CN104591804A - 一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其包括如下步骤：A、将表面具有凹凸纹理的泥坯在600-1050℃下进行第一次烧成；B、在第一次烧成后的坯体上布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水；C、在1150-1250℃下进行第二次烧成；D、进行抛光、磨边加工获得陶瓷砖产品。本发明通过采用上述方法制得的陶瓷砖，渗透釉墨水形成的渗透层具有一定厚度，而且渗入面料层内，使得装饰图案耐磨损，解决了现有技术中通过常规喷墨打印形成的印花装饰层没有立体层次感和不耐磨损等问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷技术领域，尤其涉及一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法。
背景技术
陶瓷喷墨打印技术是近年来广泛应用于陶瓷砖生产的一种技术，其通过喷头将墨水打印在砖坯表面代替传统丝网印花、辊筒印花等装饰手段，由于其是一种非接触打印，可“印刷”凹凸面产品，不需要实物制版，转版简单迅速，可实现个性化生产，生产重复性好，因而使用范围越来越广。但其缺点就在于打印出来的装饰层过浅，同时，墨水烧制后耐磨性较差，随着使用时间的延长，会使得装饰效果大打折扣，因而有在喷墨打印后的装饰层上施透明釉或布透明熔块，以保护装饰层花纹的工艺。但不论是透明釉还是透明熔块，为了使喷墨装饰层呈现更好的装饰效果，就必须提高透明度，但透明度提高的同时，耐磨性也会下降(为了增加透明度，釉中多含有铅和锌等助溶剂，其在增加釉面透明度的同时，也使釉面变软，不耐磨)，因而还是不能从根本上解决保持长期装饰效果的问题。
申请号CN201210331440.6公开了一种渗花瓷质砖及其生产方法，是将水溶性的渗花墨水通过喷墨打印的方式打印在淋于砖坯表面的面浆上，虽然经过渗透后，能产生一定深度的花纹，但是因面浆含水率较高，造成水性的渗透色釉墨水的渗透难度增加，且由于砖坯水分挥发到喷头也容易造成喷头故障。此外，采用钟罩淋于砖坯表面的釉浆也容易形成边缘突起的缺陷，不利于抛光后的色差控制。此外，在世界范围内水性渗透釉墨水直到目前为止并不成熟，还远未能够应用到实际喷墨机上生产。
因而在烧制时由于和底坯收缩率不一致、进而会产生变形，生砖坯强度降低，容易裂砖。
申请号CN201110187245.6公开了一种适用于喷墨打印的水性渗透釉及其用于陶瓷砖生产的方法，是通过喷墨打印将水性渗透釉直接打印在砖坯上，再喷水助渗。但实际上水性渗透釉墨水到目前为止并不成熟，还远未能够应用到实际喷墨机上生产。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中通过常规喷墨打印形成的印花装饰层不耐磨损、立体感差等问题提出一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
1、一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其包括如下步骤：
A、将表面具有凹凸纹理的泥坯在600-1050℃下进行第一次烧成；
B、在第一次烧成后的坯体上布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水；
C、在1150-1250℃下进行第二次烧成；
D、进行抛光、磨边加工获得陶瓷砖产品。
具有凹凸纹理的泥坯通常是采用具有凹凸纹理的模具进行冲压成型而获得。
优选地，在上述方法中，步骤B和步骤C之间还包括在坯体表面上布施一装饰保护层的步骤。装饰保护层由一下任意一种或几种方式组合形成，施透明釉、铺布半透明干粒或铺布透明熔块。在二次高温烧成后，装饰保护层会形成一层玻璃态的物质，其可以使产品具有更好的耐污性能，同时也赋予产品更佳的装饰效果。
在600-1050℃进行第一低温烧成，目的是为了让砖坯中的气孔充分打开(例如原料中的有机物)并且在气孔打开后再进行渗透，渗透釉墨水会以气孔问扩散通道，扩散作用会加强，减少有机墨水的用量，并且可以使扩散更为均匀。
在1150-1250℃进行第二次烧成的目的是为了让坯体烧结，在此过程中产生的液相会将第一次低温烧成产生的气孔封闭，使产品的耐污性能更好。
优选的，其还包括在步骤B和步骤C之间的干燥步骤。
进一步优选的，所述干燥的温度为50-200℃，干燥10分钟以上。
优选的，在步骤B中所述渗透色釉墨水为有机酸盐和酯的混合物，其中有机酸盐为羧基酸根、磺酸根、亚磺酸根、硫羧酸根中的至少一种与与铁、钴、铬、铜等无机发色离子中的至少一种构成的盐类，所述酯为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。上述酯类具有改善墨水的粘度性能、促进墨水渗透的效果。
