CN110498675A

CN110498675A - 一种高白透光大理石瓷砖坯料及其制备方法

Info

Publication number: CN110498675A
Application number: CN201910868060.8A
Authority: CN
Inventors: 杨君之; 蒋小英; 朱联烽; 王梁
Original assignee: FOSHAN JIANYI CERAMICS Co Ltd; Qingyuan City Letter One Ceramic Co Ltd
Current assignee: FOSHAN JIANYI CERAMICS Co Ltd; Qingyuan City Letter One Ceramic Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-11-26
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: CN110498675B

Abstract

本发明公开了一种高白透光大理石瓷砖坯料，所述坯料基本原料包括以下成分：石英25～40wt％、钾长石5～10wt％、钠长石5～10wt％、熔块25～45wt％和塑性粘土10～20wt％。该发明制备的高白透光大理石瓷砖坯料具有成型性好、干坯强度高、坯釉适应性强等优点，可用于生产透光通体大理石瓷砖；且本发明制备的透光坯料具有很高的白度，对色料发色影响较小；坯体400℃的体膨胀系数在215～220×10^‑7范围内，坯体与釉料适应性佳。同时，本发明还公开一种所述高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法。

Description

一种高白透光大理石瓷砖坯料及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种高白透光大理石瓷砖坯料及其制备方法。

背景技术

大规格透光石材是一种优良的室内装饰材料，将半透明的天然石材减薄到4～6mm，甚至是2mm的超薄石板材，当灯光从透光石材内部透出时，可以充分表达出石材的自然美感，极具艺术欣赏价值。由于天然石材价格高昂，市场上也出现了价格相对低廉的人造石。人造石材选用半透明的石材粉、树脂、颜料经模具合成。但人造石材容易黄变、划伤、老化，不易长久使用。基于上述背景，具有透光特性的大理石瓷砖具有一定的市场潜力。

传统的陶瓷砖坯体不透光，一方面由它其使用杂质含量(尤其是铁)高的原矿料，导致烧成坯体着色。另一方面，为了保证生坯的强度、和扛高温形变能力，坯体原料中使用了含量不低于25％的泥料，这些泥料一般是铝含量较高的黑泥或高岭土，烧成生成的晶相主要是针状莫来石晶体，对入射光的散射十分显著，导致光损耗。

借鉴日用陶瓷领域高硅质瓷的生产方法，有文献报道增加陶瓷坯体透光的途径之一是减少陶瓷中的氧化铝含量、提高石英的比例、提高原料的纯度。同时采用熔块作为主要熔剂，可以在高温时形成较为均一的液相，冷却后形成纯度较高的玻璃相，避免入射光因为玻璃相的折射率不同而产生较大损耗。专利CN 104478419 A公开了一种高白透光陶瓷砖制备方法，使用天然石英和熔融石英作为主体，添加熔块作为熔剂，用高塑性膨润土作为粘结剂来进行半干压成型，但石英颗粒在高温熔融过程中很难被液相溶解，超过50％石英料的加入使得较多石英在液相中不被溶解，从而生成方石英，相变产生的体积变化容易导致坯体炸裂，熔融石英的加入更加剧了这种现象。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种高白透光大理石瓷砖坯料。该高白透光大理石瓷砖坯料成型性好，坯体强度高，烧制品具有优良的坯釉适应性，白度在70度左右，同时具备较好的透光性能。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种高白透光大理石瓷砖坯料，所述坯料基本原料包括以下成分：石英25～40wt％、钾长石5～10wt％、钠长石5～10wt％、熔块25～45wt％和塑性粘土10～20wt％。

本发明的各种原料所起的作用：石英和塑性粘土是坯料中的骨架材料，使得坯体在辊道窑高温烧成过程中具有良好的抵抗变形的能力，保证坯体不会弯曲变形，而且使坯体具有高熔点和高白度及透光性；同时粘土可以吸收部分石英生成莫来石相，既提高了烧制品强度，也减少了游离石英相的含量，避免石英晶相转变导致过大的体积膨胀；采用低Fe₂O₃含量的塑性粘土，避免较多铁元素杂质的引入导致坯体白度，尤其是透光性能的急剧下降，同时塑性粘土的添加量较少，针状莫来石相的生成也会大幅减少，晶体对入射光的散射降低。钾、钠长石和熔块是助熔剂，保证了坯体烧成时在各阶段产生足够的液相量促进烧结反应的进行，同时冷却时也能转化成足够的玻璃相，包覆晶体表面减少晶界间的散射。

