CN100503522C

CN100503522C - 玻化釉面纤瓷板及其工业规模制造方法

Info

Publication number: CN100503522C
Application number: CNB2005100422875A
Authority: CN
Inventors: 孙守年
Original assignee: ZIBO DEHUILAI DECORATIVE PORCELAIN PLATE CO Ltd
Current assignee: Shandong Dehuilai Decoration Vitrolite Co., Ltd.
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2025-04-07
Also published as: CN1686953A

Abstract

一种玻化釉面纤瓷板，为玻化印花釉层、面釉层、介面釉层、骨料基底层的复合结构，互相共熔、渗接复合为一体；长×宽×厚＝2000～3500mm×1000～2000mm×3～6mm；玻化釉面纤瓷板表面为亮面或亚光面，釉面致密、细腻、精致，无肉眼可见的毛细孔，整体具有木材般弹性、断面呈纤维状晶态；不燃；吸水率≤2.5%；抗折强度，横向≥37N/cm²，纵向≥42N/cm²；弯曲度≥20mm；热膨胀系数≤75×10^-7/℃；冻熔试验(+20～-35℃)、耐热振(180℃)完好无损。并提供了工业规模制造方法。通过调整配方以及干燥、烧结温度和条件，解决了各层间相熔结合问题。

Description

玻化釉面纤瓷板及其工业规模制造方法

技术领域

本发明属于陶瓷制品范畴，特别涉及一种玻化釉面纤瓷板及其工业规模制造方法。

背景技术

现有技术中的大幅面陶瓷板，或虽有釉面，但其吸水率≥10％；或虽吸水率≤3％，但属素面的烧结板，表面多孔，易被污染，难保洁，不易清洗；使大幅面陶瓷板产品，在使用时美化装饰性能欠佳。

日本、意大利对此作了不少研究，但都在小试阶段远未达到能工业规模生产的水平。终究其原因，是它们的原料配方中所含的SiO₂和Al₂O₃比例不当；再加生产工艺中坯的密度、干燥过程、烧成过程组合不当所致。因为石英在结晶转换点673℃时最为关键，此时因受热后石英结晶膨胀已达最大限度，要在急冷瞬间收缩时，极易导致温差引起结晶应力，晶体之间彼此排挤而裂开，即行话“冷裂”。

发明内容

本发明的目的在于研制一种低吸水率的玻化釉面纤瓷板及其工业规模制造方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实施的：

研制一种玻化釉面纤瓷板，其特征是：所述的纤瓷板为玻化印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层的多层复合结构，层间互相共熔、渗接复合为一体；

所述的玻化印花釉层含印刷釉与印刷油组分；

所述的面釉层含熔块釉、高岭土、长石、三聚磷酸钠、硅酸锆、羧甲基纤维素组分；

所述的介面釉层含化妆土、熔块、高岭土、羧甲基纤维素、三聚磷酸钠、长石、硅酸锆和陶瓷行业无机色料组分；

所述的骨料基底层含粘土、莫来石、瓷土、纤维状硅灰石、长石和膨润土组分；

基底层各原料组分，粉碎至粒度≤200目后，再加入纤维状硅灰石；无机纤维状硅灰石为构架，应用其结晶的不同取向，形成复合的层层无机纤维交织的富有弹性的薄坯；

介面釉层、面釉层和印花釉层分三层逐层施釉，再经1000～1250℃共熔烧结，形成印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层，层间互相共熔、渗接；

尺寸为长×宽×厚＝2000～3500mm×1000～2000mm×3～6mm；

所述的纤瓷板的理化参数为：

外观玻化釉面纤瓷板的表面为亮面或亚光面，釉面致密，无肉眼可见的毛细孔，整体具有木材般弹性、断面呈纤维状品态；

参数值不燃；吸水率≤2.5％；抗折强度，横向≥37N/cm²，纵向≥42N/cm²；弯曲度≥20mm；热膨胀系数≤75×10^-7/℃；冻熔试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损。

上述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是工艺步骤如下，

(1)配料

基底层重量组分：

粘土10～60份、莫来石3～30份、瓷土5～40份、纤维状硅灰石10～55份、长石5～30份、膨润土3～30份；

介面釉层重量组分：

化妆土20～60份、熔块30～80份、高岭土5～30份、羧甲基纤维素0.1～1.5份、三聚磷酸钠0.1～1.5份、长石0～10份、硅酸锆5～30份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分：

