CN102093078A - 轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料，由轻质陶瓷基体材料、色粉颗粒料、喷墨打印陶瓷墨水和有色熔块干粒构成，其制造方法的具体步骤为：①制备轻质陶瓷基体造粒料；②制备色粉颗粒料；③制备有色熔块干粒；④压制成型；⑤送烘干窑干燥；⑥喷墨打印；⑦撒有色熔块干粒；⑧在辊道窑中烧结，获得所述的陶瓷装饰材料。本发明陶瓷装饰材料的积极效果是：仿石效果逼真，传热系数小，保温节能，具备优良的力学、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能；在其制备方法上，通过控制工艺可调整产品的规格、形状、尺寸和厚度，控制产品孔径的大小、密度等指标，从而得到不同的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料，可适合不同用途的需要。

Description

轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及节能无机材料及其制造技术领域，具体而言，涉及轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料及其制造方法。

背景技术

建筑外墙的装饰材料是主要的建筑材料之一。目前，外墙装饰材料主要有陶瓷砖、陶瓷板、石材、金属、玻璃幕墙以及外墙涂料等等。外墙装饰材料的发展已从单纯地追求装饰效果进入对其附加功能的讲究。所谓的附加功能包括：保温、隔热、隔音、环保、降低能耗等等。现在，外墙装饰材料的附加功能受到了广泛的关注。另外，由于全球对节能减排的要求日益提高，而建筑节能又是节能减排的一个重要领域，因此，节能建材和节能建筑已成为本领域今后发展的重点方向。

在我国现阶段建筑的外墙装饰中，陶瓷砖和石材是被大量采用的主要材料。陶瓷砖花色丰富，价格合理；石材以其独特的天然风格、高雅的亮丽外形，能赋予建筑物更多的时代感和艺术感，成为城市建筑步入现代化建筑的重要标志之一。但是，这两种材料由于其本身的重量会引起许多安全性问题，例如：增加了建筑物的重量，会影响建筑物的抗震性能等等。因此，“轻量化”是陶瓷砖和石材饰板产品的发展走向。

中国专利CN1579991公开了“一种轻质、隔热、隔音环保型陶瓷制品及其制造工艺方法”，该制造方法是将50～80％的废淤泥和/或废矿渣和/或废陶瓷碎片(上釉或不上釉)、20～50％的具有膨胀性能的原生矿物的混合物、0.1～2％的烧结改性剂搅拌均匀后，用破碎混合球磨16～24小时，成型干燥，经过烧制，冷加工后，制得轻质陶瓷制品。中国专利CN101182232公开了“一种轻质陶瓷砖”，该轻质陶瓷砖为经高温烧制、具有类蜂窝状封闭气孔内部结构的轻质陶瓷砖，采用目前陶瓷行业大量产生的玻化砖抛光废料经湿法球磨、过筛、除铁后喷雾干燥塔喷粉后，再干压或混练挤出成型，经连续式或间歇式窑炉烧制成制品。这两项专利技术重点考虑了工业废物及生产废弃物的重复利用，但对于轻质陶瓷的密度、孔结构及导热系数、强度的控制以及表面装饰功能的研究存在不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料；本发明的第二目的是，提供所述轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其制备的陶瓷装饰材料的孔结构、密度大小可控，具有逼真的仿石效果；具有较小的传热系数，保温节能；此外，还具备优良的力学、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料，由轻质陶瓷基体材料、色粉颗粒料、有色熔块干粒和喷墨打印陶瓷墨水构成，其特征是：

