏水性，由 此可以按照本發(fā)明原理使用。應(yīng)該理解，一些種類的鹵硅烷形成會破壞陶瓷的酸性物質(zhì)，必 須予以解決，例如通過加入酸中和化合物解決。例如，丁基三氯硅烷傾向于形成酸性氯化 物，其會在陶瓷表面形成凹坑。但是，加入合適量的三乙胺能有效地降低硬化/致密化混合 物的酸度。根據(jù)本發(fā)明原理的拋光/硬化陶瓷表面的一般方法包括首先向陶瓷施用基于氫 氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷和/或硅酯的硬化/致密化混 合物。以合適的速率將存在于溶液中的這種化合物施用于陶瓷表面，從而基本潤濕所述表 面，使其保持接觸所述表面，接觸時間足以使所述混合物全部浸漬到所述陶瓷表面中，使所 述陶瓷硬化/致密化。然后可以向所述表面施用拋光混合物，在使用例如旋轉(zhuǎn)拋光機磨光 或拋光所述表面時形成拋光漿液。所述拋光混合物可只包含水，或者可包含稀釋形式的硬 化/致密化混合物，即，氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅酯和/ 或硅烷化合物的溶液?？梢栽趻伖庵笆┯盟鱿♂尩膾伖饣旌衔?，或者與拋光步驟同時 進(jìn)行。在硬化/致密化混合物中，水或醇與氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅 氧烷、硅氮烷、硅酯和/或硅烷的體積比應(yīng)當(dāng)約為20 1至1 1。但是，優(yōu)選比例約為3 1或5 1。在稀釋的拋光混合物中，在并非單獨使用水的時候，水或醇與氫氧化物、硅 酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅酯和/或硅烷的比例應(yīng)當(dāng)約為30 1至 1 1。但是，優(yōu)選比例應(yīng)當(dāng)約為10 1。所述混合物能滲透進(jìn)陶瓷制品表面0. 1-10毫米距離，取決于粗糙度和預(yù)期拋光 程度。通常對于氫氧化物體系，在固化之前，在環(huán)境溫度下使磚保持接觸氫氧化物12小時 (最長28天)，然后拋光。合適的旋轉(zhuǎn)拋光機在本領(lǐng)域中是眾所周知的，通常結(jié)合有安裝在拋光機底部的圓 形研磨墊、盤或筒。合適的墊或盤能從本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的來源購得，包括嵌入了金剛石 的磨盤或磨筒。但是，本發(fā)明還可設(shè)想其他拋光方法。要按照這種方法充分拋光表面，要求使旋轉(zhuǎn)拋光機通過所述表面，使得粒度約為 20-10000的旋轉(zhuǎn)盤、墊或筒能夠接觸所述表面全部面積至少一次。但是，可以在交替方向通 過多次，以獲得更好的結(jié)果。在拋光過程中，可以存在拋光混合物的連續(xù)流以充分潤滑拋光 動作，或者不存在拋光混合物，為所述表面賦予所需的閃光。在指定表面上通過適當(dāng)次數(shù)之 后，清潔所述表面并檢查確定是否達(dá)到所需的閃光水平。必須干燥所述表面以確定是否達(dá) 到所需的閃光。如果尚未達(dá)到所需的閃光水平，則要求每次使用粒度較小的研磨墊重復(fù)以上過 程。如本領(lǐng)域中眾所周知的，用一種數(shù)字表示研磨劑的粗糙度，較小的數(shù)字表示磨粒較粗， 較大的數(shù)字表示磨粒較細(xì)。開始時用粒度為120-3000的研磨墊、盤或筒拋光處于良好條件 下的典型陶瓷表面，取決于所需的光澤。連續(xù)重復(fù)所述拋光過程時，通常每次將所需墊的粒 度增大200?？梢杂昧６葹?00-10000的墊、盤或筒獲得令人滿意的高光澤度，取決于優(yōu)選 的閃光水平?；蛘?，對粗糙或受損壞的陶瓷表面進(jìn)行拋光時，在可以進(jìn)行拋光過程之前，需要對 所述表面進(jìn)行研磨。首先清潔所述表面，然后優(yōu)選用粒度為20、50或120的旋轉(zhuǎn)研磨盤研 磨至少一次。優(yōu)選不使用水。這種過程可能要求進(jìn)行更多次，或者從一個粒度水平至另一 個粒度水平逐次進(jìn)行。