CN106698950A - 一种金刚玉微晶材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种金刚玉微晶材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种金刚玉微晶材料及其制备方法与应用，金刚玉微晶材料包括如下成分及其质量份数：SiO2 50～56份、Al2O3 8～10份、Li2O 0～0.5份、K2O 0.5～2份、Na2O 0～0.4份、CaO 11～14份、MgO 2～3.5份、ZnO 9.5～12.5份、BaO 8～9.5份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份，用来制备金刚玉石瓷砖。本发明的金刚玉微晶材料为透明微晶材料，金刚玉石瓷砖具有全抛釉产品、抛光砖产品、厚抛金刚釉产品、薄微晶产品、大理石产品的所有优良品质，具有耐酸性好、硬度高、花色齐全、透明度高、生产工艺环保、市场适应灵活、成本低等优点。

Description

一种金刚玉微晶材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及新型材料制造技术领域，具体涉及一种金刚玉微晶材料及其制备方法与应用。
背景技术
目前市场上正在试生产的所谓一代、二代、三代的超平釉、超晶石、微晶釉、厚抛金刚釉等都可以统称为抛釉砖产品，厚度为0.15～0.2mm、0.2～0.3mm、最大0.45mm。抛釉砖产品要达到抛光砖产品的平整度，才能取代抛光砖的市场。这样，抛釉产品的釉层厚度需达到0.3～0.6mm，再经过硬抛抛削0.15～0.3mm，剩下0.15～0.3mm，达到境面平整度，然后用弹性模块精抛上光(或亚光)。目前市场上釉层最厚的产品是厚抛金刚釉，其产品的釉层厚度在0.3～0.4mm之间，基本上能达到抛光砖镜面平整效果；但是硬度达不到5级，耐酸性能也基本上只在C级，弱酸、有机酸很容易腐蚀其砖面。釉层厚度低于0.3mm的抛釉砖产品，抛光后达不到镜面效果，尽管有些产品硬度接近5级，但防污性能差，或耐酸勉强只能达到B级。
现今市场上销售正火的所谓大理石产品，其实，就是全抛釉产品，加上一些下陷釉或效果网装饰，以掩饰产品本身砖面波纹严重的固有缺陷。
抛光砖虽然有良好的镜面效果、物理化学性能，但是其花色局限性，已经逐步不适应市场需求了。而抛釉产品因为其仿真效果，装饰效果良好，已经取代了60份的抛光砖产品的市场以及70份的瓷片内墙砖市场。
至于釉面砖产品的耐酸性，全抛釉、大理石基本符合国家标准，达到弱酸B级以上，而厚抛金刚釉产品经常低于国标。甚至于可乐等碳酸饮料与食用醋都可以在9小时内腐蚀其砖面。
总之，现有的各种抛釉瓷砖产品，在釉层厚度、镜面效果、硬度(防划痕)、防污、耐酸方面各有优势、但不能兼顾。因此，需要一种新型的材料来满足市场的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种金刚玉微晶材料及其应用，以二氧化硅、氧化铝为主要成分，与其他辅料混合制成金刚玉微晶材料粉料，再与其他添加剂一起制成金刚玉石瓷砖，具有耐酸性好、硬度高、花色齐全、透明度高、生产工艺环保、综合成本低、生产方式可灵活地适应市场需要等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种金刚玉微晶材料，包括如下成分及其质量份数：SiO2 50～56份、Al2O3 8～10份、Li2O 0～0.5份、K2O 0.5～2份、Na2O 0～0.4份、CaO 11～14份、MgO 2～3.5份、ZnO 9.5～12.5份、BaO 8～9.5份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
一种金刚玉微晶材料的制备方法，包括如下步骤：
1)制备基础玻璃材料一；
2)制备基础玻璃材料二；