——轻质陶瓷基体材料原料组成的质量百分比为：

长石        10～50 wt%；

煤矸石      10～50 wt%；

粘土        10～30 wt%；

硅灰石       1～30 wt%；

瓷石         1～50 wt%；

高温成孔助剂1～15 wt%；

——色粉颗粒料原料组成的质量百分比为：

SiO₂          10～60 wt%；

Al₂O₃                     5～20 wt%；

（K₂O+Na₂O）    2～15 wt%；

（CaO+MgO）    1～15 wt%；

无机高温色料 0.5～10 wt%；

——有色熔块干粒原料组成的质量百分比为：

SiO₂                      20～60 wt%；

Al₂O₃           15～20 wt%；

B₂O₃             0～10 wt%；

（K₂O+Na₂O）     1～10 wt%；

（CaO+MgO+SrO） 1～20 wt%；

ZnO             1～20 wt%；

(Fe₂O₃+TiO₂)      0～5 wt%；

无机色料      0.5～15 wt%；

——喷墨打印陶瓷墨水为含有红、黄、蓝、黑四色耐高温无机色料的陶瓷墨水。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，其具体步骤为：

（1）制备轻质陶瓷基体造粒料

① 配制轻质陶瓷基体材料  原料的质量百分比为：长石10～50 wt%、煤矸石10～50 wt%、粘土10～30 wt%、硅灰石1～30 wt%、瓷石1～50 wt%、高温成孔助剂1～15 wt%； 

② 将步骤（1）① 配制的轻质陶瓷基体材料用湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后的料浆经喷雾干燥，得到轻质陶瓷基体造粒料；

（2）制备色粉颗粒料

① 配制有色料  原料的质量百分比为：SiO₂ 10～60 wt%、Al₂O₃ 5～20 wt%、（K₂O+Na₂O）2～15 wt%、（CaO+MgO）1～15 wt%、无机高温色料0.5～10 wt%；

② 将步骤（2）① 配制的有色料用湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后的料浆经压滤脱水成滤饼；

③ 将步骤（2）② 得到的滤饼经干燥后，用破碎机破碎成各种粒度的色粉颗粒料；

（3）制备有色熔块干粒：

① 配制有色熔块生料  原料的质量百分比为：SiO₂ 20～60 wt%、Al₂O₃ 15～20 wt%、B₂O₃ 0～10 wt%（K₂O+Na₂O）1～10 wt%、（CaO+MgO+SrO）1～20 wt%、ZnO1～20 wt%、(Fe₂O₃+TiO₂)0～5 wt%、无机色料0.5～15 wt%；

② 将步骤（3）① 得到的有色熔块生料混合均匀后，在1200～1300℃的熔块窑中融熔，然后将熔化的玻璃液流出、水淬，获得有色熔块；

③ 将步骤（3）② 得到的有色熔块用对辊机破碎，用振动筛分级，取20～40目的有色熔块干粒；

（4）压制成型  

将步骤（1）制备的轻质陶瓷基体造粒料与步骤（2）制备的色粉颗粒料通过多管布料系统布面料，然后压制成设计要求的规格和形状的坯体；

（5）将步骤（4）压制成型的坯体送烘干窑干燥；

（6）将步骤（5）干燥后的坯体送入喷墨打印机工作平台，按设计图像喷墨打印；

（7）在步骤（6）完成喷墨打印的坯体上撒步骤（3）制备的有色熔块干粒；

（8）将完成步骤（7）工序的坯体在辊道窑中烧结，烧结温度为1100～1250℃、烧结时间为1～10小时，获得轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料。

所述的步骤（4）能根据设计要求调整不同的压制规格、形状、尺寸和厚度，得到不同的压制成型的坯体。

步骤（6）喷墨打印所用的墨水为耐高温含无机色料成分的红、黄、蓝、黑四色陶瓷喷墨墨水。

步骤（6）喷墨打印所用的墨水为含有红、黄、蓝、黑四色耐高温无机色料的陶瓷墨水。

步骤（6）所述的按设计的图像为根据各种天然石材而设计的图案。

步骤（8）获得的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料可根据需要切割成各种尺寸规格的陶瓷装饰材料。

本发明轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的积极效果是：

（1）具有逼真的仿石效果，传热系数小，保温节能；

（2）具备优良的力学、耐候和隔音性能以及防腐、阻燃、防潮的功能；

（3）在其制备方法上，通过控制压制成型步骤、烧结温度和烧结时间，可调整产品的规格、形状、尺寸和厚度，控制产品孔径的大小、密度、抗压强度等指标，从而得到不同的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料，适合不同用途的需要；

