CN108484116A - 卫生陶瓷高压成型用浆料及其制备方法和高压成型方法 - Google Patents
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Abstract
卫生陶瓷高压成型用浆料及其制备方法和高压成型方法，本发明提出一种卫生陶瓷高压成型用浆料，通过颗粒级配的限定，浆料性能稳定，改善后成型坯体干燥时的内外湿差，使水分均匀排出，且坯体烧制时不容易变形，尤其适用于薄边盆的生产，另外还提出一种上述浆料的制备方法，分软硬原料进行球磨搅拌，并通过控制球石的比例来控制浆料的颗粒级配，以及提出使用上述浆料的高压成型方法，由于浆料性能稳定，不需要提前预热即可成型，简化工序操作。
Description
技术领域
本发明涉及卫生陶瓷技术领域，尤其涉及卫生陶瓷高压成型用浆料及其制备方法和高压成型方法。
背景技术
传统卫生陶瓷生产工艺一般是使用低压成型的石膏模具，这种生产方式具有劳动强度大、注浆时间长、劳动成本高等的缺点，为了提高生产效率，现有技术中出现了高压成型设备，高压注浆成型完全区别于普通石膏成型的工艺，利用较高的注浆压力完成快速成型，缩短了成型周期，同时其设备可组合有机械臂，逐步实现自动化，大大的降低劳动成本。
但是目前高压成型的陶瓷坯体在干燥过程中容易干裂，或者在烧制时容易变形，且现有陶瓷浆料中多数是含有如高钠石粉、钾钠长石等的低温材料，耐高温性能较低，使得坯体容易高温变形，因此需要研发一种在干燥过程不容易开裂或烧制时不容易变形的适用于卫生陶瓷高压成型工艺的陶瓷浆料。
发明内容
本发明的目的在于提出一种卫生陶瓷高压成型用浆料，通过颗粒级配的限定，浆料性能稳定，改善后成型坯体干燥时的内外湿差，使水分均匀排出，且坯体烧制时不容易变形，尤其适用于薄边盆的生产。
本发明的另一个目的在于提出一种上述浆料的制备方法，分软硬原料进行球磨搅拌，并通过控制球石的比例来控制浆料的颗粒级配。
本发明的另一个目的在于提出一种使用上述浆料的高压成型方法，由于浆料性能稳定，不需要提前预热即可成型，简化工序操作。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种卫生陶瓷高压成型用浆料，包括以下重量份数的原料：3-6份石英、15-20份球土、20-25份高岭土、15-20份伊利石类粘土、27-32份煅烧高岭土、5-10份废瓷粉和24-25份水；
所述浆料的颗粒级配为：D50 0-10.9μm，D10＞54.98μm，D98＜101.2μm。
优选的，所述浆料的颗粒级配为：D3＜0.622μm，D6＜0.871μm，D10＜1.276μm，D16＜2.049μm，D25＜3.564μm，D75＜28.12μm，D84＜41.08μm，D90＜90.38μm，D98＜101.2μm。
更进一步的说明，所述原料中，石英的颗粒粒径为250目筛余3-5％，球土的颗粒粒径为325目筛余3-6％，高岭土的颗粒粒径为325目筛余为15-20％，伊利石类粘土的颗粒粒径为325目筛余5-10％。
更进一步的说明，上述卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，包括以下步骤：
A、球磨：将煅烧高岭土和废瓷粉放入球磨机中加水球磨；
B、搅拌：将步骤A球磨后的混合物放入搅拌池中，并加入石英、球土、高岭土和伊利石类粘土，加水搅拌成浆，获得浆料。
更进一步的说明，步骤A中球磨出球细度要求为325目筛余为8-12％。
更进一步的说明，步骤B中搅拌后颗粒细度控制在325目筛余为5-8％。
更进一步的说明，步骤A中入球球磨，其中球石的粒径分为60mm、50mm和40mm，依次的占比为4:3:3。
更进一步的说明，所述球石为高铝球石。
更进一步的说明，使用上述卫生陶瓷高压成型用浆料的高压成型方法，成型步骤如下：
浆料注入高压成型设备后控制浆料压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.12-0.2Mpa，排泥时间60-120秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间100-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间100-200秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