本发明的技术关键在于所用熔剂种类较多，始熔点各不相同，避免在同一温度特别是低温段产生较多的液相量，可以有足够的时间排出气体，同时在冷却过程中不会因为大量液相在同一温度相变导致坯体容易开裂。本发明通过引入大量白度高、杂质少、单独烧成有良好透光性能的原料保证烧成后坯体具备较好的透光性能，引入少量的塑性粘土保证坯料的成型性能，并且原料中既有保证坯体具有高熔点的石英、粘土，也有保证烧成时产生足够液相的长石、熔块原料，使得坯体在烧成过程中能够抵抗抗高温软化变形，并在冷却过程中不会发生分裂，适合在现有工艺下进行大规模生产。

优选地，所述坯料原料还包含三聚磷酸钠、陶瓷坯体增强剂、羧甲基纤维素钠、分散剂，所述三聚磷酸钠为坯料基本原料总和的0.4～1.5wt％，所述陶瓷坯体增强剂为坯料基本原料总和的0.3～1wt％，所述羧甲基纤维素钠为坯料基本原料总和的0.2～1wt％，所述分散剂为坯料基本原料总和的0～0.5wt％。

更优选地，所述三聚磷酸钠、陶瓷坯体增强剂、羧甲基纤维素钠和分散剂的总量不超过坯料基本原料总和的3.5％。

本申请中所使用的四种添加剂基本都含有大量有机聚合物钠盐，添加剂添加量过大会导致坯体熔点急剧降低，钠元素含量大幅提高也会降低高温液相粘度，导致坯体变形；同时有机物在800℃左右会完全烧失，产生大量气体，添加量过大会导致气体排放量大，坯体容易产生气孔缺陷或者使坯体分层。

优选地，所述坯料包含以下质量百分含量的化学组成：SiO₂ 65～75％、Al₂O₃10～20％、CaO 5～10％、MgO 0.5～1.5％、K₂O 1～1.5％和Na₂O 1～2％；且在坯料的化学组成中，Fe₂O₃<0.1％，TiO₂<0.1％。

优选地，所述的熔块包含以下质量百分含量的成分：高温熔块20～50wt％、低温熔块50～80wt％。采用高、低温熔块和钾钠长石作为熔剂，使坯体在烧成过程中在不同的温度区间能够产生足够的液相促进烧成反应的进行。

更优选地，所述低温熔块粒径范围为2～3mm，始熔点为804℃；所述高温熔块粒径范围为0.25～0.3mm，始熔点为1201℃。

原料细度越细则熔融温度越低，低温熔块始熔点较低，如果粒度太细则在800℃左右会快速熔融产生大量液相影响排气；高温熔块氧化铝含量较高，熔融温度也高，而窑炉在这一温度区间停留时间较短，高温熔块粒度小可以加速熔融，促进高温段的烧成发生进行。

同时，本发明还提供一种所述的高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法，所述方法为：将各原料加入球磨罐中进行球磨，得到球磨浆料，将球磨浆料过筛过滤掉大颗粒物，然后加热烘干，保持浆料剩余水分在5.5～7.5％范围，然后通过双辊破碎机破碎制粉，筛分出20～60目区间的坯料粉料，得到所述高白透光大理石瓷砖坯料。

优选地，所述球磨过程中的参数为：球料比为(2～3)：1，按浆料含水率30～40％加入水，水面高度为球磨罐高度的3/5～3/4，球磨时间为10～15min。

球石、原料的配比影响球磨效率；控制浆料含水率主要是满足浆料后期陈腐、输送及喷雾造粒的要求，控制水面高度是为了确保球磨过程中有足够的剩余空间，使得球磨过程能够顺利进行，球磨空间小球磨效率很低；控制球磨时间是为了控制浆料细度，这会影响喷雾造粒的颗粒粒径和烧成过程中原料的熔融温度。

优选地，所述瓷砖坯料：半干压成型的坯体强度>3Mpa，始熔点为1126～1130℃，软化点为1185～1188℃。

优选地，所述瓷砖坯料：烧制品白度>65度，400℃体膨胀系数为215～220×10^-7，入射光透过率>5％。

上述方案中，入射光透过率的测试方法为：入射光透过率检测采用VICTOR1010A数字光度计，测试时使用光照度为6×10⁴lux的白光LED灯作为光源，光度计检测器检测LED灯直射光照度为Q1，然后将透光陶瓷砖(厚度约4.8mm)放到LED灯上盖住光源，光度计在瓷砖透光区域内移动检测到最大光强Q2，则入射光透过率＝Q1/Q2×100％。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