熔块釉50～90份、高岭土5～30份、长石3～20份、三聚磷酸钠0.1～1.5份、硅酸锆5～

30份、羧甲基纤维素0.1～1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分：

印刷釉5～50份、印刷油50～95份；

(2)粉碎，生坯体成型、干燥和半成品烧结

按照配量称取基底层各原料组分，除纤维状硅灰石外，其余主料和添加剂粉碎至粒度≤200目后再加入纤维状硅灰石；原料与添加剂充分混匀，加水，混炼成含水量15～20％的泥料；泥料经成型机挤压为连续的坯料输出；经多级滚压、裁切成为长×宽×厚＝2050～3550mm×1050～2080mm×3～6mm的生坯体；

生坯体在100～300℃，干燥0.5～3h；

干燥后的生坯体在800～1000℃，0.5～3h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

(3)施釉——共熔烧结，制备釉面坯板

每次按照配量称取各原料组分，按陶瓷行业常规，混匀，研磨，过筛，制备釉浆；

按瓷砖常规施釉方法，介面釉层、面釉层和印花釉层分三层逐层施釉，将釉浆施于骨料基底层半成品——骨架用坯板表面，第一层釉面层干后，再施下一层，最后再经1000～1250℃共熔烧结，形成印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层，层间互相共熔、渗接的彩色图案釉面坯板半成品；

(4)切割——抛光——检验——成品包装

彩色图案釉面坯板半成品，切割至规定尺寸，经抛光至表面形成亮面、亚光面，再经检验，包装，获得玻化釉面纤瓷板成品。

上述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是所述的纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝16.5～20∶1；

上述的玻化釉面纤瓷板，其特征是所述的玻化印花釉层顶面，还设置有图案层；

上述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是所述的玻化印花釉层顶面，还可以多次绘制或喷绘图案层，再经800～1000℃烧结。

本发明的优点是：

1.本发明配比合理，在作为骨料的基底层组分中，含有无机纤维状硅灰石为构架，应用其结晶的不同取向，形成复合的层层无机纤维交织的富有弹性的薄坯，增强了产品的韧性和弹性，为大幅面(最大3500mm×2000mm×3mm)纤瓷板奠定了基础；添加适量低膨胀的瓷土、长石，弥补了现有技术中SiO₂和Al₂O₃比例不当，易于发生“冷裂”的缺陷。

2.本发明还通过调整配方以及干燥、烧结温度和条件，克服了色料图案层——釉面层——骨料基底层间相熔结合问题。

附图说明

图1是本发明工艺流程示意框图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是图2的A部局部放大示意图；

具体实施方式

图1是本发明工艺流程示意框图，图中，A是配料工序；B是原料粉碎工序；C是生坯体成型工序；D是干燥工序；E是半成品烧结工序；F是施釉——共熔烧结工序；G是切割工序；H是抛光工序；I是检验工序；J是成品包装工序。

图2、图3中，1是亮面或亚光面——玻化表面层；2是色料图案层；3是介面釉层；4是釉面层；5是骨料基底层——骨架用坯板；6是表面层上再加工，增设烧结定型的花纹、图案层。以下结合实施例对本发明进一步阐述。

实施例1 工业规模制造玻化釉面纤瓷板

1，1 配料

原料为市售商品，规格为陶瓷工业用，其中：粘土，产地山东；瓷土，产地广东；纤维状硅灰石，产地江西；莫来石，产地广东；膨润土，产地吉林；长石，产地东北；化妆土，产地广东；熔块釉，产地山东、广东；高岭土，产地辽宁；羧甲基纤维素，产地山东、广东；减水剂，产地山东；硅酸锆，产地澳洲；无机色料，产地山东、广东、德国、意大利；印刷油，产地山东、广东。

基底层重量组分(kg)：

粘土10份、莫来石30份、瓷土5份、纤维状硅灰石55份、长石5份、膨润土30份；原料纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝20∶1；

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土20份、熔块80份、高岭土5份、羧甲基纤维素1.5份、三聚磷酸钠0.1份、长石10份、硅酸锆5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

熔块釉50份、高岭土30份、长石3份、三聚磷酸钠1.5份、硅酸锆5份、羧甲基纤维素0.1份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分(kg)：