3)将基础玻璃材料一、基础玻璃材料二、辅助原料进行干法搅拌，混合均匀即得金刚玉微晶材料粉料。
根据以上方案，所述基础玻璃材料一、基础玻璃材料二的添加量分别占所述金刚玉微晶材料粉料总质量的40％～60％、0％～30％，所述辅助原料包括石英粉、硅灰石、原矿优质高岭土(生土)、煅烧氧化锌、重晶石(硫酸钡天然矿物)粉、硫酸钡、碳酸钡、钾长石粉、锆英粉，起到晶核，温度调节、性能调节的作用。
根据以上方案，所述基础玻璃材料一包括如下成分及其质量份数：SiO2 43～48份、Al2O3 12.5～15.5份、Li2O 0～0.5份、K2O 0.5～2份、Na2O 0～0.4份、CaO 11～13份、MgO4～6份、ZnO 7～9份、BaO 11～15份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
根据以上方案，所述基础玻璃材料二包括如下成分及其质量份数：SiO2 60～72份、Al2O3 3～8份、Li2O 0～0.5份、K2O 0～1份、Na2O 0～0.2份、CaO 14～18份、MgO 0～1份、ZnO 5～9份、BaO 6～10份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
根据以上方案，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二中各成分分别由如下原料，经干法混合制成混合料煅烧后获得：
SiO2：石英粉、钾长石、煅烧高岭土或高岭土
Al2O3：氧化铝粉、煅烧高岭土、高岭土或氢氧化铝
Li2O：碳酸锂、锂云母、透锂长石或锂辉石
K2O：钾长石粉、钾碱或硝酸钾
Na2O：钾长石粉
CaO：方解石、石灰石、白云石、硅灰石或石膏
MgO：白云石或滑石粉
ZnO：煅烧氧化锌、锌氧粉(生氧化锌粉)、菱锌矿
BaO：碳酸钡、硫酸钡或重晶石粉
ZrO：锆英粉
V2O5：偏钒酸铵。
根据以上方案，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的制备方法为：
1)将原料按目标成分比例(烧失量在12wt％～16wt％)进行干法搅拌，混合均匀；
2)投入高温熔块炉熔制成基础玻璃，出料时直接水冷淬火成为碎玻璃粒料；
3)烘干水份，干法粉碎制粉，经200目或250目筛筛分全通过。
一种金刚玉石瓷砖，由泥坯与金刚玉微晶材料经如下步骤加工而成：泥坯制浆制粉；压机冲压成型；窑炉干燥；淋底釉；喷墨打印仿天然图案；釉线加热干燥；淋金刚玉微晶材料浆体或印刷金刚玉微晶材料干粉；窑前干燥；窑炉烧制；抛平打蜡。
根据以上方案，所述金刚玉微晶材料浆体为由金刚玉微晶材料粉体、甲基纤维素、川东三聚、水混合而成的浆料。
根据以上方案，所述窑炉烧制的时间为：45～90min，进口测温环测验烧成温度为1165℃～1200℃，不同的测温环，误差较大，适当的高温烧成，对瓷砖产品的品质有利。金刚玉石瓷砖的表面透明微晶材料层越薄，最高烧成温度越高，高火保温段越长，烧成周期要求越短；表面透明微晶材料层越厚，最高烧成温度越低，高火保温段越短，烧成周期越长。
根据以上方案，所述泥坯包括如下成分及其质量份数：SiO2 66～69份、Al2O3 20～21份、K2O 2.8～3.5份、Na2O 1.6～2.0份、MgO 0.8～1.2份、CaO 0～0.4份，烧失量为4wt％～5wt％。
根据以上方案，所述底釉使用的底釉化妆土的品质要求为：白度：80～90度，温度：烧后光泽度：2～10度，包含的成分及其质量份数为：K2O：0～1份、Na2O：2～3份、SiO2：55～60份、Al2O3：26～31份、CaO：0.9～1.5份、MgO：0.6～1.2份、ZrO2：6～12份，烧失量小于或等于3wt％。