该发明制备的高白透光大理石瓷砖坯料具有成型性好、干坯强度高、坯釉适应性强等优点，可用于生产透光通体大理石瓷砖；且本发明制备的透光坯料具有很高的白度，对色料发色影响较小；坯体400℃的体膨胀系数在215～220×10^-7范围内，坯体与釉料适应性佳。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明所述高白透光大理石瓷砖坯料的一种实施例，本实施例所述高白透光大理石瓷砖坯料所用的原料组成为：石英：37wt％；钾长石：8wt％；钠长石：6wt％；低温熔块：30wt％；高温熔块：9wt％；塑性粘土：10wt％，并添加额外的0.5wt％的坯体增强剂、0.3wt％的羧甲基纤维素钠、1wt％的三聚磷酸钠，各原料的化学成分见表1，其中，所述低温熔块粒径范围为2～3mm，始熔点为804℃；所述高温熔块粒径范围为0.25～0.3mm，始熔点为1201℃：

表1各原料的化学成分

按照上述质量百分比称取各原料加入球磨罐中，加入球石、水后进行球磨，具体球磨工艺参数见表2。球磨好的浆料通过筛网过滤掉未球碎的颗粒物，倒进塑料盘中先用微波炉加热快速除去大部分水分后再进烘箱烘干，然后通过双辊破碎机破碎干料制粉，经过振动筛筛分出20～60目区间的坯料粉料，具体粉料制备参数及粉料性能见表3、表4。

表2球磨参数及浆料性能

表3粉料制备参数

表4坯料性能参数

使用GFK系列硅酸盐化学成分快速分析仪检测所制得坯料的化学成分，坯料的具体化学组成见表5。通过电动液压机将坯料压制成坯体，将坯体烘干后测试其抗折强度，并在生产线窑炉烧成，具体坯体压制及窑炉烧成参数见表6。坯体干燥强度高，烧成收缩小，烧失量低，在窑炉中烧成容易控制尺寸；同时坯体白度高达68.8，入射光透过率为6.58％，透过光颜色偏白色，透光性能优良。坯体性能具体参数见表7。

表5坯料的化学组成

表6坯体压制及窑炉烧成参数

表7坯体性能参数

对比试验1

与实施例1的对比样1～3，配方设计思路：采用大量钠长石、配合少量钾长石作为熔剂，具体试验方案见表8。对比样1～3配方中不加熔块，逐步减少钠长石掺量增加石英和塑性粘土掺量，坯体烧成后检测熔点、入射光透过率等坯体性能的变化，对比试验1坯体烧成后的性能见表9。

表8对比试验1原料配比(wt％)

表9对比试验1坯体烧成后的性能参数

从表8、9可以看出，对比样1～3坯体烧成后熔点都偏低，坯体过烧，内部产生大量裂纹，所有对比样入射光透过率都较低，没有超过0.5％，并且透过光颜色很暗淡(透过光颜色深浅等级：微<淡<浅<暗)，除了对比样2呈黄色其他两个样品都呈红色。对比试验1说明单纯通过提高钠长石的添加量取代熔块，并不能提高坯体的透光性能，并且坯体烧成后容易产生裂纹，高温粘度较低，抵抗变形的能力很差。

对比试验2

与实施例1的对比样4～7，配方设计思路：仅用钾长石原矿和熔块做为透光生坯的熔剂，并保持高温熔块的添加量不变，逐步减少低温熔块的添加量增加钾长石的添加量，具体试验方案见表10。坯体烧成后检测熔点、入射光透过率等坯体性能的变化，具体性能参数见表11。

表10对比试验2原料配比(wt％)

表11对比试验2坯体烧成后的性能参数

由表10、11可知，从对比样4到对比样7，随着低温熔块添加量的逐渐减少，钠长石的添加量逐渐增加，坯体烧成后的入射光透过率在下降，透过光的颜色变暗，从淡绿光变成暗红光，并且坯体熔点都偏低，坯体过烧，内部产生裂纹，但坯体高温粘度有所增加，抵抗变形增强，坯体收缩减小。对比样4只是在实施例1的基础上将钠长石全部换成钾长石，透光颜色偏绿，熔点降低十分显著，同时坯体收缩严重，透光性能也不好。

对比试验3

与实施例1的对比样8～10，配方设计思路：以低温熔块作为熔剂，石英、塑性粘土作为骨架材料，看只加入熔块作为熔剂是否能提高坯体的透光性能；为防止坯体熔点太低，减少低温熔块增加石英或塑性粘土掺量，具体试验方案见表12。坯体烧成后检测熔点、入射光透过率等坯体性能的变化，具体性能参数见表13。

表12对比试验3原料配比(wt％)

表13对比试验3坯体烧成后的性能参数

由表12、13可知，对比样8～9石英和塑性粘土添加量同实施例1相差不多，只是将所有熔剂型原料都换成低温熔块，结果对比样无法烧熟，透光性能也很差，说明用低温熔块单独作为熔剂的效果很差，不能像钾、钠长石、熔块混合作用那样降低坯体烧成温度。