所述表面變干燥、平滑和均勻之后，立刻向所述表面施用氫氧化物、硅酸鹽、烴基 硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅酯和/或硅烷硬化/致密化混合物(如上所述)，使其浸漬到 所述表面中。可以以一定速率施用這種化合物，或者重復(fù)施用，主要取決于陶瓷的孔隙率， 使所述混合物浸漬到所述表面中。在開始拋光之前，使所述表面徹底干燥。然后如上所述 拋光所述表面，開始時優(yōu)選使用粒度為20或50的墊、盤或筒，然后進(jìn)階至粒度為200、400、 800，繼續(xù)進(jìn)行，直至獲得所需的閃光。如果使用潮濕的金剛石工具，則建議將稀釋的拋光 混合物的連續(xù)流和磨粒一起使用，所述混合物包含水，或者包含水以及氫氧化物、硅酸鹽、 烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅酯和/或硅烷拋光混合物，優(yōu)選如上所述按照 10 1用水稀釋。
實施例以下說明性非限制性實施例提出在各種條件下將上述本發(fā)明化合物用于面臨各 種挑戰(zhàn)的陶瓷的方法。實施例1 陶瓷_氫氧化鈉/熱解法氧化硅
將普通家用磚干燥之后，使用帶有金剛石工具的旋轉(zhuǎn)研磨機使其變得平坦和平 滑，所述金剛石工具的磨粒粒度為20-120。制備氫氧化鈉、熱解法氧化硅在水中的濃縮溶液(重量比為1 1.4 3)，將其施 用于所述磚的平坦、平滑表面。足夠的施用量不僅潤濕了所述磚的表面，還滲透進(jìn)所述磚中 幾毫米的深度。通常在進(jìn)行任何化學(xué)處理之前首先進(jìn)行研磨。使用粒度為80的磨粒進(jìn)行干法研 磨。用批準(zhǔn)的除塵系統(tǒng)捕捉灰塵，不至于危害操作者的健康。不受限制地施用化學(xué)品，使其浸漬到表面中，所述化學(xué)品在陶瓷中獲得較高滲透 率之后，再次重復(fù)所述過程。使所述磚在環(huán)境干燥條件下固化12小時。所述陶瓷表面轉(zhuǎn)化成鋁硅酸鹽玻璃，使所述表面固結(jié)，能進(jìn)行第二次研磨。使用粒 度為120的金剛石墊進(jìn)行第二研磨過程，除去之前過程留下的任何刮擦痕跡以及由于陶瓷 破碎形成的凹坑。使用水作為潤滑劑進(jìn)行這種過程。由于是化學(xué)過程，所以表面上沒有發(fā) 生進(jìn)一步損壞。在使用水作為潤滑劑的條件下，逐次使用粒度為200、400、800、1500和3000 的較細(xì)的磨粒使得所述磚表面產(chǎn)生高光澤。硬化/致密化混合物與陶瓷反應(yīng)并且進(jìn)行了最終拋光之后，向所述磚表面施用稀 釋的鹽酸，保持接觸所述表面約10分鐘，以中和通常從所述陶瓷遷移來的氫氧化物。對所 述磚進(jìn)行最終的蒸汽清洗步驟，清潔表面并除去殘留的任何殘余物。制得的表面具有看上去令人愉悅的反射高光澤外觀。所述磚的經(jīng)過處理拋光的表 面能耐受液體滲透。結(jié)果是，所述拋光面能耐涂污/耐粘著，耐風(fēng)化，耐受向外浸出，防止所 述磚內(nèi)的礦物質(zhì)脫離。低米占土含量的_瓷-氡jfl化鈉/氡jfl化鉀/熱解法氧化硅將普通家用磚干燥之后，使用帶有金剛石工具的旋轉(zhuǎn)研磨機使其變得平坦和平 滑，所述金剛石工具的磨粒粒度為20-120。使用干法研磨，用批準(zhǔn)的除塵系統(tǒng)捕捉灰塵，不 至于危害操作者的健康。制備氫氧化鈉、氫氧化鉀和熱解法氧化硅在水中的濃縮溶液(重量比為 0. 05 0.05 1.4 3)，將其施用于所述磚的平坦、平滑表面。足夠的施用量不僅潤濕了 所述磚的表面，還滲透進(jìn)所述磚中幾毫米的深度。使所述磚在環(huán)境干燥條件下固化12小時。所述陶瓷表面轉(zhuǎn)化成鋁硅酸鹽玻璃，使所述表面固結(jié)，能進(jìn)行第二次研磨。使用粒 度為120的金剛石墊進(jìn)行第二研磨過程，除去之前過程留下的任何刮擦痕跡以及由于陶瓷 破碎形成的凹坑。使用水作為潤滑劑進(jìn)行這種過程。由于是化學(xué)過程，所以表面上沒有發(fā) 生進(jìn)一步損壞。在使用水作為潤滑劑的條件下，逐次使用粒度為200、400、800、1500和3000 的較細(xì)的磨粒使得所述磚表面產(chǎn)生高光澤。硬化/致密化混合物與陶瓷反應(yīng)并且進(jìn)行了最終拋光之后，向所述磚表面施用稀 釋的鹽酸，保持接觸所述表面約10分鐘，以中和通常從所述陶瓷遷移來的氫氧化物。對所 述磚進(jìn)行最終的蒸汽清洗步驟，清潔表面并除去殘留的任何殘余物。制得的表面具有看上去令人愉悅的反射高光澤外觀。所述磚的經(jīng)過處理拋光的表 面能耐受液體滲透。結(jié)果是，所述拋光面能耐涂污/耐粘著，耐風(fēng)化，耐受向外浸出，防止所 述磚內(nèi)的礦物質(zhì)脫離。
