CN102704637A

CN102704637A - 一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖及其及其生产方法

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Publication number: CN102704637A
Application number: CN2012101561080A
Authority: CN
Inventors: 梁桐伟
Original assignee: FOSHAN SANSHUI HONGYUAN CERAMIC ENTERPRISE CO LTD
Current assignee: FOSHAN SANSHUI HONGYUAN CERAMIC ENTERPRISE CO LTD
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2032-05-18
Also published as: CN102704637B

Abstract

本发明公开一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，其包括微晶玻璃表层和陶瓷基体层，所述微晶玻璃表层和所述陶瓷基体层之间还具有聚晶微粉层。本发明采用在砖坯与微晶玻璃层之间增加聚晶微粉层的装饰工艺，解决釉中彩装饰砖面存在印网网点问题；通过对聚晶微粉层配比的调整，使其性能稳定，作为砖坯与微晶玻璃之间的过渡层有益于提高坯釉适应性，通过对压机布料系统设备改造，控制聚晶微粉层的厚度，使其成为花色图案完美表现的载体；本发明产品耐酸碱、低放射性、低吸水率、强度高、耐磨耐污等物化性能优于石材，装饰效果又可与之相媲美的微晶玻璃陶瓷复合砖。

Description

一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖及其及其生产方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体地说，涉及一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖及其及其生产方法。

背景技术

微晶玻璃陶瓷复合砖是由微晶玻璃与陶瓷基体复合而成的建筑装饰用饰面材料，起步至今约十余年，虽然发展时间不长，但由于其吸水率低、耐污染、耐酸碱度高的理化性能；以及质地细腻、色彩丰富的装饰风格令市场前景持续看好。据不完全统计，目前国内微晶玻璃陶瓷复合砖的市场年需求量在1300万平方米以上，且呈逐年上涨的趋势，说明该产品具有较广阔的市场。

中国专利CN200710199034.8公开了一种微晶玻璃-陶瓷复合板及其生产方法。该微晶玻璃-陶瓷复合板由微晶玻璃表层和陶瓷芯层复合而成，微晶玻璃包含以下重量份数的组分：SiO250-68份，Al2O33-10份，CaO 20-38份，R2O(Na2O+K2O+Li2O)3-12份，B2O30-3份，MgO 0-12份。

微晶玻璃陶瓷复合砖从最初的纯色品种发展到高仿真花岗岩天然石材品种，其纹理、图案以及花色品种还是比较单调，采用釉中彩装饰手段较大幅度地提升了仿石材效果，但因存在印网网点问题，要达到仿天然石材的逼真性尚有一定的距离。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的不足，提供了一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖及其及其生产方法，其采用微晶与聚晶微粉复合技术，在微晶玻璃与陶瓷基体之间增加一个聚晶微粉层，力求制品的纹理、图案、质地以及花色品种等达到天然石材的装饰效果。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案在于：

一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，包括微晶玻璃表层和陶瓷基体层，所述微晶玻璃表层和所述陶瓷基体层之间还具有聚晶微粉层。

进一步，所述聚晶微粉层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂ 65～70％，氧化铝Al₂O₃ 18～22％，氧化铁Fe₂O₃ 0.1～0.3％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～12％，氧化钛TiO₂ 0.1～0.5％，氧化钙CaO 0～1％，氧化镁MgO 0～2％。

进一步，所述微晶玻璃表层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂50～63％，氧化铝Al₂O₃ 15～25％，氧化铁Fe₂O₃ 0.1～0.3％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～14％，氧化钛TiO₂ 0～0.3％，氧化钙CaO 5～20％，氧化镁MgO 3～10％，氧化钡BaO 0～8％，氧化锌ZnO 0～10％，氧化锆ZrO0～10％，氧化硼BoO 0～12％。

进一步，所述陶瓷基体层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂ 63～68％，氧化铝Al₂O₃ 19～23％，氧化铁Fe₂O₃ 0.3～0.6％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～12％，氧化钛TiO₂ 0.3～0.8％，氧化钙CaO 0～1％，氧化镁MgO 0～2％。

