目前制造屋面瓦采用的材料包括粘土和水泥。通常屋面瓦的厚度 使单片瓦的重量非常大，因而给支撑屋面的立柱施加了巨大的负荷。
融雪屋面使用的屋面瓦也是由粘土或水泥制造的，因此同样也存 在给支撑屋面的立柱施加了巨大负荷的问题。
另外，融雪屋面使用的屋面瓦还必须嵌置加热元件。

本发明的目的是提供一种屋面瓦，它能克服相应的现有技术的缺 点，同时质轻、耐气候变化以及抗腐蚀，而且不可能受湿度变化的影 响以及容易制造。
本发明的另外一个目的是提供一种由上述屋面瓦铺造的融雪屋面 结构。
本发明屋面瓦主要是由改进RB陶瓷材料和/或CRB陶瓷材料获得 的防火CRB陶瓷材料制成的。
RB陶瓷材料和CRB陶瓷材料是根据下述工艺制造的材料。
根据本发明第一发明人Kazuo Hokkirigawa的研究知道，日本采用 米糠获得的炭材每年产量在90万吨，世界产量在3300万吨/年(参见 “功能材料”1997年第17卷第5期pp.24～28)。
在这一文献中介绍的炭材及其制备是，将脱脂的米糠(rice bran) 和热固性树脂混捏，随后干燥、压块，并使干燥的压块在惰性气氛中 炭化；这种炭材以下称为RB陶瓷材料。
但是采用上述制造RB陶瓷材料的方法，实际上很难形成高精确度 压块，因为，比较以压力成型获得的压块与将其在惰性气氛中烘焙后 获得的最终压块的尺寸收缩比，其发生的尺寸偏差高达25％。而此后， 体现对RB陶瓷材料改进的另一种陶瓷材料(CRB陶瓷材料)已经开 发出来。
CRB陶瓷材料是由脱脂米糠和热固性树脂获得的RB陶瓷材料改 而且制成的。更具体地说，将脱脂米糠和热固性树脂混捏，然后在惰 性气氛中700～1000℃下经受初步烘焙，随后粉碎成粒度60目或更小， 得到炭化的粉末。这种粉末与热固性树脂混捏，然后在20～30MPa下 压制成型，得到的压块再于惰性气氛中100～1100℃下热处理，获得树 脂状或多孔陶瓷材料。RB陶瓷材料压力成型后的压块(compact)与最 终压块的尺寸收缩比高达25％，而CRB陶瓷材料与RB陶瓷材料最大 的区别在于其收缩比明显优于RB陶瓷材料的，不超过3％，非常低。
而且，为了赋予CRB陶瓷材料防火性，将初步烘焙的炭化粉末， 与一种或多种选自SiO2、Si3N4、ZrO2、Al2O3、SiC、BN、WC、TiC、 硅铝氧氮聚合材料(sialon)、瓷土、长石系粘土和高岭土中的陶瓷材料 粉末，以及一种溶剂和一种粘合剂(如果希望的话)一起混捏，获得 一种可塑物(即一种粘土和水的混合物)。然后在10～100MPa下压力 成型，获得的压块再于100～1400℃下、惰性气氛中进行热处理，得到 一种陶瓷材料。本发明采用这种陶瓷材料(下面称为防火CRB陶瓷材 料)。
在本发明实施中，这种耐侯性好、质轻、坚硬、强度好的防火CRB 陶瓷材料用作屋面瓦材料。
防火CRB陶瓷材料前身物、并可用作本发明发热电阻的RB陶瓷 材料和CRB陶瓷材料的一般性质如下：
●硬度较高；
●膨胀系数较小；
●导电性良好；
●由于质轻，比重小；
●出色的耐磨性；
●容易成型，也容易在模具中生产；
●通过匹配不同类型的树脂和陶瓷材料可以形成特性各异的陶瓷 材料；
●这种材料由米糠制成，它们对全球环境没什么不利影响，可以 保护自然资源。
