CN108484145B - 一种光透过后呈绿光的超白透光陶瓷薄板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光透过后呈绿光的超白透光陶瓷薄板及其制备方法，超白半透光陶瓷薄板包括：超白半透光坯体、和形成于所述超白半透光坯体上的面釉层，所述面釉层中含有无机转光剂，所述无机转光剂在270～350nm光照射下能发绿光。

Description

一种光透过后呈绿光的超白透光陶瓷薄板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷技术领域，特别是涉及一种超白透光陶瓷薄板及其制备方法。
背景技术
超白半透光陶瓷薄板，因其特殊的半透光性能和高白度，在一些特殊场合深受消费者喜爱。目前市面上的超白半透光陶瓷薄板透光后的颜色基本为暖黄色调，色调单一。申请号201410639151.1(公开号CN104478419A)公开一种高白透光陶瓷砖及其生产方法，其透光后所呈现的颜色不知。申请号201710218277.5(公开号CN107032772A)公开了一种透光陶瓷砖及其制备方法，其透光后所呈现的颜色不知。申请号201710182955.7(公开号CN107010976A)公开了一种利用墨水吸光装饰的半透光陶瓷薄板及其制备方法，其透光后所呈现的颜色不知。申请号201010122770.5(公开号CN101898891A)公开了半透光性陶瓷材料、陶瓷薄板及其制备方法，其透光后所呈现的颜色不知。申请号：201010122751.2(公开号CN101898887A)公开了半透明陶瓷材料、仿玉质陶瓷薄板及其制备方法，其透光后所呈现的颜色不知。也就是说虽然现有技术已有多种透光陶瓷砖，但都颜色单一或者未公开其透光后的颜色。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种在可见光结合紫外线照射下，透光后的透光颜色为绿色的超白半透光陶瓷薄板及其制备方法，使得超白半透光陶瓷薄板透光后的颜色更加丰富。
一方面，本发明提供一种超白半透光陶瓷薄板，其包括：超白半透光坯体、和形成于所述超白半透光坯体上的面釉层，所述面釉层中含有无机转光剂，所述无机转光剂在270～350nm光照射下能发绿光。
根据上述发明，超白半透光陶瓷薄板的面釉层中含有无机转光剂，该无机转光剂在270～350nm光照射下能发绿光。因此，该超白半透光陶瓷薄板在可见光(例如LED或节能灯灯光)结合紫外线照射下，透光后的透光颜色为绿色，使得超白半透光陶瓷薄板透光后的颜色更加丰富。
所述无机转光剂优选自Y1-xBO3:xDy3+yBi3+，其中0＜x＜1，0.01≤y≤0.06；Ca5(PO4)2SiO4:Eu2+；Li2Ca2Si2O7:Eu2+；Ca15(PO4)2(SiO4)6:Eu2+；Ba2SiO4:Eu2+；Ba2Al2O4:Eu2+；SrAl2O4:Eu2+；NaCaPO4:Tb3+中的至少一种。该无机转光剂主要是以金属氧化物或金属磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐作为基质，通过掺入稀土发光离子或其他金属激活离子而得，在可见光(例如LED或节能灯灯光)结合紫外线照射下，面釉层中转光剂Dy3+、Eu2+或Tb3+晶格能量发生由激发态到基态的电子跃迁并放出相应波长的光，激发出峰值在520nm左右或叠加后在520nm左右的宽发射谱，实现光的转换，透光后的透光颜色为绿色。透光后的透光颜色为绿色，是指光经过陶瓷薄板后会变成绿色的光。
较佳地，所述超白半透光坯体的白度大于70度，所述面釉层的白度大于75度，所述超白半透光陶瓷薄板的透光率大于20％。
较佳地，所述超白半透光坯体的原料配方为：按重量计，超白球土：10～25，白度不低于85；超白砂：20～35，白度不低于90；高白钾砂10～35，白度不低于70；高白钠石粒20～35，白度不低于60；石英：2～20，白度不低于90；滑石粉：0～10，白度不低于90；膨润土1～7，白度不低于70；坯体增强剂1～6。未加入转光剂时超白半透光坯体透光后的颜色为浅黄橙色。
较佳地，所述无机转光剂在所述面釉层中的含量为0.1～3wt％。
较佳地，所述面釉层的原料配方为：钾长石30～55，钠长石10～25，高岭土4～15，煅烧高岭土10～35，石英10～40，滑石粉：0～8，无机转光剂0.1～3，钛白粉0.1～2，纳米石英0.5～6。