进一步优选的，所述有机酸盐为羧基酸根与铁、钴、铬、铜等无机发色离子中的至少一种构成的盐类。
优选的，在步骤B中的所述有机助渗剂墨水为有机酸和酯的混合物，所述有机酸为羧基酸、磺酸、亚磺酸、硫羧酸中的至少一种，所述酯为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。以上原料均为有机液体材料。使用此种助渗墨水的助渗时间为15-30分钟。
优选的，当有机助渗剂墨水在30±10克/m2时，渗透深度在0.3-0.6mm；当助渗剂墨水在50±10克/m2时，渗透深度在0.5-0.8mm；当助渗剂墨水在80±20克/m2时，渗透深度在0.7-1.0mm。
优选的，在步骤A中，所述第一次烧成温度为850-1050℃。
采用经850-1050℃的低温第一次烧成，再布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水的方式，可以让坯体中的化合水和有机物形成的气孔构成墨水的渗透通道，可以在较少的墨水用量下获得发色好且较深的渗透装饰层，而且在坯体高温烧结过程，产生的液相会将第一次低温烧成产生的气孔封闭，使产品的耐污性能更好。并且因为第一次低温烧结让坯体具有一定强度，避免在有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水用量较大情况下对坯体强度的影响。
当然，还可以在步骤A和步骤B之间还包括对泥坯进行干燥的步骤，干燥温度为150-350℃，干燥时间≥10分钟。这样设置可以使用较低温度进行第一次低温烧成，具体地，可以在600-850℃达到850-1050℃的效果。干燥可以利用窑炉的余热，采用预先干燥的方案，可以降低生产能耗。
优选地，所使用的泥坯有底料层和面料层构成，采用公知的正打或反打布料技术进行布料，对于此类产品，优选为正打布料。而且，在面料中，为丰富装饰效果，其中会含有一些条纹料，这些条纹粉料通过公知的布料技术(例如使用仿形器、雕花滚筒等)会在面料层中形成纹理，使用凹凸模具冲压成型后，会在砖面上形成凹凸纹理，而且面料层中还嵌有装饰纹理。这样烧后得到的产品的纹理效果更立体，赋予产品更丰富的表现力。
本发明通过采用上述方法制得的陶瓷砖，渗透釉墨水形成的渗透层具有一定厚度，而且渗入面料层内，使得装饰图案耐磨损，解决了现有技术中通过常规喷墨打印形成的印花装饰层没有立体层次感和不耐磨损等问题。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种具有立体装饰效果的陶瓷砖及其制造方法，
本发明提供一种具有立体装饰效果的陶瓷砖，其由下而上包括:底料层，具有凹凸纹理的面料层和装饰保护层。所述面料层包括厚度为0.3～0.6mm有机液体材料形成的渗透层；所述装饰保护层为半透明干粒或熔块颗粒经高温熔融后冷却形成的玻璃态物质。以上结构的砖坯，在烧结后因为渗透层具有一定厚度，再加上0.2-0.5mm厚度的半透明干粒或熔块颗粒经高温熔融后冷却形成的玻璃态物质，可以顺利地进行抛磨处理，并且渗透层所形成的装饰图案也特别耐磨。
当然，对于不分底料层和面料层的通体产品也可以采用本发明的方案，采用底料层和面料层进行双层布料的方式可以获得更为丰富的装饰效果。
在以上陶瓷砖中，当面料中含有条纹料时，布料冲压成型后，会在面料层内嵌有条纹或颗粒状的纹理。所述条纹状纹理是通过业公知的布料技术形成(例如魔术布料)，可以是线状、颗粒状、云彩状、木纹、石纹等各种纹理。因为形成以上纹理的与面料层其余位置有一定差异，使得渗透层厚度也具有相应的差异(不同原料渗透深度不同)，进一步减少因为抛光造成的损耗，同时，也能丰富装饰效果。
具体地，其采用如下方法制造，
采用公知的正打两次布料技术，使用公知的面料基础上添加质量份数为0.1-2％二氧化钛、0.1-0.5％氧化锌、0.1-5％硅酸锆、0.5-5％助红剂，布料后使用具有凹凸纹路的模具冲压成型，形成在面料层上具有凹凸纹理的砖坯。当然，本领域技术人员应当理解，在以上几种助剂可以只使用一种或多种进行搭配，在实际生产中，根据需要形成装饰效果的墨水需求进搭配处理。所使用的助红剂的主要成分为纳米二氧化硅，其可以向色釉料添加剂公司购买获得，例如本发明中所使用的助红剂均购自美高公司。
干燥后，将砖坯送入窑中进行第一次低温烧成，烧成温度根据坯体配方组分进行调整，通常为600-1050摄氏度，在本实施例中，选择850-1050摄氏度进行第一次低温烧成。经低温烧成后，坯体中的化合水分解，有机组分燃烧会在砖坯上形成一些气孔，这些气孔将是后续渗透的通道，通过采用如上的处理方式，渗透效果更好，而且坯体的经第一次低温烧结后具有一定强度，可以避免在后续墨水渗透过程中对坯体强度的影响。