（4）制备工艺简单，材料易得，适合工业化生产。

具体实施方式

以下给出本发明轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料及其制造方法的具体实施方式，提供3个实施例，但是应该指出，本发明的实施不局限于以下的实施方式。

实施例1   制备酷似天然花岗岩花纹的轻质陶瓷装饰材料

（1）按原料的质量百分比配制轻质陶瓷基体材料：长石30wt%、煤矸石20 wt%、粘土15wt%、瓷石33 wt%、成孔助剂2wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，然后将料浆喷雾干燥得到轻质陶瓷基体造粒料，储存备用；

（2）按原料的质量百分比配制色粉颗粒料：长石27wt%、煤矸石20 wt%、粘土15wt%、瓷石33 wt%、成孔助剂2wt%、棕褐色色料3 wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，过滤后的料浆经压滤脱水成滤饼；

滤饼经干燥后，用破碎机破碎、筛选出2mm、3mm的棕褐色粉体颗粒料，储存备用；

（3）按原料的质量百分比配制有色熔块生料：SiO₂ 54.7 wt %、Al₂O₃ 15.0 wt%、B₂O₃ 2.0wt%、K₂O2.1wt%、Na₂O4.0 wt%、CaO13.0 wt%、MgO 0.5 wt%、ZnO5.0 wt%、(Fe₂O₃+TiO₂)0.7 wt%、无机黑色料3.0 wt%；

将配制的有色熔块生料混合均匀后，在熔块窑中以1300℃的温度融熔2小时，然后将熔化的玻璃液流出、水淬，得到黑色的熔块；

将黑色熔块烘干后，用对辊机破碎，用振动筛分级，取40目的黑色熔块干粒料备用；

（4）将上述制得的轻质陶瓷基体造粒料、棕褐色粉体颗粒料按4:1的比例通过多管布料压力成型机布料系统布料成厚10mm，长宽为300×300ｍｍ的尺寸，然后压制成型；

（5）将步骤（4）压制成型的坯体送入烘干窑干燥；

（6）将步骤（5）干燥后的坯体送入喷墨打印机工作平台，按照设计的仿花岗岩图案进行喷墨打印；

（7）在步骤（6）完成喷墨打印的坯体上撒步骤（3）制备的黑色熔块干粒；

（8）将完成步骤（7）工序的坯体在辊道窑中烧结，烧结温度1180℃，烧结时间2小时，得到酷似天然花岗岩花纹的轻质陶瓷装饰材料，其密度为0.9g/ cm³，抗压强度为8.5 MPa，导热系数为0.19 W/(m.K)。 

实施例2  制备酷似天然紫点绿麻花岗岩的轻质陶瓷装饰材料

（1）按原料的质量百分比配制轻质陶瓷基体材料：长石20wt%、煤矸石30 wt%、粘土20wt%、瓷石29 wt%、成孔助剂1.0wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，然后将料浆喷雾干燥，得到轻质陶瓷基体造粒料，储存备用；

（2）按原料的质量百分比配制色粉颗粒料：长石20wt%、煤矸石30 wt%、粘土20wt%、瓷石29 wt%、成孔助剂1.0wt%，外加孔雀绿色色料5 wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，过滤后的料浆经压滤脱水成滤饼；

滤饼经干燥后，用破碎机破碎、筛选出2mm、3mm的孔雀绿色的粉体颗粒，储存备用；

（3）按原料的质量百分比配制有色熔块生料：SiO₂ 50.7 wt%、Al₂O₃ 17.0 wt%、B₂O₃ 2.0wt%、K₂O2.1wt%、Na₂O4.0 wt%、CaO14.0 wt%、ZnO6.0 wt%、(Fe₂O₃+TiO₂)0.7 wt%、无机紫色色料3.5 wt% ；