较佳地，所述超白半透光陶瓷薄板还包括喷墨装饰层。
另一方面，本发明提供一种超白半透光陶瓷薄板的制备方法，其包括以下步骤：
(1)制备超白半透光坯体；
(2)在所得超白半透光坯上施面釉，所述面釉中含有所述无机转光剂；
(3)将所得施加面釉的超白半透光坯烧成，得到所述超白半透光陶瓷薄板。
较佳地，步骤(1)包括：按超白半透光坯体配方将原料进行混合，湿法球磨，造粒，压制成坯，干燥，得到超白半透光坯体。
较佳地，步骤(2)中，所述面釉的球磨细度为325目筛余0.5～1.0，比重为1.78～1.85，流速为30～40秒/伏特杯；施釉量为600～700g/m2。
较佳地，在施面釉后，还进行烘干、以及采用喷墨渗透工艺打印，待渗透墨水渗透一定深度后再烧成。
根据本发明，超白半透光陶瓷薄板透光后的颜色为绿色，使得超白半透光陶瓷薄板透光后的颜色更加丰富。
附图说明
图1为本发明一实施方式的超白半透光陶瓷薄板的截面示意图。
图2为未加入转光剂时，陶瓷薄板的透光颜色(浅黄橙色)。
图3为加入转光剂后陶瓷薄板透光后颜色(绿色)。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图和下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
在此公开一种超白半透光陶瓷薄板。“超白”是指超高的白度，例如白度大于70度。“半透光”或“透光”是指具有一定的透光率，例如透光率在20％～45％之间。
本发明一实施方式的超白半透光陶瓷薄板包括：超白半透光坯体、和形成于所述超白半透光坯体上的面釉层。
超白半透光坯体的白度优选为大于70度。超白半透光坯体可以由超白的陶瓷坯体原料制得。另外，超白半透光坯体中还可以含有坯体增强剂以增强坯体强度。
一个示例中，超白半透光坯体的原料配方为：按重量计，超白球土：10～25，白度不低于85；超白砂：20～35，白度不低于90；高白钾砂10～35，白度不低于70；高白钠石粒20～35，白度不低于60；石英：2～20，白度不低于90；滑石粉：0～10，白度不低于90；膨润土1～7，白度不低于70；坯体增强剂1～6。未加入转光剂时超白半透光坯体透光后的颜色为浅黄橙色，如图2。
一个示例中，超白半透光坯体的化学成分为：SiO2 66.3～73.9％、Al2O3 15.9～19.7％、Fe2O3 0.01～0.25％、TiO2 0.01～0.10％、CaO 0.4～1.0％、MgO 0.4～1.0％、K2O3.1～4.5％、Na2O 2.2～3.5％，烧失2.5～4.8％。在一更优选的示例中，超白半透光坯体的化学成分为：SiO2 70.03％、Al2O3 18.61％、Fe2O3 0.13％、TiO2 0.04％、CaO 0.77％、MgO0.61％、K2O 3.63％、Na2O 2.71％，烧失3.39％。
面釉层中含有无机转光剂。无机转光剂主要是以金属氧化物作为基质，通过掺入稀土发光离子或其他金属激活离子，制备而成的一种光转换材料。
本发明一实施方式中，无机转光剂是在270～350nm光照射下能发绿光的转光剂。该270～350nm光例如为可见光(例如LED或节能灯灯光)与紫外光的结合。
作为示例，无机转光剂可选自Y1-xBO3:xDy3+yBi3+，其中0＜x＜1，0.01≤y≤0.06；Ca5(PO4)2SiO4:Eu2+；Li2Ca2Si2O7:Eu2+；Ca15(PO4)2(SiO4)6:Eu2+；Ba2SiO4:Eu2+；Ba2Al2O4:Eu2+；SrAl2O4:Eu2+；NaCaPO4:Tb3+中的至少一种。无机转光剂中，掺杂离子的掺杂量可根据需要调节，例如，Y1-xBO3:xDy3+yBi3+中，Dy3+:Y:Bi3+摩尔比可为(0.02～0.1)：(0.9～0.98)：(0.01～0.06)。Ca5(PO4)2SiO4:Eu2+中，Eu3+的掺杂量可为0.01～0.20。Li2Ca2Si2O7:Eu2+中，Eu3+的掺杂量可为0.02～0.10。Ca15(PO4)2(SiO4)6:Eu2+中，Eu2+的掺杂量可为0.02～0.20。Ba2SiO4:Eu2+中，Eu3+的掺杂量可为0.02～0.10。Ba2Al2O4:Eu2+中，Eu3+的掺杂量可为0.01～0.10。SrAl2O4:Eu2+中，Eu3+的掺杂量可为0.01～0.10。NaCaPO4:Tb3+中，Tb3+的掺杂量可为0.01～0.20。
