CN101445325A - 一种具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法，其特征在于，该复合板以包括透辉石的辉石为微晶相，其生产方法包括如下步骤，首先制备微晶玻璃粒料，该微晶玻璃的组分重量比：SiO₂ 50－65％，Al₂O₃ 5－25％，CaO 5－20％，MgO 2－10％，K₂O+Na₂O 1－8％，Li₂O 0－1％，BaO 0－8％，B₂O₃ 0－8％，其余为晶核剂、澄清剂和着色剂，含量范围为0－20％；其次，制备陶瓷坯板；组分比设置为：SiO₂ 66－75％，Al₂O₃ 13－23％，CaO+MgO0.3－3％，K₂O+Na₂O 3－8％，其余辅助原料0－2％；最后，将上述原料布料、烧制成品及后处理；即可制成本发明微晶玻璃陶瓷复合板成品。本发明具有生产成本低、产品质量高，外观效果好等优点。

Description

一种具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法

技术领域

本发明涉及建材技术领域，更具体地说是涉及一种具有新型微晶相的微晶玻璃—陶瓷复合板生产方法。

背景技术

微晶玻璃-陶瓷复合板是将“21世纪的高档装饰材料”——微晶玻璃与能够实现大规模机械化生产、成本较低的陶瓷砖板材复合的一种高端装饰建材产品。目前，由于这种复合材料科技含量高，生产技术难度较大，因此，能够实现正常批量生产的厂家较少，且现有的产品也只是微晶相为硅灰石(CaSiO₃)的微晶玻璃-陶瓷复合板，这种微晶相—硅灰石的析晶特点是沿着微晶玻璃粒料的颗粒边缘，向颗粒内部生长，外观上呈现颗粒的集合，故这种微晶玻璃虽然也彰显晶莹剔透、富丽华贵效果，但颗粒集合的格调却显得有些单调；而且，这种微晶玻璃的气孔缺陷难以克服，特别在2005年前尤为明显；为了减少表面气孔缺陷，根据玻璃粒料的烧结理论，烧结气孔率的大小与材料的表面张力成正比，与材料的粘度成反比，与材料的粒度成反比，为此，现有工艺中在微晶玻璃成分引入了10％以上的氧化锌(它赋予玻璃较高的表面张力，较低的粘度)，研发出微晶相为硅锌矿的新型微晶玻璃-陶瓷复合板新产品，这种产品除了使表面气孔容易控制、大幅减少外，其析晶可以突破原始颗粒的边界，重新组合成具有球状、流纹状等不同形状的自然生长的纹理，使产品的装饰艺术水平大为提高；然而，自2005年下半年以来，氧化锌的价格猛涨，短时间内就从6,000元/吨上升到28,000元/吨，无疑，这就影响了此类产品在市场上的竞争力和销售，不利于这种高档复合板材的推广。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足，而提供的一种生产成本低、外观质量高，品种多，特别是可以减少表面气孔缺陷的微晶玻璃陶瓷复合板材及其生产方法。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：

该具有新型微晶相的微晶玻璃—陶瓷复合板的生产方法，其特征在于，该复合板以辉石(包括透辉石)为微晶相，生产方法包括如下步骤，首先制备微晶玻璃粒料，其组分重量比：SiO₂ 50-65％，Al₂O₃ 5-25％，CaO 5-20％，MgO 2-10％，K₂O+Na₂O 1-8％，Li₂O O-1％，BaO 0-8％，B₂O₃O-8％，其余为晶核剂、澄清剂和着色剂，含量范围为0-20％；

含上述这些成分的、粒度小于100目的石英、钠钾长石、含锂矿物(锂长石、锂云母、锂辉石)、方解石(包括轻钙、重钙)、滑石、白云石、纯碱、氧化铝、硝酸钠、碳酸钾、碳酸钡、硼砂、硼酸等原料，以及晶核剂、澄清剂、和(或无)着色剂等，按照上述成分范围配料，混料机混合、玻璃池窑熔制，熔制的温度范围1420°～1520℃，然后水淬、烘干、筛分、破碎成4目以下，具有一定粒度分布的熔块颗粒，制备了本微晶玻璃粒料。

