CN101700973B

CN101700973B - 精陶质陶瓷坯体及其制备与应用

Info

Publication number: CN101700973B
Application number: CN200910198420.4A
Authority: CN
Inventors: 曹琛
Original assignee: Shanghai American Standard Ceramic Co Ltd
Current assignee: Lixil American Standard Sanitary Ware Manufacturing Shanghai Co Ltd
Priority date: 2009-11-06
Filing date: 2009-11-06
Publication date: 2014-12-31
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: CN101700973A

Abstract

本发明涉及精陶质陶瓷坯体及其制备与应用，本发明的坯体原料包括下列组分及对应的重量百分比：高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土30-50％；陶瓷废品粉料10-20％；石英砂10-20％；球粘土20-40％。本发明还进一步公开了一种精陶质陶瓷及其制备。本发明的精陶质陶瓷可以铸造尺寸大于1000mm的产品，而且产品平直规整，不易变形。

Description

精陶质陶瓷坯体及其制备与应用

技术领域

本发明属于无机非金属材料生产技术领域，具体涉及精陶质陶瓷坯体及其制备与应用。

背景技术

陶瓷材料作为三大材料之一，因其良好的耐酸碱性，较高的机械强度，优异的表面硬度及耐高温抗氧化的性能而在各领域得以广泛应用，陶瓷材料在卫浴方面的应用已有近百年的历史，但是主要集中于瓷质方面，而传统瓷质洁具干燥收缩加烧成收缩一般为10~13％，产品在干燥烧成过程极易因温度，颗粒分布，含水率等的分布差异造成收缩应力聚集，而卫浴产品往往具有多曲线转折的内外部结构，这样更容易造成坯体在干燥及烧成过程由于应力集中导致坯体应力集中区域开裂，这也是瓷质卫浴产品最主要的报废缺陷之一。

中国专利申请91110765.7记载了一种精陶生产工艺技术，属于陶瓷装饰领域，是一种由高岭土、低温瓷土，特种工艺泥土组成，经混合→球磨→压泥→打浆而成为一种低温泥，经注浆成型后低温一次烧成，用硝基磁漆进行彩绘而成为。但该精陶质陶瓷生产成本高，并且并不适合制作大平面大尺寸的卫浴产品。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种精陶质陶瓷坯体及其制备与应用。

本发明的技术构思如下：在传统瓷质材料的基础上，确保材料可塑性的前提条件下，通过配方试验，引入高铝耐火材料及陶瓷烧后废料，降低收缩较高的粘土材料比例，去除导致传统坯体中低熔点助熔剂，降低坯体干燥收缩及烧成收缩，从而降低坯体在干燥及烧成过程中的开裂及变形。生产工艺上对应坯体配方的变化，设定并优化相适应的过程控制参数及生产工艺。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种精陶质陶瓷坯体，其原料包括下列组分及对应的重量百分比：

高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土 30-50％

陶瓷废品粉料 10-20％

石英砂 10-20％

球粘土 20-40％

较佳的，其原料包括下列组分及对应的重量百分比：

高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土 40-45％

陶瓷废品粉料 12-18％

石英砂 12-20％

球粘土 23-33％。

优选的，本发明的精陶质陶瓷坯体的坯式为：

(0.01CaO+0.02MgO+0.04K₂O+0.02Na₂O)(0.98Al₂O₃+0.02Fe₂O₃)(3.34SiO₂+0.04TiO₂)

所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土，为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿，经1200~1300℃高温煅烧，瘠性化，消除干燥收缩，去除结晶水及挥发份后获得，煅烧高岭土的物化学性能如下：

晶相重量百分比组成：

莫来石 55～60％，

方石英 10～20％，

刚玉 2～3％，

玻璃相 20～30％

含下列化学重量百分比组成：

SiO₂：45-50％

Al₂O₃：43-48％

Fe₂O₃：＜1.5％

烧失：＜0.5％。

粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm)，颗粒级配(筛分法测得)：325目筛余：90-98％，200目筛余：80-95％，100目筛余：70-85％，60目筛余：65-80％。

体积密度：2.4～2.55g/cm³

上述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土的Al₂O₃重量百分含量为43-48％，线收缩率为＜2.4％，20-1000度线热膨胀系数不高于5.0×10^-6。本发明一个实施例中列举了符合该要求的煅烧高岭土为煅烧焦宝石。

所述陶瓷废品粉料为各种卫浴陶瓷废品(精陶及瓷质卫浴陶瓷废品均可)粉碎后获得，粉碎后控制过100目筛的余量＜3％，陶瓷废品的加入可瘠化坯体，降低坯体收缩，从环保角度可降低工厂固体物排放。

所述石英砂，主矿物石英岩中SiO₂重量百分比97~98％，LOI(烧失量)＜1％。

所述球粘土，主矿物为高岭石，含少量伊利石，杂质矿物为：石英，褐煤，及铁钛化合物。此粘土为软质粘土，可塑性高，分散性良好，中度耐火，结合强度：＞40Mpa.含有下列化学重量百分比组成：SiO₂ 50～55％，Al₂O₃：23～28％。