所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖的生产方法：包括以下步骤：

(1)在陶瓷基体上布聚晶微粉料，通过压机成型，送至素烧辊道窑烧成素胚体；

(2)在素胚体上布微晶玻璃熔块，在釉烧辊道窑中烧结；

(3)抛光、剪裁、修磨、包装。

进一步，在聚晶微粉料的布料系统中，格栅厚度为25mm，混料皮带转速为15HZ，滚筒转速为15HZ。

实施本发明的一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖以及生产方法，具有以下有益效果：(1)采用在砖坯与微晶玻璃层之间增加聚晶微粉层的装饰工艺，解决釉中彩装饰砖面存在印网网点问题；(2)通过对聚晶微粉层配比的调整，使其性能稳定，作为砖坯与微晶玻璃之间的过渡层有益于提高坯釉适应性，通过对压机布料系统设备改造，控制聚晶微粉层的厚度，使其成为花色图案完美表现的载体；(3)本发明产品耐酸碱、低放射性、低吸水率、强度高、耐磨耐污等物化性能优于石材，装饰效果又可与之相媲美的微晶玻璃陶瓷复合砖。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图中标示为：1陶瓷基体层、2微晶玻璃表层、3聚晶微粉层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明进一步详细说明：

如图1所示，一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，包括微晶玻璃表层2和陶瓷基体层1，所述微晶玻璃表层2和所述陶瓷基体层1之间还具有聚晶微粉层3。

实施例1

按以下重量份配置陶瓷基体、聚晶微粉料以及微晶玻璃熔块

陶瓷基体：氧化硅SiO₂ 67份，氧化铝Al₂O₃ 20份，氧化铁Fe₂O₃ 0.7份，氧化钠与氧化钾混合物10.9份，氧化钛TiO₂ 0.3份，氧化钙CaO 0.1份，氧化镁MgO1份；

聚晶微粉料：氧化硅SiO₂ 68.7份，氧化铝Al₂O₃ 17.7份，氧化铁Fe₂O₃ 0.5份，氧化钠与氧化钾混合物11.5份，氧化钛TiO₂ 0.3份，氧化钙CaO 0.3份，氧化镁MgO1份。

微晶玻璃熔块：氧化硅SiO₂60份，氧化铝Al₂O₃20份，氧化铁Fe₂O₃ 0.1份，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)4份，氧化钛TiO₂ 0.1份，氧化钙CaO 4.2份，氧化镁MgO 3.6份，氧化钡BaO2份，氧化锌ZnO 3份，氧化锆ZrO 1份，氧化硼BoO 2份。

根据以上配比，按以下步骤制备本发明所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖：

(2)在素胚体上布微晶玻璃熔块，在釉烧辊道窑中烧结；

(3)抛光、剪裁、修磨、包装。

实施例2

与实施例1不同的是，按以下重量份配置陶瓷基体、聚晶微粉料以及微晶玻璃熔块

陶瓷基体：氧化硅SiO₂ 67.5份，氧化铝Al₂O₃ 19份，氧化铁Fe₂O₃ 0.6份，氧化钠与氧化钾混合物10.1份，氧化钛TiO₂ 0.8份，氧化钙CaO 0.6份，氧化镁MgO1.5份；

聚晶微粉料：氧化硅SiO₂ 70份，氧化铝Al₂O₃ 17份，氧化铁Fe₂O₃ 0.1份，氧化钠与氧化钾混合物12份，氧化钛TiO₂ 0.1份，氧化钙CaO 0.1份，氧化镁MgO 0.7份。

微晶玻璃熔块：氧化硅SiO₂50份，氧化铝Al₂O₃ 15份，氧化铁Fe₂O₃ 0.3份，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3份，氧化钛TiO₂0.3份，氧化钙CaO 10份，氧化镁MgO 2份，氧化钡BaO6份，氧化锌ZnO 2份，氧化锆ZrO 3份，氧化硼BoO 8.4份。

发明原理：

1、坯体与聚晶微粉层、微晶玻璃层适应性的调整

坯釉适应性是指熔融性能良好的釉溶液，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体，不开裂、不剥落的能力。

聚晶微粉层是坯体与微晶玻璃层的中间层，起着承上启下的作用。当坯体配方及膨胀系数一定时，聚晶微粉层的组成及膨胀系数是否与之匹配尤为关键。

2、微晶玻璃透光性能的调整

本项目产品的装饰图案在压机布料系统完成，经素烧后覆上一层微晶玻璃。因此，为保证制品花色图案的清晰、逼真、立体感强，对微晶玻璃层的透光性能提出较高的要求。

在本发明中采用密度堆积法，筛选颗粒度符合要求的熔块颗粒进行组合。本项目所选颗粒为松散堆积密度，是包括了颗粒内孔隙及颗粒间空隙的松散颗粒堆积体的平均密度，表面外观性能由熔块颗粒度决定。