其次，制备陶瓷坯板，为了在烧成温度和热膨胀性能方面匹配辉石为微晶相的微晶玻璃，陶瓷板的组分重量比设置为：SiO₂ 66-75％，Al₂O₃ 13-23％，CaO+MgO 0.3-3％，K₂O+Na₂O 3-8％，其余辅助原料(包括减水剂、坯体增强剂)0-2％；含有上述成分的高岭土(包括黑泥、咖啡泥)、粘土(包括伊利石、蒙脱石)、瓷石、钾长石和钠长石及石英的混合砂(包括高温砂、中温砂、低温砂)、滑石、白云石、透辉石、硅灰石等原料，以及辅助原料(包括减水剂、增强剂)，按上述成分范围配料，经球磨细碎、喷雾干燥制含5.5～6.5％水分的粉料，350～400公斤/厘米²此压力下自动液压机成型、干燥窑干燥、辊道窑烧成(最高烧成温度为1180°～1220℃，烧成周期60～120分钟)，烧成后得吸水率为0.08～0.1％的陶瓷素坯板。

最后，将上述原料经布料固定、烧制成品及后处理；将上述制备好的微晶玻璃粒料，用干式布料机均匀布撒在上述带台阶边的陶瓷素坯板上，布撒量为6～11公斤/米²，经过滚压、清边、喷固定液，再入辊道窑烧成，其最高烧成温度为1140°～1220℃，烧成周期120～240分钟；第二次烧成所得的微晶玻璃-陶瓷复合板半成品，经过磨边、刮平定厚、粗磨、精抛、磨边、倒角、烘干等工序，即可制成本发明具有各种特征的晶体生成花纹和色彩的、表面气孔少、相互匹配的高档微晶玻璃-陶瓷复合板成品。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

本发明产品的新型微晶玻璃技术关键在于用CaO、MgO、Na₂O的组合替代氧化锌。首先，含CaO、MgO、Na₂O的原料分布广泛，价格低廉，成本控制是显而易见的；

其次，根据奥斯本(Osborn E.F.，et al.，1954)指出的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂四元体系相图(即不同Al₂O₃含量截面的CaO-MgO-SiO₂三元相图)，该体系可提供很多可供选择的结晶相，如橄榄石(CaMgSiO₄)、黄长石(Ca₂MgSi₂O₇)、透辉石(CaMgSi₂O₆)等。从结晶相的结晶热力学、动力学以及它们的膨胀系数(它决定与陶瓷板的匹配性)的角度，透辉石是最佳的选择，而橄榄石、黄长石是SiO₂不饱和的晶体。在微晶玻璃中，SiO₂的含量常常是饱和的，甚至是过饱和的，这是与陶瓷板在热膨胀性能方面必须匹配决定的。微晶玻璃的SiO₂含量的饱和性决定了透辉石晶出的可能性最大。由于透辉石是辉石大类中的一员，辉石是成分广泛的矿物，它的化学式为XYZ₂O₆，其中X＝Ca，Na，Mg，Fe²⁺，Y＝Mg，Fe²⁺，Fe³⁺，Al，Ti⁴⁺，Mn²⁺...，Z＝Si，Al，Fe³⁺，Ti⁴⁺。因此，辉石可认为是多种成分的类质同象共同体。此外，辉石的机械性能较好(其莫氏硬度5.5-6)也是本工艺选择的条件之一；

另外，为了使本发明微晶玻璃的析晶也能像高氧化锌含量微晶玻璃那样，表面气孔少而又能使析晶突破原始颗粒边界，形成各种形状的自然流畅的花纹，调整CaO、MgO、Na₂O的比例，可以使它们的综合体在一定温度下的粘度、表面张力达到氧化锌的水平。因为CaO、MgO的表面张力较氧化锌高，但粘度也为高，而Na₂O的表面张力较氧化锌为低，粘度也为低；所以本产品的保持了自然的纹理，装饰效果好；

具体实施方式

实施例1

本发明微晶陶瓷复合板材的制备方法，首先制备微晶玻璃，按组分重量为SiO₂ 57.20％，Al₂O₃ 10.62％，Na₂O+K₂O 3.3％，Li₂O 0.67％，BaO 6.35％，B₂O₃5.3％，CaO 9.93％，MgO 6.62％，选取相应比例的、小于100目的石英、锂长石、碳酸钡、氧化铝、硼酸、纯碱、白云石、滑石、方解石，并外加适量比例的澄清剂、晶核剂，进行配料，在混料机中混合30分钟，在8米²的池窑中熔剂，熔制温度1490℃，存料时间20小时，澄清后的熔液经水淬、烘干、筛分、破碎、再筛分，得到8-20目微晶玻璃粒料待用；