再然后使用打印机的分辨率400dpi、喷嘴孔径为200PL依次喷墨打印蓝、红、黄、黑4色或者蓝、红、黄、红3色(红色喷墨2遍)有机溶剂型渗透釉墨水。单色墨水的喷墨量在0-50g/m2，以获得足够饱和的发色效果。喷墨打印时，坯体的温度在45-55摄氏度之间为宜。
有机渗透釉墨水为有机酸盐和酯的混合物，其中所述有机酸盐为羧基酸根、磺酸根、亚磺酸根、硫羧酸根中的至少一种与铁、钴、铬、铜等无机发色离子中的至少一种构成的盐类；酯为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。墨水的颜色和发色强度由其中含有的无机发色离子的种类和用量相关，可以根据具体需要进行调配，在本实施中有机酸盐为羧基酸盐，酯为长链烷烃。
墨水的颜色可以有多种选择，例如在本实施例中蓝、红、黄可以合成多种颜色的渗透色釉墨水，进而获得全彩效果，而黑色可以调节颜色的灰度，所使用墨水的种类和用量可以根据实际打印图案效果进行选择搭配。
再使用喷墨打印机在砖坯表面喷墨打印1-3遍助渗剂墨水，助渗剂墨水总喷墨量在30±10克/m2时，渗透深度在0.3-0.6mm，满足柔抛工艺控制的要求。
通过测试，当助渗剂墨水在30±10克/m2时，渗透深度在0.3-0.6mm；当助渗剂墨水在50±10克/m2时，渗透深度在0.5-0.8mm；当助渗剂墨水在80±20克/m2时，渗透深度在0.7-1.0mm。在使用时，可以根据需要的渗透深度来进行设定助渗剂墨水的用量，例如可以增大喷墨量或采用重复喷墨打印的方式。渗透釉墨水和助渗剂墨水用量较多时，可以形成较深的渗透层，能减少因过抛造成透底的缺陷。
助渗剂墨水中含有助渗剂，优选地，在本实施例中选择与渗透色釉墨水相同的有机溶剂型，这样，两者具有更好的互溶性，可以促进渗透釉墨水向坯体内渗透。本实施例使用的有机溶剂型助渗剂墨水，其组分与有机渗透釉墨水类似，都为机酸和酯的混合物，有机酸为羧基酸、磺酸、亚磺酸、硫羧酸中的至少一种，所述脂为为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。其中不含有无机发色离子，这样可以保证两种墨水具有很好的互溶性，渗透效果好，并且不会出现因为渗透深度不一致造成的色偏或色差缺陷。所述助渗剂墨水可以根据渗透深度的需要通过重复打印多次来实现。
为了让渗透釉墨水能在坯体内渗透至所需深度，需要将喷墨打印渗透色釉墨水和助渗剂墨水后的坯体放置至少10分钟。在本实施例中坯体放置时间为15-30分钟，以获得发色梯度更为稳定、发色区域更为集中的砖坯，在砖坯完成渗透后，优选地进行重新干燥，干燥温度为60-150℃，时间为10-100分钟。这里需要说明以上放置和干燥的过程不是本发明方案的必备步骤。进行放置和干燥的目的是使渗透墨水渗透效果更好，放置使渗透更为充分，而干燥能促进墨水在坯体内沿第一次低温烧结形成的孔隙进行扩散，获得更佳的装饰效果，并且这样还能使所使用有机型墨水中的有机组分挥发，减少其在烧成时对坯体的影响。
通过干粒机在砖坯整面均匀铺撒一层半透明干粒，粒度在20-60目范围，以获得厚度0.3mm左右的透明装饰层。
将以上方法获得的陶瓷砖泥坯，入窑烧成，然后经高强度柔性抛光(抛削量在0.3-0.5mm范围内)和倒角加工后，即可获得具有渗透装饰层的陶瓷砖，砖体表面的渗透装饰层具有一定厚度，而且是嵌入砖坯内部，具有特别好的耐磨效果。
在本实施中，所使用的窑炉为辊道窑，烧成温度为1150～1250℃，烧成周期为50-90分钟。在实际应用中，烧成制度是根据窑炉条件和坯体配方体系进行调整，这属于本领域技术员在有限次试验可以获得，就不再做额外赘述。第二次高温烧结产生的液相可以将第一次低温烧结产生的微小气孔进行封堵，产品具有更好的防污效果。
对比实施例1
无特殊说明，对比实施例中所使用的原料种类，工艺参数与实施例1相同。
一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其包括如下步骤：
A、在具有凹凸纹理的泥坯上布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水；
B、经步骤A后，在坯体表面上布施一装饰保护层；
C、在1150-1250℃下进行烧成；
D、进行抛光、磨边加工获得陶瓷砖产品。
本实施例使用的有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水与实施例1相同，不同点在于本实施例没有经过第一次低温烧成，因此由于渗透釉墨水的扩散作用不是很强，所以增加了有机墨水的用量(在获得相同发色强度和渗透深度下，墨水要增加20-30％的用量)，并且没有扩散均匀，导致制得的陶瓷砖产品在图案的装饰效果不佳，而且耐磨性也不是很好，图案的立体层次感也不是很明显。在本对比实施例中，砖坯的破损率也较高(较实施例1高5-7％)，这是因为渗透过程对泥坯的强度影响较大，在渗透量较多时，坯体会变软而容易变形破碎。