将配制的原料混合均匀后，在熔块窑中以1300℃的温度融熔2小时，然后将熔化的玻璃液流出、水淬，得到紫色的熔块；

将紫色熔块烘干后，用对辊机破碎，用振动筛分级，取40目的紫色熔块干粒料备用；

（4）将上述制得的轻质陶瓷基体造粒料、孔雀绿色的粉体颗粒料按3:1的比例通过多管布料压力成型机布料系统布料成厚10mm，长宽为400×400ｍｍ的尺寸，然后压制成型；

（5）（同实施例1）；

（6）（同实施例1）；

（7）在步骤（6）完成喷墨打印的坯体上撒步骤（3）制备的紫色熔块干粒；

（8）（同实施例1），得到酷似天然紫点绿麻花岗岩的轻质陶瓷装饰材料，其密度为1.1g/ cm³，抗压强度为10.9 MPa，导热系数为0.21 W/(m.K)。 

实施例3   制备酷似天然砂岩的轻质陶瓷装饰材料

（1）按下列原料的质量百分比配制轻质陶瓷基体材料I：长石40wt%、煤矸石20 wt%、粘土20wt%、瓷石17 wt%、成孔助剂3.0wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，然后将料浆喷雾干燥得到轻质陶瓷基体造粒料I，储存备用；

（2）按下列原料的质量百分比配制轻质陶瓷基体材料II：长石40wt%、煤矸石20 wt%、粘土20wt%、瓷石17 wt%、成孔助剂3.0wt%、橘黄色料0.5 wt%；

将配制的原料破碎后加入球磨机，加水混合湿磨，然后将料浆喷雾干燥得到轻质陶瓷基体造粒料II，储存备用；

（3）按原料的质量百分比配制有色熔块生料：SiO₂ 50.7 wt%、Al₂O₃ 17.0 wt%、B₂O₃ 2.0wt%、K₂O2.1wt%、Na₂O4.0 wt%、CaO14.0 wt%、ZnO6.0 wt%、(Fe₂O₃+TiO₂)0.7 wt%、无机红棕色料3.5 wt%；

将配制的原料混合均匀后，在熔块窑中以1300℃的温度融熔1小时，然后将熔化的玻璃液流出、水淬，得到红棕色的熔块；

将红棕色熔块烘干后，用对辊机破碎，用振动筛分级，取60目的红棕色熔块干粒备用；

（4）将上述制得的轻质陶瓷基体造粒料I与轻质陶瓷基体造粒料II按照1:1的比例通过多管布料压力成型机布料系统布料成厚15mm，长宽为400×400ｍｍ的尺寸，然后在具有砂岩纹理的磨具中压制成型；

（5）（同实施例1）；

（6）将步骤（5）干燥后的坯体送入喷墨打印机工作平台，按照设计的仿砂岩纹理图案进行喷墨打印；

（7）在步骤（6）完成喷墨打印的坯体上撒步骤（3）制备的红棕色熔块干粒；

（8）将完成步骤（7）工序的坯体在辊道窑中烧结，烧结温度1220℃，烧结时间2.5小时，得到酷似天然砂岩的轻质陶瓷装饰材料，其密度为0.7g/cm³，抗压强度为5.9MPa，导热系数为0.16W/(m.K)。

可将酷似天然砂岩的轻质陶瓷装饰材料切割成装饰设计需要的尺寸，作为文化石背景的装饰材料。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，它并非用来限定本发明的实施范围，凡依照本发明所作的等效的变化或修饰，都应视为本发明的技术范畴。

Claims (6)

1.一种轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料，其特征在于，由轻质陶瓷基体材料、色粉颗粒料、有色熔块干粒和喷墨打印陶瓷墨水构成，其中：