更进一步的说明，坯体干燥步骤如下：常温干燥20-24小时，60-80℃下干燥10-12小时，最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于3％。
本发明的有益效果为：
1、采用高岭土和煅烧高岭土组合的配方，高岭土烧成直接转换为莫来石晶相，其网状的晶相结构增加陶瓷抗开裂的能力，而且可提高热震性，煅烧高岭土经过烧至已经属于比较稳定的莫来石晶相，膨胀系数较小，在高温放热反应时体积变化小，可减少烧成时的应力，同时也可减少开裂缺陷，并可减少高温变形缺陷；
2、改变浆料整体颗粒级配的分布，提升浆料的透水性能，明显的改善了坯体成型后干燥时的内外湿差，使水分均匀排出，降低收缩不均匀引起的半成品开裂现象；
3、通过对浆料原料成分以及浆料颗粒级配的限定，提升了浆料的耐高温性能，减少了浆料在高温状态下的熔融程度，有利于降低高温变形率，且浆料颗粒硬质颗粒含量较充分，能够提供很好的浆料透水性能，十分适用于高压制作中；
4、浆料在高压成型之前无需加热，可直接常温注浆，而且高压成型后的坯体烧成后偏白色，有利于后续的加工，且即便是成品的釉层破损了，其与白色釉层的色差也不会太大，不影响产品后续的使用及美观。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
一种卫生陶瓷高压成型用浆料，包括以下重量份数的原料：3-6份石英、15-20份球土、20-25份高岭土、15-20份伊利石类粘土、27-32份煅烧高岭土、5-10份废瓷粉和24-25份水；
所述浆料的颗粒级配为：D50 0-10.9μm，D10＞54.98μm，D98＜101.2μm。
需要说明的是，D50 0-10.9μm是指浆料中50％的颗粒粒径在0-10.9μm范围内，D10＞54.98μm是指浆料中10％的颗粒粒径大于54.98μm，D98＜101.2μm是指浆料中98％的颗粒粒径小于101.2μm，下文也如此类推，此表示方式为本领域技术人员公知的表达方式。
本申请提出一种适用于卫生陶瓷高压成型用浆料，采用高岭土和煅烧高岭土组合的配方，高岭土烧成直接转换为莫来石晶相，其网状的晶相结构增加陶瓷抗开裂的能力，而且可提高热震性，煅烧高岭土经过烧至已经属于比较稳定的莫来石晶相，膨胀系数较小，在高温放热反应时体积变化小，可减少烧成时的应力，同时也可减少开裂缺陷，并可降低高温变形率，本申请的浆料配方中还减少了球土的含量，并改变浆料整体颗粒级配的分布，提升浆料的透水性能，明显的改善了坯体成型后干燥时的内外湿差，使水分均匀排出，降低收缩不均匀引起的半成品开裂现象。更进一步的说明，废瓷粉为烧成后的废粉，结构趋于稳定，其引入有利于提高产品的性能，也可降低废瓷粉对环境的污染，减少运输垃圾的费用。
本申请通过对浆料原料成分以及浆料颗粒级配的限定，提升了浆料的耐高温性能，减少了浆料在高温状态下的熔融程度，有利于降低高温变形，且浆料颗粒硬质颗粒含量较充分，能够提供很好的浆料透水性能，十分适用于高压制作中，且十分适用于薄边盆的高压成型生产线上，可有效的避免薄边的变形。
更进一步的说明，本申请浆料在高压成型之前无需加热，可直接常温注浆，而且高压成型后的坯体烧成后偏白色，有利于后续的加工，且即便是成品的釉层破损了，其与白色釉层的色差也不会太大，不影响产品后续的使用及美观性。
优选的，所述浆料的颗粒级配为：D3＜0.622μm，D6＜0.871μm，D10＜1.276μm，D16＜2.049μm，D25＜3.564μm，D75＜28.12μm，D84＜41.08μm，D90＜90.38μm，D98＜101.2μm。尤其适用于薄边盆的高压成型生产线上，可有效的避免薄边盆面的变形。
更进一步的说明，所述原料中，石英的颗粒粒径为250目筛余3-5％，球土的颗粒粒径为325目筛余3-6％，高岭土的颗粒粒径为325目筛余为15-20％，伊利石类粘土的颗粒粒径为325目筛余5-10％。
更进一步的说明，上述卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，包括以下步骤：
A、球磨：将煅烧高岭土和废瓷粉放入球磨机中加水球磨；
B、搅拌：将步骤A球磨后的混合物放入搅拌池中，并加入石英、球土、高岭土和伊利石类粘土，加水搅拌成浆，获得浆料。
硬质原料加部分软质塑性原料入球球磨，其中，搅拌时间一般为4-6小时，搅拌成浆即可，搅拌速度为130-150转/分，使得浆料性能更加稳定。需要说明的是，两个步骤中的加水量步骤A：步骤B的范围为2-5:5-8。
更进一步的说明，步骤A中球磨出球细度要求为325目筛余为8-12％。