然后制备陶瓷素坯板，按SiO₂ 70.92％，Al₂O₃ 18.06％，CaO 0.09％，MgO0.21％，K₂O 3.24％，Na₂O 2.03％，Fe₂O₃ 0.56％，TiO₂ 0.19％组分重量比，烧矢量4.70％，选取相应比例的、粒度小于1毫米的黑泥、高温砂(含较多的石英、钾长石)、低温砂(含较多的钠长石)、中温砂、瓷土、滑石以及外加适量比例的减水剂、增强剂，进行配料；再按原料重量的0.55倍加水，入球磨机细碎到万孔筛筛余0.5-1％；细碎的泥浆再喷雾造粒，制成含5.5-6.5％水的粉料；再用350公斤/厘米²左右的比压力的自动液压机和带有槽坑边的模具，成型出931×931毫米的、带台阶边的生坯(这里要指出，其成型模具带槽坑边，故压制出带台阶边的砖坯目的是防止微晶玻璃在其后的高温烧成条件下流出砖面而造成粘辊)；经干燥再入160米的辊道窑烧成，最高烧成温度1215℃，烧成周期85分钟；最后得845×845毫米的、带台阶边的陶瓷素坯(吸水率为0.08％)待用；

最后采用干式布料机，将上述8-20目的微晶玻璃粒料均匀布撒在带台阶边的陶瓷素坯上，布撒量为7公斤±0.2公斤，由于对布料的均匀度要求较高，因此在布料过程中，边加料边搅拌，同时注意不产生流动，以免造成颗粒粒度分布的不一致；再经滚压、刮边后，施加105克的固定液，再入145米辊道窑烧成，最高烧成温度为1180℃，烧成周期180分钟，出窑后的微晶玻璃-陶瓷复合板半成品，再经过磨边、刮平定厚、粗磨、精抛、磨边、倒角、干燥工序，最后制得高档的、青白如玉的、含辉石微晶相的、带有簇集花朵状的晶体生长纹理的本发明微晶玻璃-陶瓷复合板产品。

实施例2、3、4

本实施例2、3、4是按实施例1各步骤进行，不再复述，但与实例1有以下不同：

①在实施例2中，微晶玻璃成分需再外加1.2％MnO₂；

在实施例3中，微晶玻璃成分需再外加0.15％Fe₂O₃，1.6％CeO₂，0.7％MnO₂；

在实施例4中，微晶玻璃成分需再外加0.12％MnO₂，0.06％NiO，0.024％Co₂O₃(+Co₃O₄)。

②实施例2、实施例3、实施4的第二次微晶玻璃-陶瓷复合板烧成工艺与实例1不同，它们的最高烧成温度为1200℃，烧成周期为210分钟。通过实施全部生产工艺及其参数，实施例2、实施例3、实施例4分别得到紫粉色、米黄色、灰色的含辉石微晶相和球状、流动状各种花纹的高档微晶玻璃-陶瓷复合板。

实施例5

按照化学成分：SiO₂ 61.34％，Al₂O₃ 7.65％，CaO 11.33％，MgO 8.26％，B₂O₃ 3.31％，BaO 4.64％，K₂O+Na₂O 3.47％，选取相应重量比例的、粒度小于100目的石英、锂长石、硼酸、氧化铝、碳酸钡、纯碱、白云石原料，外加适量比例的澄清剂、晶核剂以及MnO₂ 4.8％，Fe₂O₃ 3.6％，Co₂O₃(+Co₃O₄)0.6％进行配料，在混料机中混合30分钟，然后在8米²玻璃池窑中熔制，熔制温度1480℃，存料时间19小时，熔化、澄清的熔液水淬、烘干、筛分成8-20目的黑色微晶玻璃粒料待用。

按照化学成分：SiO₂ 71.28％，Al₂O₃ 17.83％，TiO₂ 0.16％，Fe₂O₃ 0.60％，CaO 0.06％，MgO 0.23％，K₂O 3.11％，Na₂O 2.24％，烧矢量4.49％，选取相应比例的、粒度小于1毫米的高岭土(包括黑泥)、瓷石、长石(钾、钠长石)与石英的混合砂(包括高温砂、中温砂、低温砂)、滑石等天然原料以及外加适量比例的减水剂、增强剂、黑色料，进行配料，入球磨机细碎至万孔筛筛余0.5-1％，喷雾干燥制成含水5.5-6.5％的粉料，在自动液压机的比压力为350公斤/厘米²左右和有带槽坑边的模具条件下压制成930×930毫米的、带台阶边的生坯，经干燥后入辊道窑进行第一次素烧，最高烧成温度1190℃，烧成周期90分钟，得出吸水率为0.09％的带台阶边的845×845毫米黑色陶瓷素坯待用。