本发明的精陶质陶瓷坯体的生产工艺包括下列步骤：

1)制浆，按配比称取原料，加水混合球磨成浆料

球磨介质为中铝球石，料球比为1∶1.1-1.2。料球比即为所有参与球磨的原料总重量(干重)与球磨介质的比值。球磨时加入水玻璃作为解胶剂，添加量0.4-0.6％(以原料总干重为基础计)

出料控制：比重1.950--1.970kg/L，粘度280-310度，厚化度 50-80度，压滤速度90--120gms，泥浆温度38-50度，Residue(筛余)控制：60mesh(1.5％--2.0％)，100mesh(7.0％--12.0％)，200mesh(23.0％---28.0％)，325mesh(32.0％--37.0％)

2)注浆，浆料注入模具后，静止3.0-3.5小时，脱模

3)干燥

较佳的，从室温逐步升温至90度烘干。优选的烘干程序为：1个小时从室温至50度，1.5小时从50度升温至55度，2.5小时从55度升温至90度，然后保温5-6小时，然后冷却至室温。

烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)。

4)烧成，坯体放入窑炉内在1180-1200摄氏度下烧成，出窑后冷却至室温。

本发明还进一步公开了一种精陶质陶瓷，其坯体即为前述坯体。

如本发明实施例列举的，本发明的精陶质陶瓷的坯式可为：

如本发明实施例列举的，本发明的精陶质陶瓷的釉式可为：

(0.61CaO+0.08MgO+0.12K₂O+0.10Na₂O+0.09ZnO) (0.37Al₂O₃+0.07B₂O₃)(3.64SiO₂+0.18ZrO₂)

该精陶质陶瓷的制备工艺包括下列步骤：

1)-3)同坯体的制备工艺

4)喷釉；

5)烧成，坯体放入窑炉内在1180-1200摄氏度下烧成，出窑后冷却至室温。

本工艺适用一般的卫浴烧成程序，无特殊要求，适用范围较广。

烧成后成品吸水率控制在8-12％(单位重量陶瓷所能吸附水的重量百分比)。

本发明的精陶质陶瓷可用于制备卫浴洁具。

本发明将精陶材料引入卫浴生产，通过优化配方设计，合理的泥浆控制手段及成型方法，卫生洁具在成型时的损失数可以远远小于瓷质卫生洁具，由于本发明的精陶质陶瓷在干燥收缩方面远远小于瓷质材料，同时由于本发明的精陶质陶瓷有着非常小的烧成收缩及烧成变形率，可以制作笔直长线条的产品，并在制作大平面大尺寸卫浴方面有着得天独厚的优势。

本发明由于采用低膨胀耐火材料为主料，添加陶瓷烧后废品，可在传统陶瓷成型线上成型并可在陶瓷普通窑炉内烧制，并与原传统瓷质材料相比具有下列优势：

a)坯体干燥收缩从原传统瓷质材料的3％降低至1.5％。

b)在1160~1200摄氏度的烧成温度下，有效降低坯体中玻璃相含量，坯体总收缩由瓷质材料的10~13％降低至5％以下。

c)使得本发明可以铸造尺寸大于1000mm的产品，而且产品平直规整，不易变形.

d)循环实用陶瓷废坯，绿色环保，可有效降低工厂固体垃圾的排放总量。

本发明经过数年的反复论证改进，已经完全进入正常的生产状态，不仅适合生产小尺寸的面盆，洗涤槽，也更适用于大尺寸大平面的面盆及淋浴盆产品，且产品通过法国NF产品认证。

附图说明

图1：试条热膨胀试验结果

PLC：percent linear change

1、2、3分别对应实施例1、2、3。

具体实施方式

以下列举具体实例以进一步阐述本发明，应理解实例并非用于限制本发明的保护范围。

实施例1~3.制备精陶质卫浴陶瓷坯体

原料：

煅烧焦宝石：Al₂O₃重量百分含量为43-48％，线收缩率为＜2.4％，20-1000度线热膨胀系数为4.4×10^-6。

陶瓷废品粉料：卫浴陶瓷废品粉碎后获得，粉碎后控制过100目筛的余量＜3％。

石英砂：主矿物石英岩中SiO₂重量百分比97~98％，LOI(烧失量)＜1％。

球粘土“主矿物为高岭石，含少量伊利石，杂质矿物为：石英，褐煤，及铁钛化合物。此粘土为软质粘土，可塑性高，分散性良好，中度耐火，结合强度：＞40Mpa.含有下列化学重量百分比组成：SiO₂ 50～55％，Al₂O₃：23～28％。