——轻质陶瓷基体材料原料组成的质量百分比为：

长石         10～50 wt%；

煤矸石       10～50 wt%；

粘土         10～30 wt%；

硅灰石        1～30 wt%；

瓷石          1～50 wt%；

高温成孔助剂  1～15 wt%；

——色粉颗粒料原料组成的质量百分比为：

SiO₂           10～60 wt%；

Al₂O₃           5～20 wt%；

（K₂O+Na₂O）    2～15 wt%；

（CaO+MgO）    1～15 wt%；

无机高温色料 0.5～10 wt%；

——有色熔块干粒原料组成的质量百分比为：

SiO₂                      20～60 wt%；

Al₂O₃           15～20 wt%；

B₂O₃             0～10 wt%；

（K₂O+Na₂O）     1～10 wt%；

（CaO+MgO+SrO） 1～20 wt%；

ZnO             1～20 wt%；

(Fe₂O₃+TiO₂)      0～5 wt%；

无机色料       0.5～15 wt%；

——喷墨打印陶瓷墨水为含有红、黄、蓝、黑四色耐高温无机色料的陶瓷墨水。

2.如权利要求1如述的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，其具体步骤为：

（1）制备轻质陶瓷基体造粒料

① 配制轻质陶瓷基体材料  原料的质量百分比为：长石10～50 wt%、煤矸石10～50 wt%、粘土10～30 wt%、硅灰石1～30 wt%、瓷石1～50 wt%、高温成孔助剂1～15 wt%； 

② 将步骤（1）① 配制的轻质陶瓷基体材料用湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后的料浆经喷雾干燥，得到轻质陶瓷基体造粒料；

（2）制备色粉颗粒料

① 配制有色料  原料的质量百分比为：SiO₂ 10～60 wt%、Al₂O₃ 5～20 wt%、（K₂O+Na₂O）2～15 wt%、（CaO+MgO）1～15 wt%、无机高温色料0.5～10 wt%；

② 将步骤（2）① 配制的有色料用湿法球磨至料浆，用100目筛网过滤，过滤后的料浆经压滤脱水成滤饼；

③ 将步骤（2）② 得到的滤饼经干燥后，用破碎机破碎成各种粒度的色粉颗粒料；

（3）制备有色熔块干粒

① 配制有色熔块生料  原料的质量百分比为：SiO₂ 20～60 wt%、Al₂O₃ 15～20 wt%、B₂O₃ 0～10 wt%（K₂O+Na₂O）1～10 wt%、（CaO+MgO+SrO）1～20 wt%、ZnO1～20 wt%、(Fe₂O₃+TiO₂)0～5 wt%、无机色料0.5～15 wt%；

② 将步骤（3）① 得到的有色熔块生料混合均匀后，在1200～1300℃的熔块窑中融熔，然后将熔化的玻璃液流出、水淬，获得有色熔块；

③ 将步骤（3）② 得到的有色熔块用对辊机破碎，用振动筛分级，取20～40目的有色熔块干粒；

（4）压制成型

将步骤（1）制备的轻质陶瓷基体造粒料与步骤（2）制备的色粉颗粒料通过多管布料系统布面料，然后压制成设计要求的规格和形状的坯体；

（5）将步骤（4）压制成型的坯体送烘干窑干燥；

（6）将步骤（5）干燥后的坯体送入喷墨打印机工作平台，按设计的图像喷墨打印；

（7）在步骤（6）完成喷墨打印的坯体上撒步骤（3）制备的有色熔块干粒；

（8）将完成步骤（7）工序的坯体在辊道窑中烧结，烧结温度为1100～1250℃、烧结时间为1～10小时，获得轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料。

3.根据权利要求2所述的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，所述的步骤（4）可根据设计要求调整不同的压制规格、形状、尺寸和厚度，得到不同的压制成型的坯体。

4.根据权利要求2所述的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，步骤（6）喷墨打印所用的墨水为含有红、黄、蓝、黑四色耐高温无机色料的陶瓷墨水。

5.根据权利要求2所述的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，步骤（6）所述的按设计的图像为根据各种天然石材而设计的图案。

6.根据权利要求2所述的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料的制造方法，其特征在于，步骤（8）获得的轻质节能仿天然石材的陶瓷装饰材料可根据需要切割成各种尺寸规格的陶瓷装饰材料。