采用干式布料机，将上述8-20目的黑色微晶玻璃粒料均匀分布在上述黑色带台阶边的、845×845毫米的陶瓷素坯上，布撒量为6.8±0.2公斤。刮边、滚压后施加105克的固定液，再入145米辊道窑进行第二次复合板的烧成，最高烧成温度为1140℃，烧成周期200分钟。烧成后制成黑色微晶玻璃-陶瓷复合板半成品，再经过磨边、刮平定厚、粗磨、精抛、磨边、倒角、干燥等工序即可获得本发明黑色、带有隐现花纹的高档微晶玻璃-陶瓷复合板产品。

本发明产品经检测的主要性能指标见下表。

由表可见，本发明产品的主要性能已经达到或优于相关国家标准。

另外本发明并不局限于上述实施例，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，在不脱离本发明精神的前提下，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (4)

1、一种具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法，其特征在于，该复合板以包括透辉石的辉石为微晶相，其生产方法包括如下步骤，首先制备微晶玻璃粒料，该微晶玻璃的组分重量比：SiO₂ 50-65％，Al₂O₃ 5-25％，CaO 5-20％，MgO 2-10％，K₂O+Na₂O 1-8％，Li₂O O-1％，BaO0 -8％，B₂O₃O-8％，其余为晶核剂、澄清剂，含量范围为0-20％；

将含上述这些成分的、粒度小于100目的石英、钠钾长石、锂长石、含锂矿物、方解石、滑石、白云石、纯碱、氧化铝、硝酸钠、碳酸钾、碳酸钡、硼砂、硼酸原料，以及晶核剂和澄清剂，按照上述成分范围配料，混料机混合、玻璃池窑熔制，熔制的温度范围1420°～1520℃，然后水淬、烘干、筛分、破碎成4目以下，形成具有分散粒度分布的熔块颗粒，即制备了本微晶玻璃粒料；

其次，制备陶瓷坯板；为在烧成温度和热膨胀性能方面匹配以辉石为微晶相的微晶玻璃，陶瓷板的组分重量比设置为：SiO₂ 66-75％，Al₂O₃ 13-23％，CaO+MgO 0.3-3％，K₂O+Na₂O 3-8％，其余辅助原料0-2％；将含有上述成分的高岭土、粘土、瓷石、钾长石和钠长石及石英的混合砂、滑石、白云石、透辉石、硅灰石原料，以及辅助原料，按上述成分范围配料，经球磨细碎、喷雾干燥制成含5.5～6.5％水分的粉料，在350～400公斤/厘米²此压力下自动液压机成型、干燥窑干燥、辊道窑烧成，最高烧成温度为1180°～1220℃，烧成周期60～120分钟，烧成后得吸水率为0.08～0.1％的陶瓷素坯板；

最后，将上述原料布料、烧制成品及后处理；将上述制备好的微晶玻璃粒料，用干式布料机均匀布撒在上述带台阶边的陶瓷素坯板上，布撒量为6～11公斤/米²，经过滚压、清边、喷固定液，再入辊道窑烧成，其最高烧成温度为1140°～1220℃，烧成周期120～240分钟；再经第二次烧成所得的微晶玻璃-陶瓷复合板半成品，经过磨边、刮平定厚、粗磨、精抛、磨边、倒角、烘干等工序，即可制成本发明微晶玻璃陶瓷复合板成品。

2、根据权利要求1所述的具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法，其特征在于，所述制备微晶玻璃颗粒的步骤中，含锂矿物为锂云母、锂辉石，方解石包括轻钙或重钙的方解石。

3、根据权利要求1所述的具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法，其特征在于，所述制备微晶玻璃颗粒的步骤中，其余配料组分0-20％晶核剂、澄清剂中还包括着色剂。

4、根据权利要求1所述的具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板生产方法，其特征在于，所述制备陶瓷坯板的步骤中，该配料中，辅助原料包括减水剂、坯体增强剂；高岭土包括黑泥、咖啡泥；粘土包括伊利石、蒙脱石；钾长石和钠长石及石英的混合砂包括高温砂、中温砂、低温砂。