本发明的金刚玉微晶材料为透明微晶材料，烧失量为0.3％～3％。金刚玉石瓷砖的品质为：砖面透明微晶材料层厚度在0.3～0.7mm之间，控制成本、追求产量的品类可薄些，而要抛削多些，追求镜面效果，不计产量，可厚些，根据产品定位而定，超过0.7mm则成为不必要的浪费；瓷砖表面硬度达到莫氏硬度5级以上，接近甚至超过莫氏硬度6级；瓷砖耐酸B级(国标要求为耐酸有釉GB、无釉UB级)，耐有机酸、碳酸、弱硫酸A级，与玉石有相近的耐用效果；金刚玉微晶材料的透明度高，不影响喷墨打印的装饰效果，有随心所欲的仿真装饰功能，而且有适当厚度的晶体玉质感，因磨损后，仍然是透明材料层，不影响砖的装饰色，所以是传统抛光砖耐磨度的30～50倍左右；金刚玉微晶材料与瓷砖熔为一体，拥有与传统抛光砖一致的物理化学性能。
本发明的有益效果是：
1)本发明的金刚玉微晶材料为透明微晶材料，制备的金刚玉石瓷砖具有全抛釉产品、抛光砖产品、厚抛金刚釉产品、薄微晶产品、大理石产品的所有优良品质；
2)本发明的金刚玉石瓷砖硬度高，克服了全抛釉产品易产生划痕、砖面波纹、棒痕、勾角的视觉缺陷；
3)本发明的金刚玉石瓷砖花色齐全，防污效果好，克服了抛光砖产品花色呆板、转产费用大、防污不理想、没有晶质感、磨损后完全失去光泽的缺陷；
4)本发明的金刚玉石瓷砖耐酸性强，克服了厚抛金刚釉产品不耐酸、硬度低易起划痕、生产适应性差的缺陷；
5)本发明的生产成本低、成品率高，克服了薄晶产品生产成本高、硬度低、收成率低的缺陷；
6)本发明的金刚玉瓷砖产品的制造工艺，可以实现环保生产、智能化生产，彻底摆脱品牌瓷砖厂，为了花色齐全，一定要发外贴牌加工的经营模式。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1：
本发明提供一种金刚玉微晶材料由如下步骤制备：
1)制备基础玻璃材料一：其成分及其质量份数为：SiO2 46.9份、Al2O3 14份、Li2O 0.1份、K2O 1.7份、Na2O 0.2份、CaO 12份、MgO 5份、ZnO 8份、BaO 12份、V2O5 0.1份；
2)制备基础玻璃材料二：其成分及其质量份数为：SiO2 63份、Al2O3 5份、Li2O 0.3份、K2O 0.5份、Na2O 0.1份、CaO 15份、MgO 0.5份、ZnO 6.5份、BaO 8份、ZrO 1份、V2O5 0.1份；
3)将基础玻璃材料一(占45wt％)、基础玻璃材料二(占25wt％)、辅助原料(占30wt％)：石英粉、硅灰石、原矿优质高岭土、煅烧氧化锌、重晶石粉、硫酸钡、碳酸钡、钾长石粉、锆英粉，进行干法搅拌，混合均匀即得金刚玉微晶材料粉料。
进一步地，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的基础原料均为：石英粉、氧化铝粉、煅烧高岭土粉、锂辉石粉、钾长石粉、方解石、白云石、煅烧氧化锌、碳酸钡、锆英粉、偏钒酸铵。
进一步地，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的制备方法为：
1)将原料按目标成分比例(烧失量在12％～16％)进行干法搅拌，混合均匀；
2)投入高温熔块炉熔制成基础玻璃，出料时直接水冷淬火成为碎玻璃粒料；
3)烘干水份，干法粉碎制粉，经250目筛分。
本发明还提供一种金刚玉石瓷砖，由泥坯与金刚玉微晶材料经如下步骤加工而成：泥坯制浆制粉；压机冲压成型；窑炉干燥；淋底釉；喷墨打印仿天然图案；釉线加热干燥；淋金刚玉微晶材料浆体或印刷金刚玉微晶材料干粉；窑前干燥；窑炉烧制；抛平打蜡。
进一步地，所述金刚玉微晶材料浆体为由金刚玉微晶材料粉体、甲基纤维素、川东三聚、水混合而成的浆料；所述窑炉烧制的时间为：65min，进口测温环温度为1180℃；所述泥坯包括如下成分及其质量份数：SiO2 67份、Al2O3 20份、K2O 3.2份、Na2O 1.8份、MgO 1.0份、CaO 0.2份，烧失量为4％～5％；所述底釉使用的底釉化妆土的成分及其质量份数为：K2O：0.5份、Na2O：2.5份、SiO2：58份、Al2O3：28份、CaO：1.2份、MgO：1.0份、ZrO2：8.8份，烧失量≤3％。
实施例2：
本发明提供一种金刚玉微晶材料由如下步骤制备：