高石灰含量陶瓷研磨磚表面使其變平坦之后，將所述磚置于窯中，加熱至800攝氏度，使其完全干 燥，并使其熱活化。加入氫氧化鈉/熱解法氧化硅/水的濃縮溶液，使其浸漬到表面中。12小時的固 化過程之后，在400攝氏度燒制所述磚，使其燒結(jié)，然后按照以上實施例的方法進(jìn)行研磨和 拋光。制得的表面具有看上去令人愉悅的反射高光澤外觀。所述磚的經(jīng)過處理拋光的表 面能耐受液體滲透。結(jié)果是，所述拋光面能耐涂污/耐粘著，耐風(fēng)化，耐受向外浸出，防止所 述磚內(nèi)的礦物質(zhì)脫離。氫氧化鈉/氫氧化鉀研磨磚表面使其變平坦之后，向所述磚施用氫氧化鈉/氫氧化鉀/水的混合物 (1:1: 3)，使其固化12小時。然后按照“低粘土含量陶瓷”實施例中所述對所述磚進(jìn)行 研磨和拋光。制得的表面具有看上去令人愉悅的反射高光澤外觀。所述磚的經(jīng)過處理拋光的表 面能耐受液體滲透。結(jié)果是，所述拋光面能耐涂污/耐粘著，耐風(fēng)化，耐受向外浸出，防止所 述磚內(nèi)的礦物質(zhì)脫離。硬化/致密化溶液的浸淸對陶瓷進(jìn)行初次研磨之后使其干燥，然后在真空室中將其浸入硬化/致密化溶液 中。在施加真空的條件下將所述陶瓷完全浸沒。注意到排出大部分空氣之后，關(guān)閉真空，使 空氣再次進(jìn)入該室中。一段時間之后，從所述溶液中取出所述陶瓷，使其固化并干燥12小 時。對于薄壁多孔陶瓷，由于浸漬產(chǎn)生的溶液滲透總計為10毫米。這種操作不僅使所述陶 瓷表面發(fā)生化學(xué)變化，還使所屬陶瓷的整個薄壁發(fā)生化學(xué)變化。所述硬化/致密化溶液滲 透了所述陶瓷的全部厚度。然后按照以上實施例中所述對所述陶瓷進(jìn)行研磨和拋光。中和 和蒸汽清潔之后，所述陶瓷具有高光澤拋光面。實施例2 陶瓷-硅酯使用硅酯如二丁基二乙酰氧基硅烷在柔軟陶瓷制品如磚(而非混凝土 )上進(jìn)行美 國專利6454632的實施例1或2，形成具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表面。實施例3 陶瓷-硅燒使用硅烷如辛基三氯硅烷、丁基三氯硅烷、丁基三乙氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷 等在柔軟陶瓷制品如磚(而非混凝土)上進(jìn)行美國專利6454632的實施例3、4、7或8，形成 具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表面。實施例4 陶瓷-硅氮燒使用硅氮烷如六甲基二硅氮烷、六丁基二硅氮烷等在柔軟陶瓷制品如磚(而非混 凝土)上進(jìn)行美國專利6454632的實施例5或6，形成具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表實施例5 陶瓷-氟硅酸鹽使用氟硅酸鹽如氟硅酸鋅、氟硅酸鎂等在柔軟陶瓷制品如磚(而非混凝土 )上進(jìn) 行美國專利6454632的實施例9或10，形成具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表面。實施例6 硅酸鹽
使用硅酸鹽如硅酸鈉等在柔軟陶瓷制品如磚(而非混凝土)上進(jìn)行美國專利 6454632的實施例11或13，形成具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表面。實施例7 烴基硅醇鹽使用烴基硅醇鹽如甲基硅醇鈉、辛基硅醇鈉等在柔軟陶瓷制品如磚(而非混凝 土)上進(jìn)行美國專利6454632的實施例12或14，形成具有非常高光澤拋光面的硬化陶瓷表 應(yīng)該理解，上述安排和實施例只是本發(fā)明原理的運用示例。在不背離本發(fā)明原理 和范圍的條件下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計各種改進(jìn)和替代的安排，所附權(quán)利要求意在包 括這些改進(jìn)和安排。