面釉层中，无机转光剂的含量可为0.1～3wt％。在该范围内，可以使得超白半透光陶瓷薄板转光率达到理想水平，当无机转光剂超过3wt％，其转光率不再继续增加，反而因转光剂的加入量的增加而减少，因此无机转光剂的含量为0.1～3wt％。超白半透光陶瓷薄板转光率随0.1～3wt％内的转光剂含量的提高而提升。
面釉层优选为具有高白度，例如白度大于75度。一个示例中，面釉层的原料配方为：钾长石30～55，钠长石10～25，高岭土4～15，煅烧高岭土10～35，石英10～40，滑石粉：0～8，无机转光剂0.1～3，钛白粉0.1～2，纳米石英0.5～6，将无机转光剂用在面釉层中保证了砖坯任意一点都能转光，若用在墨水中打印出来，则只有在有墨水的位置能转光，且目前尚未发明出此墨水。若转光剂用在坯体中，也能任意一点都转光，但此时转光剂用量比用在面釉层中的用量大，综合考虑，将无机转光剂用在面釉层中。
一个示例中，面釉层的化学成分为：SiO2 66.6～71.8％、Al2O3 16.5～19.5％、Fe2O3 0.01～0.25％、TiO2 0.3～1.0％、CaO 0.01～1.5％、MgO 1.0～3.0％、K2O 3.5～5.5％、Na2O 2.0～3.8％，烧失1.2～3.5％，Y2O3 0.01～0.1％，Dy2O3 0.01～0.1％，Bi2O0.01～0.1％。在一更优选的示例中，面釉层的化学成分为：SiO2 69.2％、Al2O3 17.5％、Fe2O3 0.1％、TiO2 0.65％、CaO 0.75％、MgO 2.26％、K2O 4.33％、Na2O 3.01％，烧失1.89％，Y2O30.06％，Dy2O30.02％，Bi2O 0.02％。
本发明一实施方式中，超白半透光陶瓷薄板的透光率大于20％。
另外，如图1所示，超白半透光陶瓷薄板还可以具有喷墨装饰层。该喷墨装饰层可由喷墨渗透墨水渗入面釉层和/或坯体中而形成。喷墨装饰层与超白半透光陶瓷薄板发出的透光颜色(绿色)相互配合，产生更丰富的视觉效果。
在此还公开一种超白半透光陶瓷薄板的制备方法。
制备超白半透光坯体。超白半透光坯体可按常规制坯方法制备，例如，按比例将原料进行混合，湿法球磨，对球磨后的原料进行过筛除铁、喷雾干燥处理，得到半透光陶瓷薄板坯料，压制成坯，经干燥窑烘干。例如，烘干至水分为0.05～0.25％。
制备面釉。面釉可按常规制釉方法制备，例如按比例将原料进行混合，湿法球磨。球磨细度可为325目筛余0.5～1.0％。面釉的比重可为1.78～1.85。面釉的流速可为30～40秒/伏特杯。这里，“秒/伏特杯”是指将流速杯装满面釉，打开流速杯下面小孔，面釉从开始到流尽后的时间统计，将其记为面釉的流速。
面釉中的无机转光剂可按照现有方法制备。
将面釉施加于超白半透光坯体上。施釉方式例如为淋釉等。施釉量可为600～700g/m2。施釉后，可进行烘干，使施加面釉的超白半透光坯水分控制在1.0％以下。
可选的实施方式中，施面釉后，将制得的施加面釉的超白半透光坯采用喷墨渗透工艺打印。待渗透墨水渗透一定深度后(例如等待3～15分钟后)入窑烧成，得到超白半透光陶瓷薄板半成品。
将超白半透光陶瓷薄板半成品经抛光、磨边、打蜡包装后得到超白半透光陶瓷薄板成品。
超白半透光陶瓷薄板成品的厚度可根据需要选择，优选为6mm以下。一个示例中，超白半透光陶瓷薄板的规格为(800～1600)mm×(1600～3200)mm×(5.0～6.0)mm。
制得的超白半透光陶瓷薄板具有超高白度，有一定透光度，透光后的透光颜色为绿色。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