更进一步的说明，步骤B中搅拌后颗粒细度控制在325目筛余为5-8％。
更进一步的说明，步骤A中入球球磨，其中球石的粒径分为60mm、50mm和40mm，依次的占比为4:3:3，确保浆料的颗粒级配。
更进一步的说明，所述球石为高铝球石。具有较高的耐损耗性，延长球石的使用周期。
更进一步的说明，使用上述的卫生陶瓷高压成型用浆料的高压成型方法，成型步骤如下：
浆料注入高压成型设备后控制浆料压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.12-0.2Mpa，排泥时间60-120秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间100-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间100-200秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
加压排泥时压力不宜太大，容易造成坯体的干裂。
更进一步的说明，坯体干燥步骤如下：常温干燥20-24小时，60-80℃下干燥10-12小时，最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于3％。
实施例组A
按下表1称取各原料，并按以下步骤制备获得浆料：
实施例A-1至A-5的浆料的制备方法：
A、球磨：将煅烧高岭土和废瓷粉放入球磨机中加水球磨，其中高铝球石的粒径分为60mm、50mm和40mm，依次的占比为4:3:3，出球细度要求为325目筛余为10％；
B、搅拌：将步骤A球磨后的混合物放入搅拌池中，并加入石英、球土、高岭土和伊利石类粘土，加水搅拌成浆，搅拌后颗粒细度控制在325目筛余为8％，获得浆料。
其中实施例A-1至A-5的浆料中颗粒级配为：D50 0-10.9μm，D10＞54.98μm，D98＜101.2μm，实施例A-6和A-7为现有高压成型的浆料配方，采用现有的制备方法来制备，即全部原料共同混合球磨，且现有浆料对其浆料的颗粒粒径无要求。
表1
将各实施例中的浆料注入高压成型机，浆料注入高压成型设备后控制浆料压力在1Mpa下持续加压2000秒；加压结束后开始排泥，排泥压力为0.12Mpa，排泥时间120秒；排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.3Mpa，巩固时间100秒；巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.22Mpa，时间100秒；外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.22Mpa，时间10秒，开启脱模，获得各实施例的陶瓷坯体，常温干燥24小时后，在80℃的烘干房进行干燥10小时，最后冷却至室温，入窑烧成，施釉，获得成品。
实施例A-1至A-5的半成品坯体在干燥后，其优品率为97％，开裂现象基本为零，烧成后，也基本没有发生变形，底坯偏白色，实施例A-6和实施例A-7的半成品坯体在干燥后，其优品率分别为82％和70％，有出现不同程度的坯体开裂现象，且烧成后，部分出现变形，且其底坯为浅灰色(A-6)和灰色(A-7)。
实施例组B-薄边盆的生产
采用上述实施例A-3和A-6的原料组成，并按以下步骤制备获得编号为B-3和B-6的浆料：
实施例B-3浆料的制备方法：
A、球磨：将煅烧高岭土和废瓷粉放入球磨机中加水球磨，其中高铝球石的粒径分为60mm、50mm和40mm，依次的占比为4:3:3，出球细度要求为325目筛余为10％；
B、搅拌：将步骤A球磨后的混合物放入搅拌池中，并加入石英、球土、高岭土和伊利石类粘土，加水搅拌，搅拌后颗粒细度控制在325目筛余为8％，获得浆料。
其中，实施例B-3的浆料颗粒级配为：D3＜0.622μm，D6＜0.871μm，D10＜1.276μm，D16＜2.049μm，D25＜3.564μm，D75＜28.12μm，D84＜41.08μm，D90＜90.38μm，D98＜101.2μm。
实施例B-6浆料采用现有的制备方法来制备，即全部原料共同混合球磨，且其颗粒级配无限定。