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權(quán)利要求
一種拋光燒制的陶瓷制品表面的方法，所述方法包括以下步驟a)向燒制的陶瓷制品的表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物包含選自氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯、有機可固化化合物及其組合的成分；b)使所述硬化/致密化混合物接觸所述表面，接觸時間足以使所述硬化/致密化混合物硬化所述表面；和c)拋光所述表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述拋光表面的步驟進(jìn)一步包括向所述陶 瓷表面施用拋光混合物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述接觸時間足以使所述混合物滲透并 硬化所述表面，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟d)中和所述表面；e)任選燒結(jié)所述表面；和f)蒸汽清潔所述表面。
4.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述燒制的陶瓷制品是磚、瓦、 板或三維固體。
5.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物加到 溶劑中，所述溶劑選自水、醇和有機溶劑。
6.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，施用所述硬化/致密化混合物 的速率足以滲透所述表面0. 01-10毫米。
7.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使接觸所述陶瓷表面的所述硬 化/致密化混合物干燥和/或固化，然后研磨。
8.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物包含 水和選自氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合的 化合物，水與所述化合物的體積比約為8 1至1 1。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物包括氫氧化鈉、或 氫氧化鉀、或氫氧化銫、或其組合，以及水。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物包含氫氧化物和 熱解法氧化硅。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物包含硅酸鹽或硅 酸鹽混合物。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物是硅酸鈉。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化混合物包含氟硅酸鹽或 氟硅酸鹽混合物。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述氟硅酸鹽選自氟硅酸鋅、氟硅酸鎂及 其混合物。
15.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述混合物包含烴基硅醇鹽或烴基硅醇鹽 混合物。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述混合物包括甲基硅醇鈉。