印刷釉5份、印刷油100份；

1，2 粉碎，生坯体成型、干燥和半成品烧结

按照配量称取基底层各原料组分，除纤维状硅灰石外，其余主料和添加剂粉碎至粒度≤200目后再加入纤维状硅灰石；原料充分混匀，加水，混炼成含水量20±1％的泥料；泥料经成型机挤压为连续的坯料输出；经多级滚压、裁切成为长×宽×厚＝3550mm×2050mm×3.3mm的生坯体；

生坯体在送入连续式烘干窑中在100～200℃，干燥3h；此过程中结晶水完全排出，尺寸缩减为3500mm×2000mm×3.0mm，吸水率约为18±1％的粗坯体；干燥后的粗坯体在800～900℃，3h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

1，3 施釉——共熔烧结，制备釉面坯板

施釉操作条件

条件项目介面釉层面釉层

比重 1.8～1.85 1.8～1.85

残渣量(g/100ml) 3～6 5～8

流速(sec) 40～90 40～60

施釉重量 150～200g 180～250g

gm/40×60cm²

备注：1.流速之测定以50ml，孔径4mm为标准流杯。

2.施釉重量为含水重量。

3.残渣量以100ml之釉浆，过325目筛网水洗，测残留物，烘干后重量即得。

介面釉层、面釉层和印花釉层分三层逐层施釉，将釉浆施于骨料基底层半成品——骨架用坯板表面，第一层釉面层干后，再施下一层，最后通过多道大型丝网印花机或转筒式印花机，印制需要的色釉花纹；再经1100～1250℃共熔烧结，形成印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层，层间互相共熔、渗接的彩色图案釉面坯板半成品，吸水率达到≤3％。

1，4 切割——抛光——检验——成品包装

彩色图案釉面坯板半成品，切割至规定尺寸，经抛光至表面形成亮面或亚光面，再经检验，包装，获得玻化釉面纤瓷板成品。

本例纤瓷板为玻化色料图案层——釉面层——骨料基底层的多层复合结构，检查断面可见层间互相共熔、渗接复合为一体；尺寸为长×宽×厚＝3500mm×2000mm×3mm；

外观表面为亮面或亚光面，釉面致密、细腻、精致，无肉眼可见的毛细孔，整体平整光洁，无凹陷、凸翘变形或龟裂，具有木材般弹性、断面呈纤维状晶态；

理化参数值不燃；吸水率2.03％；抗折强度，横向38N/cm².，纵向43N/cm²；弯曲度27mm；热膨胀系数68×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损。

本发明的原料组成合理，配方中有熔剂性原料，如低温助熔的长石、高温助熔的纤维状硅灰石、易于低温烧结的粘土，低温瓷石等；釉料层的配方与基底层相适应，包括成熟温度范围，与膨胀系数之间的适应；纤维状硅灰石有两个作用，一是应用其结晶的不同取向，形成复合的层层无机纤维交织的富有弹性的薄坯，增强了产品的韧性和弹性；二是除了引入硅铝以外，引入了钙的组分，构成了硅—铝—钙为主要成分的低共熔体系，生成的物相主要是钙长石，实现这一反应只需要在较低温度的条件下即可，因为纤维状硅灰石本身不含有机物、结晶水和吸咐水；从差热曲线看，纤维状硅灰石在1200℃以前没有明显的吸热、放热效应，以及不发生快速相变化；

纤维状硅灰石配方更适用于快速干燥，快速脱水，更容易通过673℃的石英晶型转换点，符合在预热阶段快速烧成的条件。

因为骨料基底层第一次烧结把结晶水排出后的“空挡”，将相熔结晶结构初步定型，此时骨料基底层粗糙的结晶面与面釉层(经由介面釉层——面釉层——印花釉层)的结晶面密接，再经施釉后的第二次1100～1200℃共熔烧结，层间互相共熔、渗接复合为一体，可以真正达到致密化，大大减低成品的吸水率，并有效防止“冷裂”缺陷的发生。

质量指标明显优于现有技术，达到了预期的发明目的。

实施例2 工业规模制造玻化釉面纤瓷板

1，1 配料

基底层重量组分(kg)：

粘土60份、莫来石3份、瓷土40份、纤维状硅灰石10份、长石30份、膨润土3份；原料纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝18.5∶1。

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土60份、熔块30份、高岭土30份、羧甲基纤维素0.1份、三聚磷酸钠1.5份、硅酸锆30份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