1)制备基础玻璃材料一：其成分及其质量份数为：SiO2 45份、Al2O3 13.5份、Li2O 0.5份、K2O 2份、Na2O 0.1份、CaO 11.3份、MgO 4份、ZnO 7份、BaO 14.55份、ZrO 2份、V2O5 0.05份；
2)制备基础玻璃材料二：其成分及其质量份数为：SiO2 62份、Al2O3 8份、Li2O 0.45份、K2O 1份、Na2O 0.2份、CaO 14份、MgO 1份、ZnO 7.3份、BaO 6份、V2O5 0.05份；
3)将基础玻璃材料一(占50wt％)、基础玻璃材料二(占15wt％)、辅助原料(占35wt％)：石英粉、硅灰石、原矿优质高岭土、煅烧氧化锌、重晶石粉、硫酸钡、钾长石粉、锆英粉，进行干法搅拌，混合均匀即得金刚玉微晶材料粉料。
进一步地，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的基础原料均为：钾长石、煅烧高岭土、锂云母、钾碱、氧化钠、石灰石、滑石粉、锌氧粉菱锌矿、硫酸钡、碳酸钡、锆英粉、偏钒酸铵。
所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的制备方法同实施例1。
本发明还提供一种金刚玉石瓷砖，原辅材料与制备方法均同实施例1。
实施例3：
本发明提供一种金刚玉微晶材料由如下步骤制备：
1)制备基础玻璃材料一：其成分及其质量份数为：SiO2 48份、Al2O3 12.5份、Li2O 0.2份、K2O 0.5份、Na2O 0.1份、CaO 12.1份、MgO 6份、ZnO 9份、BaO 11份、ZrO 0.5份、V2O5 0.1份；
2)制备基础玻璃材料二：其成分及其质量份数为：SiO2 64份、Al2O3 3份、Li2O 0.1份、K2O 0.2份、Na2O 0.1份、CaO 16份、MgO 0.5份、ZnO 5份、BaO 10份、ZrO 1份、V2O5 0.1份；
3)将基础玻璃材料一(占55wt％)、基础玻璃材料二(占10wt％)、辅助原料(占35wt％)：石英粉、硅灰石、原矿优质高岭土、煅烧氧化锌、重晶石粉、硫酸钡、碳酸钡、钾长石粉、锆英粉，进行干法搅拌，混合均匀即得金刚玉微晶材料粉料。
进一步地，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的基础原料均为：高岭土、氢氧化铝、锂辉石、硝酸钾、氧化钠、石膏、白云石、煅烧氧化锌、重晶石、锆英粉、偏钒酸铵。
所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的制备方法同实施例1。
本发明还提供一种金刚玉石瓷砖，原辅材料与制备方法均同实施例1。
本发明的金刚玉石瓷砖砖形：-0.15～+0.45mm的砖坯形状态数据，基本平直；烧后砖面光泽度：100度左右；烧后瓷坯表面透明材料层厚度：0.4～0.6mm之间；可抛削0.15～0.3mm，抛后表面透明材料层厚度：0.15～35mm，可达到镜面效果；抛后检测结果：莫氏硬度5级以上，接近6级；耐酸性：GB级以上，完全符合国家耐酸标准(GB/T4100-2006)及瓷砖的国际生产销售标准。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种金刚玉微晶材料，其特征在于，包括如下成分及其质量份数：SiO2 50～56份、Al2O3 8～10份、Li2O 0～0.5份、K2O 0.5～2份、Na2O 0～0.4份、CaO 11～14份、MgO 2～3.5份、ZnO 9.5～12.5份、BaO 8～9.5份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
2.根据权利要求1所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备基础玻璃材料一；
2)制备基础玻璃材料二；