1：半透光陶瓷薄板坯体的制备：半透光坯体的配方为：按重量份计，超白球土(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：20，白度不低于85；超白砂(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：25，白度不低于90；高白钾砂(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：20，白度不低于70；高白钠石粒(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：26，白度不低于60；石英(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：5，白度不低于90；滑石粉(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：2，白度不低于90；膨润土(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：2，白度不低于70；坯体增强剂(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：4。按比例将原料进行混合，湿法球磨，对球磨后的原料进行过筛除铁、喷雾干燥处理，得到半透光陶瓷薄板坯料，压制成坯，经干燥窑烘干。
2：半透光陶瓷薄板面釉的制备
半透光陶瓷薄板面釉的配方为：钾长石(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)40，钠长石(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)15，高岭土(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)8，煅烧高岭土(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)15，石英(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)25，滑石粉(购自佛山市三晶石陶瓷釉料有限公司)：3，无机转光剂0.3，钛白粉(购自上海美高色料有限公司)0.5，纳米石英(购自上海美高色料有限公司)3。按比例将原料进行混合，湿法球磨，球磨细度325目筛余0.5～1.0％，比重1.80，流速35秒/伏特杯，制得到半透光陶瓷薄板面釉。
3：无机转光剂主要是以金属氧化物作为基质，通过掺入稀土发光离子或其他金属激活离子，制备而成的一种光转换材料。为得到稳定的转光效果，无机转光剂以镝Dy3+为中心发光离子，掺杂铋(Bi+)制得Y1-xBO3:xDy3+yBi3+无机化合物转光剂。其中Dy3+:Y:Bi3+摩尔比为0.08:0.92:0.06。该无机转光剂由陕西科技大学提供，具体通过如下方法制备：称取试剂Y2O3(99.9％)，H3BO3(A.R)，Bi2O(A.R)，Dy2O3(99.9％)，按配比Y1-xBO3:xDy3+(x＝0.01～0.1)，Y1-x-yBO3:xDy3+，yBi3+(x＝0.02，y＝0.01～0.06)充分混合、研磨均匀。将研磨好的原料放在刚玉舟中，在900℃中烧结8小时，放置冷却后得到样品。
4：将步骤2制得的面釉淋在步骤1制得的坯体上。重量645g/m2，再次烘干，施加面釉的超白半透光坯水分控制在1.0以下。
5：将步骤4制得的施加面釉的超白半透光坯采用喷墨渗透工艺打印。等待3～15分钟即渗透墨水渗透一定深度时后入窑烧成，得到超白半透光陶瓷薄板半成品。
6：将超白半透光陶瓷薄板半成品经抛光、磨边、打蜡包装后即可得到超白半透光陶瓷薄板成品。通过白度仪测试建材白度，通过BT—1型玻璃透光率测定仪(无锡建筑材料仪器机械厂生产)测试透光率，可知，其坯体白度71度，面釉白度76度，透光率24％。
7：将制得的超白半透光陶瓷薄板成品在LED或节能灯灯光结合紫外线照射下，面釉层中的Dy3+晶格能量发生由激发态到基态的电子跃迁并放出相应波长的光，4F9/2→6H15/2电子跃迁和4F9/2→6H13/22电子跃迁，激发出两个峰值在480nm左右(蓝色)和580nm(黄色)左右的宽发射谱，光谱叠加后呈绿色，实现光的转换，透光后的透光颜色为绿色，如图3。
实施例2
1：半透光陶瓷薄板坯体的制备：半透光坯体的配方为：超白球土：16，白度不低于85；超白砂：30，白度不低于90；高白钾砂17，白度不低于70；高白钠石粒22，白度不低于60；石英：8，白度不低于90；滑石粉：2，白度不低于90；膨润土2，白度不低于70；坯体增强剂4。按比例将原料进行混合，湿法球磨，对球磨后的原料进行过筛除铁、喷雾干燥处理，得到半透光陶瓷薄板坯料，压制成坯，经干燥窑烘干。
2：半透光陶瓷薄板面釉的制备