因此，这种陶瓷材料符合要求，特别是适于建材应用，例如它良 好的耐侯性、质轻、出色的耐磨性、破坏可能性小、寿命长等等。尤 其是CRB陶瓷材料在经过600℃或更高温度二次热处理后获得的陶瓷 材料，硬度非常高，且多孔，具有良好的透气性，因比重小而质轻且 强度高，用作室外建材非常出色。
本发明者由这种防火CRB陶瓷材料制成屋面瓦，并发现可以容易 制成具有各种特性的不同类型的屋面瓦。
尽管RB陶瓷材料的成型压块和最终压块尺寸之间的收缩比高达25 ％，但是RB陶瓷材料造的屋面瓦可以通过事先切割以控制尺寸。因此， 采用RB陶瓷材料的实施方案并不排除在本发明范围之外。除了最终尺 寸外，RB陶瓷材料和CRB陶瓷材料具有基本上类似的性质。由此看 来，采用RB陶瓷材料也不应排除在本发明实施方案之外。
不过，如果通过一种成型来确保高的尺寸精确度，那么在本发明 实施中优选CRB陶瓷材料。
另外，还发现当联合使用传统陶瓷材料或钢基金属材料时，可使 制成的屋面瓦性质更加多样化。
更具体地说，本发明提供了一种由防火CRB陶瓷材料制成的黑色、 坚硬、轻质屋面瓦，其中有RB陶瓷材料或CRB陶瓷材料与金属材料 例如镍铬合金导线组合构成的发热电阻，因而采用这种屋面瓦也提供 了一种融雪屋面结构。
附图说明
图1是按照本发明的屋面瓦的透视示意图；
图2是包括加热元件的屋面瓦透视示意图；和
图3是按照本发明的融雪屋面结构示意图。

按照本发明的防火CRB陶瓷材料、RB陶瓷材料或CRB陶瓷材料 材料是由不分品种、也无论国产还是进口的脱脂米糠制造的。
而热固性树脂，可以使用任何一种热固性树脂，只要它具有热固 性，其典型实例包括酚醛树脂、邻苯二甲酸二芳基酯树脂(diaryl phthalate resins)、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂以及三嗪系树脂， 其中优选酚醛树脂。
此外，在不违背本发明精神和范围的前体下，也可以联合使用如 聚酰胺这样的热塑性树脂。
脱脂米糠和热固性树脂的重量混合比在50∶50～90∶10，优选70 ∶30～80∶20。
下面，简要说明CRB陶瓷材料的制备方法。
将来自稻米糠的脱脂米糠和热固性树脂混捏(混炼)，在700～1000 ℃的惰性气氛中初步烘焙，随后将生成的炭化团块粉碎成为粉末。该 粉末与热固性树脂进一步混捏，在20～30Mpa的压力下成型，形成的 压块在100～1100℃的惰性气氛中再次热处理。初步烘焙中采用的热固 性树脂优选分子量相对较小的液体树脂。
对初步烘焙而言，通常采用旋转窑，烘焙时间大约40～120分钟。 初步烘焙获得的炭化粉末与热固性树脂的重量混合比范围在50∶50～ 90∶10，优选70∶30～80∶20。
炭化粉末与热固性树脂捏合后的产品，压力成型的压力范围在20～ 30MPa，优选21～25MPa。模具温度优选大约150℃。
对热处理而言，一般采用控制良好的电炉，热处理时间大约60～360 分钟。
优选热处理温度范围600～1100℃，在达到热处理温度之前，500 ℃前的加热速度要求温升比较缓和，更具体地说，加热速度是0.5～2 ℃/分，优选大约1℃/分。经热处理烘焙之后为了降低温度，所要求的 冷却速度在降到500℃之前比较缓和。当温度降低到500℃以下时，就 让压块自身冷却。更具体地说，冷却速度是0.5～4℃/分，优选大约1 ℃/分。