熔块釉90份、高岭土5份、长石20份、三聚磷酸钠0.1份、硅酸锆30份、羧甲基纤维素1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分(kg)：

印刷釉50份、印刷油50份；

1，2 粉碎，生坯体成型、干燥和半成品烧结

按照配量称取基底层各原料组分，除纤维状硅灰石外，其余主料和添加剂粉碎至粒度≤180目后再加入纤维状硅灰石；原料与添加剂充分混匀，加水，混炼成含水量15±1％的泥料；泥料经成型机挤压为连续的坯料输出；经多级滚压、裁切成为长×宽×厚＝2550mm×1250mm×4.7mm的生坯体；在200～300℃，干燥0.5h；缓慢升温在900～1000℃/0.5h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；成品尺寸为长×宽×厚＝2500mm×1200mm×4.5mm；

理化参数值不燃；吸水率≤1.88％；抗折强度，横向37N/cm^2.，纵向45N/cm²；弯曲度23mm；热膨胀系数63×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损；其余同实施例1。

实施例3

基底层重量组分(kg)：

粘土20份、莫来石15份、瓷土35份、纤维状硅灰石25份、长石7份、膨润土15份、原料硅灰石纤维的长宽比是长∶宽＝1∶19.5。

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土45份、熔块50份、高岭土20份、羧甲基纤维素1份、三聚磷酸钠1份、硅酸锆20份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

熔块釉75份、高岭土15份、长石10份、三聚磷酸钠0.5份、硅酸锆30份、羧甲基纤维素1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分(kg)：

印刷釉50份、印刷油50份；

粉碎，生坯体成型、干燥和半成品烧结

生坯体长×宽×厚＝2050mm×2050mm×6.5mm；在200～300℃，干燥1.0h；缓慢升温在900～1000℃，1h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

获得玻化釉面纤瓷板成品长×宽×厚＝2020mm×2020mm×6mm；

理化参数值不燃；吸水率≤1.93％；抗折强度，横向37N/cm^2.，纵向42N/cm²；弯曲度21mm；热膨胀系数65×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损；其余同实施例1。

实施例4

基底层重量组分(kg)：

粘土25份、莫来石8份、瓷土16份、纤维状硅灰石30份、长石13份、膨润土8份；原料纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝16.5∶1。

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土40份、熔块70份、高岭土5份、羧甲基纤维素0.1份、三聚磷酸钠1.5份、硅酸锆20份、长石8份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

熔块釉80份、高岭土5份、长石5份、三聚磷酸钠0.15份、硅酸锆5份、羧甲基纤维素1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分(kg)：印刷釉30份、印刷油70份；

生坯体长×宽×厚＝2550mm×1250mm×5.5mm；在100～200℃，干燥1.5h；缓慢升温在800～1000℃，3h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

获得玻化釉面纤瓷板成品长×宽×厚＝2500mm×1200mm×5mm；

理化参数值不燃；吸水率≤2.33％；抗折强度，横向39N/cm^2.，纵向45N/cm²；弯曲度20mm；热膨胀系数68×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损；其余同实施例1。

实施例5

基底层重量组分(kg)：

粘土40份、莫来石15份、瓷土35份、纤维状硅灰石15份、长石5份、膨润土20份；原料硅灰石纤维的长宽比是长∶宽＝1∶20；

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土30份、熔块45份、高岭土10份、羧甲基纤维素0.5份、三聚磷酸钠1份、长石10份、硅酸锆5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

熔块釉85份、高岭土5份、长石4份、三聚磷酸钠0.15份、硅酸锆5份、羧甲基纤维素0.3份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分(kg)：印刷釉35份、印刷油65份；

生坯体长×宽×厚＝2550mm×1050mm×6.5mm；在200～300℃，干燥1.5h；缓慢升温在900～1000℃，3h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

获得玻化釉面纤瓷板成品长×宽×厚＝2500mm×1000mm×6mm；

理化参数值不燃；吸水率≤2.48％；抗折强度，横向38N/cm^2.，纵向45N/cm²；弯曲度24mm；热膨胀系数70×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损；其余同实施例1。

实施例6

基底层重量组分(kg)：

粘土25份、莫来石25份、瓷土10份、纤维状硅灰石30份、长石10份、膨润土12份；原料纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝18.5∶1。