半透光陶瓷薄板面釉的配方为：钾长石35，钠长石15，高岭土8，煅烧高岭土20，石英25，滑石粉：3，无机转光剂0.3，钛白粉0.5，纳米石英3。按比例将原料进行混合，湿法球磨，球磨细度325目筛余0.5～1.0％，比重1.80，流速35秒/伏特杯，制得到半透光陶瓷薄板面釉。
3：无机转光剂主要是以金属氧化物作为基质，通过掺入稀土发光离子或其他金属激活离子，制备而成的一种光转换材料。为得到稳定的转光效果，无机转光剂以镝Dy3+为中心发光离子，掺杂铋(Bi+)制得Y1-xBO3:xDy3+yBi3+无机化合物转光剂。其中Dy3+:Y:Bi3+摩尔比为0.08:0.92:0.06。该无机转光剂与实施例1一样由陕西科技大学提供。
4：将步骤2制得的面釉淋在步骤1制得的坯体上。重量645g/m2，再次烘干，施加面釉的超白半透光坯水分控制在1.0以下。
5：将步骤4制得的施加面釉的超白半透光坯采用喷墨渗透工艺打印。等待3～15分钟即渗透墨水渗透一定深度时后入窑烧成，得到超白半透光陶瓷薄板半成品。
6：将超白半透光陶瓷薄板半成品经抛光、磨边、打蜡包装后即可得到超白半透光陶瓷薄板成品。其坯体白度73度，面釉白度78度，透光率22％。
7：将制得的超白半透光陶瓷薄板成品在LED或节能灯灯光结合紫外线照射下，面釉层中的Dy3+晶格能量发生由激发态到基态的电子跃迁并放出相应波长的光，4F9/2→6H15/2电子跃迁和4F9/2→6H13/22电子跃迁，激发出两个峰值在480nm左右(蓝色)和580nm(黄色)左右的宽发射谱，光谱叠加后呈绿色，实现光的转换，透光后的透光颜色为绿色。

Claims (7)

1.一种超白半透光陶瓷薄板，其特征在于，包括：超白半透光坯体、和形成于所述超白半透光坯体上的面釉层，所述面釉层中含有无机转光剂，所述无机转光剂在270～350nm光照射下能发绿光；
所述无机转光剂选自Y1-xBO3:xDy3+yBi3+，其中0＜x＜1，0.01≤y≤0.06；Ca5（PO4）2SiO4:Eu2+ ；Li2Ca2Si2O7: Eu2+；Ca15（PO4）2（SiO4）6: Eu2+；Ba2SiO4: Eu2+；Ba2Al2O4: Eu2+；SrAl2O4:Eu2+；NaCaPO4:Tb3+中的至少一种；
所述超白半透光陶瓷薄板的透光率大于20%；
所述无机转光剂在所述面釉层中的含量为0.1～3wt%；
所述面釉层的原料配方为：钾长石30～55，钠长石10～25，高岭土 4～15，煅烧高岭土10～35，石英10～40，滑石粉：0～8，无机转光剂0.1～3，钛白粉0.1～2，纳米石英0.5～6。
2.根据权利要求1所述的超白半透光陶瓷薄板，其特征在于，所述超白半透光坯体的白度大于70度，所述面釉层的白度大于75度。
3.根据权利要求1所述的超白半透光陶瓷薄板，其特征在于，所述超白半透光坯体的原料配方为：按重量计，超白球土：10～25，白度不低于85；超白砂：20～35，白度不低于90；高白钾砂10～35，白度不低于70；高白钠石粒20～35，白度不低于60；石英：2～20，白度不低于90；滑石粉：0～10，白度不低于90；膨润土1～7，白度不低于70；坯体增强剂1～6。
4.根据权利要求1所述的超白半透光陶瓷薄板，其特征在于，所述超白半透光陶瓷薄板还包括喷墨装饰层。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的超白半透光陶瓷薄板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备超白半透光坯体；
（2）在所得超白半透光坯上施面釉，所述面釉中含有所述无机转光剂；
（3）将施加面釉的超白半透光坯烧成，得到所述超白半透光陶瓷薄板。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述面釉的球磨细度为325目筛余0.5～1.0%，比重为1.78～1.85，流速为30～40秒/伏特杯；施釉量为600～700g/m2。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，在施面釉后，还进行烘干、以及采用喷墨渗透工艺打印，待渗透墨水渗透一定深度后再烧成。
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