3)将基础玻璃材料一、基础玻璃材料二、辅助原料进行干法搅拌，混合均匀即得金刚玉微晶材料粉料。
3.根据权利要求2所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，所述基础玻璃材料一、基础玻璃材料二的添加量分别占所述金刚玉微晶材料粉料总质量的40％～60％、0％～30％，所述辅助原料包括石英粉、硅灰石、原矿优质高岭土、煅烧氧化锌、重晶石粉、硫酸钡、碳酸钡、钾长石粉、锆英粉。
4.根据权利要求2所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，所述基础玻璃材料一包括如下成分及其质量份数：SiO2 43～48份、Al2O3 12.5～15.5份、Li2O 0～0.5份、K2O0.5～2份、Na2O 0～0.4份、CaO 11～13份、MgO 4～6份、ZnO 7～9份、BaO 11～15份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
5.根据权利要求2所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，所述基础玻璃材料二包括如下成分及其质量份数：SiO2 60～72份、Al2O3 3～8份、Li2O 0～0.5份、K2O 0～1份、Na2O 0～0.2份、CaO 14～18份、MgO 0～1份、ZnO 5～9份、BaO 6～10份、ZrO 0～2份、V2O5 0～0.2份。
6.根据权利要求2所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二中各成分分别由如下原料，经干法混合制成混合料煅烧后获得：
SiO2：石英粉、钾长石、煅烧高岭土或高岭土
Al2O3：氧化铝粉、煅烧高岭土、高岭土或氢氧化铝
Li2O：碳酸锂、锂云母、透锂长石或锂辉石
K2O：钾长石粉、钾碱或硝酸钾
Na2O：钾长石
CaO：方解石、石灰石、白云石、硅灰石或石膏
MgO：白云石或滑石粉
ZnO：煅烧氧化锌、锌氧粉(生氧化锌粉)、菱锌矿
BaO：碳酸钡、硫酸钡或重晶石粉
ZrO：锆英粉
V2O5：偏钒酸铵。
7.根据权利要求2所述的金刚玉微晶材料的制备方法，其特征在于，所述基础玻璃材料一或基础玻璃材料二的制备方法为：
1)将原料按目标成分比例进行干法搅拌，混合均匀；
2)投入高温熔块炉熔制成基础玻璃，出料时直接水冷淬火成为碎玻璃粒料；
3)烘干水份，干法粉碎制粉，经200目或250目筛筛分全部通过。
8.一种金刚玉石瓷砖，其特征在于，由泥坯与金刚玉微晶材料经如下步骤加工而成：泥坯制浆制粉；压机冲压成型；窑炉干燥；淋底釉；喷墨打印仿天然图案；釉线加热干燥；淋金刚玉微晶材料浆体或印刷金刚玉微晶材料干粉；窑前干燥；窑炉烧制；抛平打蜡。
9.根据权利要求8所述的金刚玉石瓷砖，其特征在于，所述金刚玉微晶材料浆体为由金刚玉微晶材料粉体、甲基纤维素、川东三聚、水混合而成的浆料。
10.根据权利要求8所述的金刚玉石瓷砖，其特征在于，所述窑炉烧制的时间为：45～90min，进口测温环测验烧成温度为1165℃～1200℃。
11.根据权利要求8所述的金刚玉石瓷砖，其特征在于，所述泥坯包括如下成分及其质量份数：SiO2 66～69份、Al2O3 20～21份、K2O 2.8～3.5份、Na2O 1.6～2.0份、MgO 0.8～1.2份、CaO 0～0.4份，烧失量为4wt％～5wt％。
12.根据权利要求8所述的金刚玉石瓷砖，其特征在于，所述底釉使用的底釉化妆土的品质要求为：白度：80～90度，温度：烧后光泽度：2～10度，包含的成分及其质量份数为：K2O：0～1份、Na2O：2～3份、SiO2：55～60份、Al2O3：26～31份、CaO：0.9～1.5份、MgO：0.6～1.2份、ZrO2：6～12份，烧失量小于或等于3wt％。
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