介面釉层重量组分(kg)：

化妆土30份、熔块40份、高岭土5份、羧甲基纤维素0.1份、三聚磷酸钠1.5份、硅酸锆30份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

面釉层重量组分(kg)：

印花釉层重量组分(kg)：印刷釉50份、印刷油100份；

生坯体长×宽×厚＝3550mm×2050mm×6.5mm；在200～300℃，干燥1.5h；缓慢升温在900～1000℃，2.5h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

获得玻化釉面纤瓷板成品长×宽×厚＝3500mm×2000mm×6mm；

理化参数值不燃；吸水率≤1.68％；抗折强度，横向39N/cm^2.，纵向45N/cm²；弯曲度22mm；热膨胀系数70×10^-7/℃；冻融试验(+20～—35℃)完好无损；耐热振(180℃)完好无损；其余同实施例1。

Claims

1.一种玻化釉面纤瓷板，其特征是：所述的纤瓷板为玻化印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层的多层复合结构，层间互相共熔、渗接复合为一体；

所述的玻化印花釉层重量组分：印刷釉5～50份、印刷油50～100份

所述的面釉层重量组分：熔块釉50～90份、高岭土5～30份、长石3～20份、三聚磷酸钠0.1～1.5份、硅酸锆5～30份、羧甲基纤维素0.1～1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

所述的介面釉层重量组分：化妆土20～60份、熔块30～80份、高岭土5～30份、羧甲基纤维素0.1～1.5份、三聚磷酸钠0.1～1.5份、长石0～10份、硅酸锆5～30份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

所述的骨料基底层重量组分：粘土10～60份、莫来石3～30份、瓷土5～40份、纤维状硅灰石10～55份、长石5～30份、膨润土3～30份；

尺寸为长×宽×厚＝2000～3500mm×1000～2000mm×3～6mm；

所述的纤瓷板的理化参数为：

外观玻化釉面纤瓷板的表面为亮面或亚光面，釉面致密，无肉眼可见的毛细孔，整体具有木材般弹性、断面呈纤维状晶态；

参数值不燃；吸水率≤2.5％；抗折强度，横向≥37N/cm²，纵向≥42N/cm²；弯曲度≥20mm；热膨胀系数≤75×10^-7/℃；+20～—35℃冻融试验：完好无损；耐180℃热振：完好无损。

2.按照权利要求1所述的玻化釉面纤瓷板，其特征是所述的玻化印花釉层顶面，还设置有图案层。

3.按照权利要求1所述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是工艺步骤如下，

(1)配料

基底层重量组分：

介面釉层重量组分：

面釉层重量组分：

熔块釉50～90份、高岭土5～30份、长石3～20份、三聚磷酸钠0.1～1.5份、硅酸锆5～30份、羧甲基纤维素0.1～1.5份、陶瓷行业常规着色量的无机色料；

印花釉层重量组分：

印刷釉5～50份、印刷油50～100份；

(2)粉碎，生坯体成型、干燥和半成品烧结

按照配量称取基底层各原料组分，除纤维状硅灰石外，其余主料和添加剂粉碎至粒度≤200目后再加入纤维状硅灰石；原料充分混匀，加水，混炼成含水量15～20％的泥料；泥料经成型机挤压为连续的坯料输出；经多级滚压、裁切成为长×宽×厚＝2050～3550mm×1050～2080mm×3～6mm的生坯体；生坯体在100～300℃，干燥0.5～3h；干燥后的生坯体在800～1000℃，0.5～3h，烧结成为骨料基底层半成品——骨架用坯板；

(3)施釉——共熔烧结，制备釉面坯板

按瓷砖常规施釉方法，介面釉层、面釉层和印花釉层分三层逐层施釉，将釉浆施于骨料基底层半成品——骨架用坯板表面，第一层釉面层干后，再施下一层，最后再经1000～1250℃共熔烧结，形成印花釉层——面釉层——介面釉层——骨料基底层，层间互相共熔、渗接的

彩色图案釉面坯板半成品；

(4)切割——抛光——检验——成品包装

4.按照权利要求2所述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是所述的纤维状硅灰石的长宽比是长∶宽＝16.5～20∶1。

5.按照权利要求3所述的玻化釉面纤瓷板的工业规模制造方法，其特征是所述的玻化印花釉层顶面，还多次绘制或喷绘图案层，再经800～1000℃烧结。