实施例2
本实施例与实施例1不同点在于：有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水的喷墨打印方式不同，而且本实施例中在布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水后还进行了干燥。在本实施例中，有机渗透釉墨水采用重复打印的方式，而有机助渗剂墨水则采用喷雾的方式替代喷墨打印。当然滚筒印刷、丝网印刷等更为简单的方式进行助渗剂墨水喷墨打印，以上的方式均能达成同样的效果。但从过程可控性，特别是为了形成特定图案，喷墨打印依然为首选的布施渗透釉墨水和助渗剂墨水的方式。
现有技术中，喷墨印花后会直接入窑烧成，这是针对水性渗透剂。但此方案中采用的是有机渗透釉墨水，若直接入窑高温烧成，墨水中的有机组分会挥发，这样会影响发色，而且若有机组分残留在坯体中较多，在烧成时容易出现气孔等缺陷。为解决以上问题，在本方案中，增加一步干燥的步骤，具体地，在将砖坯喷墨打印两种墨水后，放置10分钟以上，然后送入干燥窑在120摄氏度下干燥15分钟，这样其可以使有机材料缓慢挥发，形成稳定渗透梯度且含有较少有机助渗材料的面料层。若直接将其送入窑中烧成，有机渗透釉墨水的扩散效果较差，而且在烧成时温度急剧升高，也会使坯体因墨水中有机物挥发排出造成变形。
实施例3
本实施例中在二次烧成前，先在砖面上形成一层装饰保护层，装饰保护层通过布施30-60目的半透明装饰干粒构成，烧后在砖面上形成一层玻璃态的物质，将渗透产生的气孔封堵，使产品防污性能更好，同时也更耐磨。当然这层装饰保护层还可以通过施釉或布施透明熔块的方式获得。
实施例4
本实施例基本如实施例1，不同之处在于泥坯成型后，先对其进行干燥，干燥温度为180℃，干燥时间为30分钟。进行高温干燥后，可以在较低温度下进行第一次烧成。在本实施中，烧成温度为600-750℃，因为干燥可以利用窑炉余热对其进行干燥，达到整体节能的目的。在实际生产中干燥的温度可以在设定为150-350℃，干燥时间不低于10分钟。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：其包括如下步骤：
A、将表面具有凹凸纹理的泥坯在600-1050℃下进行第一次烧成；
B、在第一次烧成后的坯体上布施有机渗透釉墨水和有机助渗剂墨水；
C、在1150-1250℃下进行第二次烧成；
D、进行抛光、磨边加工获得陶瓷砖产品。
2.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：步骤B和步骤C之间还包括在坯体表面上布施一装饰保护层的步骤。
3.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：其还包括在步骤B和步骤C之间的干燥步骤。
4.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：在步骤B中所述渗透色釉墨水为有机酸盐和脂的混合物，其中有机酸盐为羧基酸根、磺酸根、亚磺酸根、硫羧酸根中的至少一种与与铁、钴、铬、铜等无机发色离子中的至少一种构成的盐类，所述脂为为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：所述有机酸盐为羧基酸根与铁、钴、铬、铜等无机发色离子中的至少一种构成的盐类。
6.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：在步骤B中的所述有机助渗剂墨水为有机酸和酯的混合物，所述有机酸为羧基酸、磺酸、亚磺酸、硫羧酸中的至少一种，所述脂为为长链烷烃、异辛酸甲酯、辛癸酸甲酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：当有机助渗剂墨水的用量为20-100g/㎡。
8.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：在步骤A中，所述第一次烧成温度为850-1050℃。
9.根据权利要求1所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：所述步骤A和步骤B之间还包括对泥坯进行干燥的步骤，干燥温度为150-350℃，干燥时间≥10分钟。
10.根据权利要求2所述的具有立体装饰效果的陶瓷砖的制造方法，其特征在于：采用如下方式中的一种或多种组合的方式布施装饰保护层：施透明釉、铺布半透明干粒或铺布透明熔块。
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