初步烘焙和热处理采用的惰性气体可以是氦、氩、氖或氮气中的 任何一种，其中优选氮气。应该注意到本发明使用的防火CRB陶瓷材 料优选在成型后于100℃以上脱水。
本发明屋面瓦的制造，可以是在防火CRB陶瓷材料屋面瓦成型时， 一体化组装或埋置由RB陶瓷材料、CRB陶瓷材料或镍铬合金导线之 类的金属材料所构成的发热电阻。
当然，粘土、水泥、金属、合成树脂等常规屋面瓦材料也可以与 防火CRB陶瓷材料联合使用。尤其是，为了进一步改进本发明屋面瓦 的防火性能，可以采用一种CRB陶瓷材料的炭化粉末与一种防火CRB 陶瓷材料的混合物，该防火CRB陶瓷材料混合物在用一种陶瓷材料粉 末进行部分替换之后经二次热处理。
陶瓷材料粉末的例子包括SiO2、Si3N4、ZrO2、Al2O3、SiC、BN、 WC、TiC、硅铝氧氮聚合材料(Si-Al-O-N基化合物的固溶体)、瓷土、 长石系粘土和高岭土等等。这些陶瓷材料粉末可以单独使用也可以两 种或多种联合使用。炭化粉末重量混合比通常在10～150∶100。
本发明的实施方案综述如下。
(1)一种由防火CRB陶瓷材料构成的屋面瓦，是通过以下步骤 获得的：将来自稻谷糠的脱脂米糠和热固性树脂混捏，获得的混合物 在700～1000℃的惰性气氛中初步烘焙，所得团块粉碎成炭化粉末，再 将炭化粉末与一种陶瓷材料粉末、一种溶剂以及任选的粘合剂混合、 捏合获得可塑混合物(陶瓷材料-溶剂混合物)，该混合物在10～100MPa 下压力成型，再次于100～1400℃的惰性气氛下热处理得到的压块。
(2)由(1)中所述防火CRB陶瓷材料制成屋面瓦，瓦上有凸起， 以便将瓦固定在防滑条上使之与瓦形成整体。
(3)如上(1)、(2)中所述的屋面瓦，瓦上备有接线孔，提供电 流通路。
(4)如上(1)～(3)中所述的屋面瓦，其中发热电阻是一体化 埋置入瓦中。
(5)如上(4)中所述的屋面瓦，其中电阻是由镍铬合金导线、RB 陶瓷材料或CRB陶瓷材料制成的。
(6)如上(1)中所述的屋面瓦，其中陶瓷材料粉末是由选自SiO2、 Si3N4、ZrO2、Al2O3、SiC、BN、WC、TiC、硅铝氧氮聚合材料、瓷土、 长石系粘土和高岭土等一种或多种陶瓷材料粉末构成的。
(7)如上(1)中所述的屋面瓦，其中热固性树脂是由选自酚醛 树脂、邻苯二甲酸二芳基酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、聚酰 亚胺树脂以及三嗪系树脂等的一种或多种树脂构成的。
(8)如上(1)中所述的屋面瓦，其中粘合剂由一种有机粘合剂 和/或一种无机粘合剂构成。
(9)如上(1)中所述的屋面瓦，其中脱脂米糠和热固性树脂的 重量混合比范围在50∶50～90∶10。
(10)如上(1)中所述的屋面瓦，其中炭化粉末和陶瓷材料粉末 重量混合比范围在5∶95～95∶5。
(11)由多块如上(1)～(10)中之一所述的屋面瓦构成的融雪 屋面，其中单块屋面瓦上配有接线孔，每个孔有一个每块瓦中所埋置 的导电元件的接头，每块屋面瓦中的导电元件都通过每个防滑条上提 供的接线柱与邻近屋面瓦中的导电元件接通电路，以便在其间施加电 压时多块屋面瓦相互接通电路，各块瓦产生的热量促使积雪融化。