采用低膨胀高铝煅烧高岭土为主料，辅以粘土，废瓷。按下述重量份配方

试验配方	煅烧焦宝石	石英砂	粘土	废瓷	水玻璃(重量百分比)
						实施例1	45	20	23	12	0.4％
实施例2	40	15	27	18	0.5％
						实施例3	40	12	33	15	0.6％

制备方法：

1)将配好的原料加入高铝瓷罐中，加水球磨5小时后(料球比1∶1.1-1.2，球磨时加入水玻璃作为解胶剂。

出料控制：比重1.950--1.970kg/L，粘度 280-310度，厚化度50-80度，压滤速度90--120gms，泥浆温度38-50度，Residue(筛余)控制：60mesh(1.5％--2.0％)，100mesh(7.0％--12.0％)，200mesh(23.0％---28.0％)，325mesh(32.0％--37.0％)

2)浆料注入试验模具中，静止3小时，脱模取出试条

3)放入烘箱中，从室温逐步升温至90度烘干。烘干程序控制：1个小时从室温至50度，1.5小时从50度升温至55度，2.5小时从55度升温至90度，然后保温5-6小时，然后冷却至室温。烘干后坯体含水率低于1％。

4)取出试条冷却至室温，放入窑炉内1180度下烧成(可上浮20度)，出窑后冷却至室温。

从试条上切取1英寸长度的试条，放入热膨胀仪中，记录试条从室温加热至1000度过程中的长度方向的变化。

试验模具内尺寸如下：

长：240mm，宽：20mm，高15mm

上述配方原料在模具1，2，3中制得的产品检测坯体干燥收缩比例分别为1.20％、1.33％、1.42％。在1180~1200摄氏度的烧成温度下，坯体总收缩分别为3.26％、3.36％、3.42％。

制得的产品平直规整，不变形。

模具内尺寸如下：

模具1：长：700mm，宽：700mm，高110mm

模具2：长：1200mm，宽：700mm，高110mm

模具3：长：800mm，宽：800mm，高110mm

实施例4.制备精陶质卫浴陶瓷

原料：

长石，主晶相K[AlSi₃O₈]，单斜晶系，线膨胀系数7.5*10^-6，熔融温度1100~1190℃。

其它原料为纯化工原料

坯式为：

(0.01CaO+0.02MgO+0.04K₂O+0.02Na₂O) (0.98Al₂O₃+0.02Fe₂O₃) (3.34SiO₂+0.04TiO₂)

釉式为：

制备方法：

步骤1)-3)同实施例1-3

4)喷釉：喷釉厚度：28-34μ.(μ千分之一英寸)5)放入窑炉内1200度下烧成，出窑后冷却至室温。烧成后成品吸水率控制在8-12％。

模具：长：1200mm，宽：700mm，高110mm，制得的陶瓷产品平直规整，不变形，成品率达85.6％。

Claims

1.一种精陶质陶瓷坯体，其特征在于，其原料组成及对应的重量百分比为：

所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土的Al₂O₃重量百分含量为43-48％，线收缩率为<2.4％，20-1000摄氏度线热膨胀系数不高于5.0x10^-6；所述陶瓷废品粉料过100目筛的余量<3％；所述石英砂主矿物石英岩中SiO₂重量百分比97-98％,LOI<1％；所述球粘土含有下列化学重量百分比组成：SiO₂50～55％,Al₂O₃:23～28％。

2.如权利要求1所述精陶质陶瓷坯体，其特征在于，所述坯体的坯式为：

(0.01CaO+0.02MgO+0.04K₂O+0.02Na₂O)(0.98Al₂O₃+0.02Fe₂O₃)(3.34SiO₂+0.04TiO₂)。

3.一种精陶质陶瓷，其特征在于，所述精陶质陶瓷的坯体为权利要求1-2中任一权利要求所述坯体。

4.如权利要求3所述精陶质陶瓷，其特征在于，所述精陶质陶瓷的釉式为：

(0.61CaO+0.08MgO+0.12K₂O+0.10Na₂O+0.09ZnO)(0.37Al₂O₃+0.07B₂O₃)(3.64SiO₂+0.18ZrO₂)。

5.权利要求3或4所述精陶质陶瓷的制备工艺，包括下列步骤：

1)制浆,按配比称取原料,加水混合球磨成浆料，球磨时加入水玻璃作为解胶剂,水玻璃的添加量为0.4-0.6％；

2)注浆,浆料注入模具，静止后脱模；

3)干燥；

4)喷釉；

5)烧成,坯体放入窑炉内在1180-1200摄氏度下烧成,出窑后冷却至室温。

6.如权利要求5所述精陶质陶瓷的的制备工艺，其特征在于，所述步骤3)的干燥为从室温逐步升温至90℃烘干，烘干后坯体含水率控制低于1％。

7.如权利要求5所述精陶质陶瓷的的制备工艺，其特征在于，所述步骤5)烧成后成品吸水率控制在8-12％。

8.权利要求3或4所述精陶质陶瓷用于制备卫浴洁具。