17.如權(quán)利要求2-14中任一項所述的方法，其特征在于，所述拋光混合物包含存在于 溶劑中的氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合， 所述溶劑包含選自水和醇的成分。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述拋光混合物包含水和選自氫氧化物、 硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合的化合物，水和所述化 合物的體積比約為30 1至1 1。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述體積比約為10 1。
20.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使用磨粒粗糙度范圍約為 20-10000的拋光盤、筒或墊對所述表面進(jìn)行機械拋光。
21.一種拋光用窯燒制的陶瓷表面的方法，所述方法包括以下步驟(a)向所述陶瓷表 面施用在水或醇中稀釋的拋光混合物，施用速率足以充分滲透所述表面，所述混合物選自 氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合；和(b)對 已經(jīng)施用了所述混合物的所述陶瓷表面進(jìn)行拋光。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述稀釋的拋光混合物包含水和選自氫 氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅烷、硅酯及其組合的化合物。
23.如權(quán)利要求21或22所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟(c) 清潔所述陶瓷表面；(d)向所述陶瓷表面施用更多所述稀釋的拋光混合物；和(e)使用磨粒 粒度小于之前拋光步驟所用粒度的拋光墊、盤或筒對所述陶瓷表面進(jìn)行拋光。
24.如權(quán)利要求21-23中任一項所述的方法，其特征在于，重復(fù)所述步驟(c)至(e)直 至所述表面具有所需的閃光水平。
25.一種研磨和拋光粗糙、不規(guī)則陶瓷表面的方法，所述方法包括以下步驟(a)在使用或不使用潤滑劑的條件下，用粗粒研磨墊、盤或筒研磨所述表面，形成基本 平滑、均勻的表面；(b)向所述陶瓷表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物選自氫氧化物、硅酸鹽、烴 基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液和混合物，所述溶劑 包含選自水和醇的成分；(c)使所述硬化/致密化混合物保持接觸所述表面，接觸時間足以硬化所述陶瓷表面；(d)拋光所述陶瓷表面。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述潤滑劑是水。
27.如權(quán)利要求25或26所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟(e)清潔所述陶瓷表面；(f)向所述陶瓷表面施用稀釋的拋光混合物；(g)用磨粒粒度小于之前拋光步驟所用粒度的拋光墊、盤或筒對所述陶瓷表面進(jìn)行拋 光；和重復(fù)步驟(e)至(g)直至所述表面在清潔之后具有所需的閃光水平。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在向所述陶瓷表面 施用所述硬化/致密化混合物的步驟之前，清潔所述陶瓷并使所述陶瓷表面干燥的預(yù)備步馬聚ο
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括在研磨和拋光所述表面之前除去已有涂層，所述方法包括以下預(yù)備步驟(i)用粗糙的旋轉(zhuǎn)磨盤研磨所述表面；( )施用化學(xué)剝除劑以除去所述涂層的任何殘余部分；和(iii)清潔所述陶瓷表面。