现在参照图1～3，说明具有标准尺寸的屋面瓦1。屋面瓦1有凸 起2和接线孔3(图中表明的是内孔型(female type)，当然也可以是插 头型(male type)的)，两者均在屋面瓦1的背面11上。这种瓦还有 电阻4，如果需要，它可以作为加热器。在图3中有一个横梁5(即防 滑条)，其上有接线柱6(显示的是插头型，当然也可以是内孔型的) 和与接线柱相连的导线7。
凸起2是将屋面瓦固定到横梁5上的突出部分。它不一定总是凸 起形式的。例如，也可以在单片瓦上穿孔，以金属丝、螺栓和螺母或 耐侯性好的绳等予以固定。
尤其是按照图3所示，一块瓦和邻近的瓦通过接线柱6插入(所 示是插头型，当然也可以是内孔型的)相应的接线孔5，经导线7以所 示形式相互连通电路。以这种方式，整个屋面上的瓦都可以相互连通 电路，构成完整的融雪屋面结构。
这种结构保证电流流到每一片屋面瓦的通路，且能够使人确认电 流的通过。
可以通过在屋面瓦中埋设金属导体例如镍铬合金导线等等嵌入电 阻4，当瓦成型后可以一起烘焙。但在此，作为加热器工作的电阻，不 一定非是金属电阻。
例如，RB陶瓷材料或CRB陶瓷材料也是导电的。这样的RB陶瓷 材料或CRB陶瓷材料事先加工成形为加热元件，在防火CRB陶瓷材 料经受第二次热处理时与CRB陶瓷材料形成一个整体。
另外，可以通过耐侯性导电颜料或涂料在瓦的背面形成电阻4。
本发明屋面瓦可以用于除融雪屋面之外的其它用途。因为其质轻、 耐侯性好，作为整体可以提高房屋的抗震性。
本发明屋面瓦在模制成形后是黑色的，也可以通过涂料赋予其希 望的颜色，优选将颜料分散在无机载体中所形成的无机涂料。
本发明屋面瓦基本上是轻质、坚硬、强度好，同时耐腐蚀和有出 色的防火性能。如果陶瓷材料粉末混合比、第二次热处理的温度等类 似条件加以适当控制，能赋予最终屋面瓦各种各样的性质。
通过下列实施例可以更具体地说明本发明，但其不应视为对本发 明的限制。
                      实施例1 [防火CRB陶瓷材料的制备]
55kg来自稻谷糠的脱脂米糠和45kg液体酚醛树脂(resol)混捏， 同时加热到50～60℃，获得一种塑性均匀混合物。
该混合物在旋转窑、1000℃氮气氛中烘焙70分钟。生成的炭化、 焙干团块，用粉碎机粉碎且过200目筛，得到平均粒径100μm的炭化 粉末。
这样获得的70kg炭化粉末、10kg二氧化硅粉末、20kg氧化铝粉 末、10kg作为粘合剂的酚醛树脂、5kg硅酸钠，和作为溶剂的15kg 水及5kg乙醇一起混捏，获得具有塑性的均匀混合物。
所用二氧化硅粒度为5～10μm，氧化铝粒度10～20μm。 [防火屋面瓦成型]
接着，使塑性混合物在80MPa下经受压力成型得到如图1所示具 有凸起2的屋面瓦1。模具温度150℃。
从模具脱出的压块在氮气中以2.5℃/分加热到500℃，且在500℃ 下保持60分钟，随后在1150～1200℃下烧结100～130分钟。
随后，以2～3℃/分冷却速度将温度降低到500℃，待温度降至500 ℃以下时让其自然冷却，获得屋面瓦压块。 [所获屋面瓦的性质]
坚硬、强度好。
耐侯性和防腐性均好。
防火性好。
                      实施例2 [防火CRB陶瓷材料的制备]
75kg来自稻谷糠的脱脂米糠和25kg液体酚醛树脂(resol)混捏， 同时加热到50～60℃，获得一种塑性均匀混合物。