将各实施例中的浆料注入使用生产薄边盆的模具的高压成型机，浆料注入高压成型设备后控制浆料压力在1.1Mpa下持续加压1500秒；加压结束后开始排泥，排泥压力为0.2Mpa，排泥时间60秒；排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15Mpa，巩固时间300秒；巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12Mpa，时间200秒；外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12Mpa，时间20秒，开启脱模，获得各实施例的薄边盆陶瓷坯体，常温干燥24小时后，在70℃的烘干房进行干燥12小时，最后冷却至室温，入窑烧成，施釉，获得成品。
在生产过程中，实施例B-6的坯体更容易出现开裂现象，且由于薄边盆具有单面和双面的结构，其面板较薄，在烧成过程中实施例B-6的坯体较多的出现变形，优品率仅有60％，而实施例B-3的优品率可达到93％，其薄面板仍具有较好的平整度，较少有变形现象。
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)
1.一种卫生陶瓷高压成型用浆料，其特征在于：包括以下重量份数的原料：3-6份石英、15-20份球土、20-25份高岭土、15-20份伊利石类粘土、27-32份煅烧高岭土、5-10份废瓷粉和24-25份水；
所述浆料的颗粒级配为：D50 0-10.9μm，D10＞54.98μm，D98＜101.2μm。
2.根据权利要求1所述的卫生陶瓷高压成型用浆料，其特征在于：所述浆料的颗粒级配为：D3＜0.622μm，D6＜0.871μm，D10＜1.276μm，D16＜2.049μm，D25＜3.564μm，D75＜28.12μm，D84＜41.08μm，D90＜90.38μm，D98＜101.2μm。
3.根据权利要求1所述的卫生陶瓷高压成型用浆料，其特征在于：所述原料中，石英的颗粒粒径为250目筛余3-5％，球土的颗粒粒径为325目筛余3-6％，高岭土的颗粒粒径为325目筛余为15-20％，伊利石类粘土的颗粒粒径为325目筛余5-10％。
4.根据权利要求1或2所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、球磨：将煅烧高岭土和废瓷粉放入球磨机中加水球磨；
B、搅拌：将步骤A球磨后的混合物放入搅拌池中，并加入石英、球土、高岭土和伊利石类粘土，加水搅拌成浆，获得浆料。
5.根据权利要求4所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，其特征在于：步骤A中球磨出球细度要求为325目筛余为8-12％。
6.根据权利要求4所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，其特征在于：步骤B中搅拌后颗粒细度控制在325目筛余为5-8％。
7.根据权利要求4所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，其特征在于：步骤A中入球球磨，其中球石的粒径分为60mm、50mm和40mm，依次的占比为4:3:3。
8.根据权利要求7所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的制备方法，其特征在于：所述球石为高铝球石。
9.使用权利要求1所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的高压成型方法，其特征在于：成型步骤如下：
浆料注入高压成型设备后控制浆料压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.12-0.2Mpa，排泥时间60-120秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间100-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间100-200秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
10.使用权利要求1所述的卫生陶瓷高压成型用浆料的高压成型方法，其特征在于：坯体干燥步骤如下：
常温干燥20-24小时，60-80℃下干燥10-12小时，最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于3％。
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