3、聚晶微粉层厚度的控制

聚晶微粉层是陶瓷基体与微晶玻璃的中间层，其厚度一是影响坯釉适应性；二是影响仿石材装饰效果。本发明通过对布料系统的格栅设备进行改造，获得适宜的聚晶微粉层厚度。

主要发明点：

本发明针对釉中彩装饰砖面存在印网网点问题，首次采用在砖坯与微晶玻璃层之间增加聚晶微粉层的装饰工艺。

1、通过对聚晶微粉层配比的调整，使其性能稳定，作为砖坯与微晶玻璃之间的过渡层有益于提高坯釉适应性。

2、通过对压机布料系统设备改造，控制聚晶微粉层的厚度，使其成为花色图案完美表现的载体。

实施本发明技术要点：

1、坯体(底料)与聚晶微粉层(面料)适应性的调整

在研制过程中我们进行了以下研究与试验：

(1)底料膨胀系数应稍大于面料膨胀系数

当面料膨胀系数大于底料膨胀系数时，在冷却中面料的收缩则大于底料，面料本身受到拉伸应力使坯体向内侧弯曲，出现龟裂的倾向；当底料膨胀系数大于面料膨胀系数时，在冷却中面料的收缩小于底料时则出现与前者相反的现象，面料本身受到压应力出现崩落的现象。因此要提高砖坯底、面料的适应性，就必须提高底料的膨胀系数或降低面料的膨胀系数，使二者膨胀系数具有一定的差数。

(2)提高底料膨胀系数的试验

①随着石英用量的增多，膨胀系数也随着增大(见表1)。石英的热变化对底料有直接影响，α-石英转移到β-石英的变化是不显著的，而α石英-α磷石英-α方石英的转移对底料将有较大的影响。

表1底料内石英不同含量的膨胀系数

②当底料烧成温度高而吸水率小时，其膨胀系数增大，达到0.25×10^-6，气孔率降低，减少底面料接触面，影响中间层形成，因此素烧温度不宜过高。

我们采用的素烧窑长×宽＝230m×2.6m；烧成周期83分钟。

执行的素烧曲线：

③增加底料中滑石含量可以提高膨胀系数。滑石在1000℃时成为顽火辉石及游离方石英，从而提高膨胀系数，反应式如下：

3MgO·4 SiO₂·H₂O→3(MgOSiO₂)+SiO₂+H₂O

我们以调整底料配方中SiO₂、Al₂O₃、K₂O+Na₂O含量比例为主要手段，经比对筛选及检测，确定：

SiO₂ Al₂O₃ K₂O+Na₂O

63％～68％ 19％～23％ 3～12％

为底面料适应性最佳比例。

表2线热膨胀系数检测数据表

(3)降低面料膨胀系数的试验

在常规批量生产中，底料用原料多为天然矿物并且用量大，需要考虑原材料来源及稳定性、原材料加工及烧成过程控制等因素，因此往往采取调整面料(聚晶微粉层)的工艺参数以适应底料，而底料配方仅作微调的控制手段。

①适当增加Al₂O₃的含量，可降低其膨胀系数，但熔融温度会相应提高；

②减少碱土金属的含量，熔融温度不会起多大变化，而膨胀系数会降低；

③用分子量小的助熔剂等分子量地置换分子量大的助溶剂，可以相应增加SiO₂含量比，降低面料的膨胀系数，但熔融温度也会相应提高；

④用MgO部分替代CaO，可降低膨胀系数，并增强其弹性。

如果膨胀系数过小，使表面产生剥落现象时，则采用与以上相反的方法进行调整。

2、坯料(底料)、聚晶微粉料(面料)颗粒度的控制

物料颗粒度对石英颗粒在坯体中的晶型转化、坯体中各阶段的化学反应、石英在面料中的熔融程度，以及坯釉中间层的形成起着显著的作用。因此，我们除了对底、面料配比作必要的调整外，对其颗粒度则要求尽量磨的细一些。这是由于：

当底、面料具有较细的颗粒度时，在素烧的各个阶段其化学反应进行得越完全，莫来石晶体生成量就越多，使坯体本身具有较好的热稳定性；在釉烧时，坯、釉(微晶玻璃层)相互间发生反应，坯体表面细颗粒的SiO₂、AL₂O₃比之粗颗粒的SiO₂、AL₂O₃更易较多地被釉层熔融并向釉层中迁移，相应地提高了釉层中SiO₂、AL₂O₃的含量。同时坯釉中间层形成的厚度增加，降低了釉层的膨胀系数。