该混合物在旋转窑900℃、氮气氛中烘焙60分钟。生成的炭化、 焙干团块，采用粉碎机粉碎且过200目筛，得到平均粒径90μm的炭 化粉末。
80kg这样获得的炭化粉末、60kg氧化铝粉末、10kg作为粘合剂 的磷酸铝，和作为溶剂的25kg水一起混捏，获得具有塑性的均匀混合 物。
所用氧化铝平均粒度为10～20μm。 [防火屋面瓦成型]
接着，将镍铬合金导线制的电阻4如图2所示埋置在塑性混合物 中，随后在50MPa下经受压力成型，得到具有凸起2和内孔型接线柱 3的屋面瓦1。模具温度150℃。
从模具脱出的压块，在氮气中以2.0℃/分加热到500℃，且在500 ℃下保持60分钟，随后在1100℃下烧结100～130分钟。
其后，以2℃/分冷却速度将温度降低到500℃，待温度降至500℃ 以下时，让其自然冷却，获得屋面瓦压块。 [所获屋面瓦的性质]
这种防火CRB陶瓷材料比重大于实施例1的陶瓷材料，它是坚硬 的且耐热。
该屋面瓦具有良好的耐侯性和防腐性以及良好的防火性。
                       实施例3
以下述方式由CRB陶瓷材料制备具有加热元件的防火CRB陶瓷 材料屋面瓦。 [CRB陶瓷材料的制备]
75kg来自稻谷糠的脱脂米糠和25kg液体酚醛树脂(resol)混捏， 同时加热到50～60℃，获得一种塑性均匀混合物。
该混合物在旋转窑氮气氛中、900℃烘焙60分钟。生成的炭化、 焙干团块，用粉碎机粉碎且过100目筛，得到平均粒径50～250μm的 炭化粉末。
75kg这样获得的炭化粉末和25kg固体酚醛树脂(resol)一起混 捏，同时加热到100～150℃，获得具有塑性的均匀混合物。 [形成加热元件]
这种塑性混合物在22MPa下压力成型获得如图2所示的发热电 阻。模具温度150℃。
从模具脱出的压块2，在氮气中以1℃/分速度加热到500℃，且在 500℃下保持60分钟，随后在700℃下热处理120分钟。
其后，以2～3℃/分冷却速度将温度降低到500℃，待温度降至500 ℃以下时，让其自然冷却。 [所获加热元件的性质]
这种元件质轻、强度好，具有良好的工作性能。
在一定范围内电阻稳定。
当与屋面瓦形成整体时，加热元件不会经受氧化且对温度稳定。 [防火屋面瓦成型]
采用实施例2的防火CRB陶瓷材料，在模具的适当位置放置上述 加热元件，随后在75MPa下经受压力成型得到如图2所示具有凸起2 和内孔式接线柱3的屋面瓦1。模具温度为150℃。
从模具脱出的压块在氮气中以2.0℃/分速度加热到500℃，且在500 ℃下保持60分钟，随后在1100℃下烧结100～130分钟。
其后，以2℃/分冷却速度将温度降低到500℃，待温度降至500℃ 以下时让其自然冷却，获得屋面瓦压块。 [所获屋面瓦的性质]
这种屋面瓦是坚硬的，强度好。
这种屋面瓦具有良好的耐侯性和防腐性。
这种屋面瓦的重量轻。
                 实施例4 融雪屋面的制造
以实施例2方式制造的防火CRB陶瓷材料屋面瓦排布在横梁5上， 使每片瓦5的凸起2与横梁5的侧面咬合。将横梁5的插入式接线柱6 插入屋面瓦上相应接线孔3中，使屋面瓦相互固定，因此保证其间的 导电。一个低压电流通过，确保发热。
如上所述，本发明防火CRB陶瓷材料屋面瓦是黑色的，其特性是： 质轻、耐侯性好、耐腐蚀性好。发现这种屋面瓦用作融雪屋面的屋面 瓦非常有效。