30.一種從固化的陶瓷表面除去和平化柔軟、多孔陶瓷并且拋光所述表面的方法，所述 方法包括以下步驟(a)用粗糙的旋轉(zhuǎn)研磨器研磨和除去所述柔軟表面；(b)清潔所述表面并使其干燥；(c)向所述陶瓷表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物選自氫氧化物、硅酸鹽、烴 基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液和混合物，所述溶劑 包含選自水和醇的成分；(d)使所述硬化/致密化混合物保持接觸所述表面，接觸時間足以硬化/致密化所述陶 瓷表面；(e)用磨粒粗糙度約為20-10000的拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面；(f)清潔所述陶瓷表面；(g)向所述陶瓷表面施用稀釋的拋光混合物，所述稀釋的化合物選自水以及氫氧化物、 硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其在溶劑中的溶液和混合物， 所述溶劑包含選自水和醇的成分；(h)用磨粒粒度小于之前拋光步驟所用粒度的拋光墊、盤或筒拋光所述陶瓷表面；和(i)重復(fù)步驟(f)至(h)直至所述表面在清潔之后具有所需的閃光水平。
31.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法包括向所述燒制的固 體陶瓷的拋光表面施用稀釋的酸性溶液對其進(jìn)行處理，然后用水或蒸汽清潔器沖洗所述用 窯燒制的固體粘土陶瓷的表面。
32.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，向所述用窯燒制的固體粘土陶 瓷施用所述硬化/致密化溶液，形成鋁硅酸鹽、硅酸鈣或多組分硅酸鹽玻璃。
33.如權(quán)利要求1-32中任一項所述的方法，其特征在于，所述硬化/致密化溶液與所述 陶瓷反應(yīng)，形成鋁硅酸鹽、硅酸鈣或多組分玻璃。
34.如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述表面是現(xiàn)場墻壁。
35.通過如以上權(quán)利要求中任一項所述的方法制備的燒制的陶瓷，所述陶瓷具有外觀 改變的表面。
36.如權(quán)利要求35所述的燒制的陶瓷，其特征在于，所述陶瓷具有不發(fā)粘的表面。
37.如權(quán)利要求35或36所述的燒制的陶瓷，其特征在于，所述陶瓷具有耐受礦物質(zhì)浸 出的表面。
38.如權(quán)利要求35-37中任一項所述的燒制的陶瓷，其特征在于，所述陶瓷具有耐受 油、漆、溶劑和其他化學(xué)品滲透的表面。
39.如權(quán)利要求34-37中任一項所述的燒制的陶瓷，其特征在于，所述陶瓷具有耐磨和 耐風(fēng)化的表面。
40.如權(quán)利要求35-39中任一項所述的燒制的陶瓷，其特征在于，所述陶瓷為磚、瓦或 任何三維形狀的形式。
41.如權(quán)利要求35-40中任一項所述的燒制的陶瓷，其特征在于，通過施用硬化/致密 化溶液，形成反射高光澤的表面。
42.如權(quán)利要求35-40中任一項所述的燒制的陶瓷，其特征在于，通過施用包含氫氧化 物的硬化/致密化溶液，形成耐受霉菌和微生物生長的表面。
43.一種拋光燒制的陶瓷制品的方法；一種拋光用窯燒制的陶瓷表面的方法；一種研 磨和拋光粗糙、不規(guī)則陶瓷表面的方法；一種從固化的陶瓷表面除去和平化柔軟、多孔陶瓷 并拋光所述表面的方法；一種通過如權(quán)利要求1-34中任一項所述的方法制備的燒制的陶 瓷，這些方法基本如本文參考本發(fā)明結(jié)合附圖
和/或?qū)嵤├纠f明短的任何一種實施方 式所述。
全文摘要
一種拋光燒制的陶瓷制品如磚、瓦等制品的方法，所述方法包括向燒制的陶瓷制品的表面施用硬化/致密化混合物，所述混合物包含選自氫氧化物、硅酸鹽、烴基硅醇鹽、氟硅酸鹽、硅氧烷、硅氮烷、硅烷、硅酯及其組合的成分，使所述硬化/致密化混合物接觸所述表面，接觸時間足以使所述混合物硬化表面，然后對所述表面進(jìn)行研磨、拋光等直至達(dá)到高光澤度。
文檔編號C04B103/52GK101903309SQ200880122199
公開日2010年12月1日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月25日
發(fā)明者沃爾特·亨利·休伯 申請人:沃爾特·亨利·休伯