经试验对比，最终将底、面料细度控制在250目筛余0.6～0.8％范围。

3、微晶玻璃透光性能的控制

众所周知，当光线入射玻璃时，表现有反射、吸收和透射三种性质。光线透过玻璃的性质，称为“透射”，以透光率表示。

要获得较高的透光率，就必须减少玻璃表面的反射、玻璃中的吸收和散射损失，制品花色图案清晰、逼真、立体感强的装饰效果才有保证。从玻璃透光损失理论分析可知：

a.光反射损失。反射率随入射角的增加而增大，但入射角小于40°时，反射率随入射角的变化不明显，而当入射角大于70°时，反射率随入射角的增加而急剧增大；

b.光吸收损失。玻璃的颜色越深其透明系数越小，而玻璃的投射损失随玻璃的厚度呈指数下降，即厚度越小，透光损失越小；

c.光散射损失。玻璃的散射损失主要发生在复合玻璃中，由于玻璃内部存在一些能使光改变方向的微粒，部分光不能进行成像而失去作用。

另外，玻璃原料中的杂质也会影响透光率，比如Fe₂O₃。

根据以上理论，我们通过对版、调整微晶玻璃熔块层厚度进行质量控制。

(1)现有的微晶玻璃熔块为白色熔块以及用色料着色的透明熔块，对版要求如表3所示：

表3熔块表观质量控制

熔块颗粒度	＜0.8米距离目测	判断
			＞10目	有较大气泡	不合格
＞100目	没有气泡及针孔	合格
			170～250目	没有气泡及针孔	合格
250～300目	有密集的小气泡	不合格
			400～800目	有密集的小气泡	不合格

(2)微晶玻璃熔块层厚度控制

厚度控制在熔块布料工序由设置的刮板完成，经试验确定，熔块层厚度以830mm×830mm砖坯覆盖3.5kg熔块作为工艺控制参数。

4、改造压机布料系统设备，有效控制聚晶微粉层的厚度。

在研制过程中，我们发现原布料系统格栅高度及混料皮带转速、滚筒转速都不能满足本项目产品的设计要求。因此，对上述设备进行了改造，改造前后参数对比如表4所示。

表4改造前后参数对比：

类别	格栅厚度(mm)	混料皮带转速(HZ)	滚筒转速(HZ)
				改造前	40	40	40
改造后	25	15	15

本发明采用的生产工艺主要流程及关键工艺参数

1、采用的生产工艺主要流程

2、关键工艺参数

(1)浆料制备。

①球磨时间：10～12小时

②细度：250目筛余0.63％

③浆料水分：31％～34％

(2)粉料制备。

①粉料颗粒级配

＞30目 30～40目 40～60目 60～160目＜160目

≤10％ 10～20％ 30～40％ 40～50％ ≤1％

②粉料水分：6.0～6.7％

③微粉颗粒级配 60目～80目＜80目

＜10％ ≥90％

(3)釉烧窑：长×宽＝230m×2.6m；烧成周期180分钟。

执行的烧成曲线：

本发明产品执行标准及主要性能指标：

本发明产品执行GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》、JC/T994《微晶玻璃陶瓷复合砖》、EN101：1992《陶瓷地面砖和墙面砖表面莫氏划痕硬度的测定方法》等标准，主要性能指标如下表所示。

主要性能指标

Claims

1.一种微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，其特征在于，包括微晶玻璃表层和陶瓷基体层，所述微晶玻璃表层和所述陶瓷基体层之间还具有聚晶微粉层。

2.如权利要求1所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，其特征在于，所述聚晶微粉层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂ 65～70％，氧化铝Al₂O₃18～22％，氧化铁Fe₂O₃ 0.1～0.3％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～12％，氧化钛TiO₂ 0.1～0.5％，氧化钙CaO 0～1％，氧化镁MgO 0～2％。

3.如权利要求1所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，其特征在于，所述微晶玻璃表层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂ 50～63％，氧化铝Al₂O₃ 15～25％，氧化铁Fe₂O₃ 0.1～0.3％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～14％，氧化钛TiO₂ 0～0.3％，氧化钙CaO 5～20％，氧化镁MgO 3～10％，氧化钡BaO 0～8％，氧化锌ZnO 0～10％，氧化锆ZrO 0～10％，氧化硼BoO 0～12％。

4.如权利要求1所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖，其特征在于，所述陶瓷基体层包含以下重量份数的组分：氧化硅SiO₂ 63～68％，氧化铝Al₂O₃19～23％，氧化铁Fe₂O₃ 0.3～0.6％，氧化钠与氧化钾混合物R2O(Na2O+K2O)3～12％，氧化钛TiO₂ 0.3～0.8％，氧化钙CaO 0～1％，氧化镁MgO 0～2％。

5.如权利要求1所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖的生产方法：其特征在于包括以下步骤：

(2)在素胚体上布微晶玻璃熔块，在釉烧辊道窑中烧结；

(3)抛光、剪裁、修磨、包装。

6.如权利要求5所述的微晶玻璃-聚晶微粉-陶瓷复合砖的生产方法：在聚晶微粉料的布料系统中，格栅厚度为25mm，混料皮带转速为15HZ，滚筒转速为15HZ。