对比试验4

与实施例1的对比样11～14，配方设计思路：以高温熔块作为主体，逐步减少石英的添加量，同时不加低温熔块，高温熔块即是骨架材料，可以适当较少石英的掺量防止高温时坯体容易开裂；当钾钠长石共融后后也能促进高温熔块在高温时的熔融，增加液相量促进烧成反应的进行，也可以避免低温时液相量过多导致高温液相粘度低，坯体抵抗变形的能力弱。具体试验方案和坯体性能参数分别见表14、表15。

表14对比试验4原料配比(wt％)

表15对比试验4坯体烧成后的性能参数

由表14、15可知，从试验对比样11到对比样14，减少石英、钾钠长石掺量增加高温熔块掺量，坯体熔点逐渐提高，石英量的减少可以改善边角开裂的问题，说明石英在坯体中确实是导致坯体开裂的主因。对比样13熔点合适，收缩较小，透过率可以达到4.36％，透过光微带黄色，透光性能优良。

实施例2

实施例2是在实施例1的基础上进行微调，保持塑性粘土的添加量在10wt％，对熔剂、高温骨架之间进行替换，具体试验方案及坯体的性能参数分别见表16和表17。

表16实施例2系列试验原料配比

表17实施例2系列试验坯体烧成后的性能参数

对比2-1～2-4试验，石英添加量在37wt％以上才能保证坯体具有适合的熔点，这是其他原料在实施例1的配方上只能进行微调的结果，旨在说明实施例1的各项性能参数的妥协与优化结果；高温熔块减少，会导致入射光透过率下降，说明熔块对透光的作用远大于钾钠长石形成的玻璃相。对比试验2-5～2-7，随着石英量减少增加高温熔块，坯体冷却时发生风裂的部位减少，说明高温熔块对于坯体风裂起到一定的改善作用；但高温熔块并不是越多越好，对比试验4证明了高温熔块掺量太大坯体同样容易开裂。

此外应当注意的是，本申请对比实验中列举了各原料变化导致的结果，主要是说明配方可调范围较大，避免改变一些原料再调整窑炉烧成温度就避开了保护范围，因为改变配方中一些原料的添加量，坯体熔点发生变化，只要将窑炉烧成温度调节到适合坯体烧成的范围，同样可以烧出性能优良的制品，而实施例的样品烧成温度都是1230℃，烧成时间67min。

实施例3

本发明所述高白透光大理石瓷砖坯料的一种实施例，本实施例所述高白透光大理石瓷砖坯料所用的原料组成为：石英：25wt％；钾长石：10wt％；钠长石：10wt％；低温熔块：15wt％；高温熔块：20wt％；塑性粘土：20wt％，并添加额外的0.3wt％的坯体增强剂、0.3wt％的羧甲基纤维素钠、1wt％的三聚磷酸钠、0.5wt％的分散剂，其具体的制备方法及性能研究同实施例1，于此不再赘述。

实施例4

本发明所述高白透光大理石瓷砖坯料的一种实施例，本实施例所述高白透光大理石瓷砖坯料所用的原料组成为：石英：40wt％；钾长石：8wt％；钠长石：5wt％；低温熔块：27wt％；高温熔块：10wt％；塑性粘土：10wt％，并添加额外的1wt％的坯体增强剂、0.5wt％的羧甲基纤维素钠、1.5wt％的三聚磷酸钠、0.5wt％的分散剂，其具体的制备方法及性能研究同实施例1，于此不再赘述。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述坯料基本原料包括以下成分：石英25～40wt％、钾长石5～10wt％、钠长石5～10wt％、熔块25～45wt％和塑性粘土10～20wt％。

2.如权利要求1所述的高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述坯料原料还包含三聚磷酸钠、陶瓷坯体增强剂、羧甲基纤维素钠、分散剂，所述三聚磷酸钠为坯料基本原料总和的0.4～1.5wt％，所述陶瓷坯体增强剂为坯料基本原料总和的0.3～1wt％，所述羧甲基纤维素钠为坯料基本原料总和的0.2～1wt％，所述分散剂为坯料基本原料总和的0～0.5wt％。

3.如权利要求2所述的高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述三聚磷酸钠、陶瓷坯体增强剂、羧甲基纤维素钠和分散剂的总量不超过坯料基本原料总和的3.5％。

4.如权利要求1所述的高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述坯料包含以下质量百分含量的化学组成：SiO₂ 65～75％、Al₂O₃ 10～20％、CaO 5～10％、MgO 0.5～1.5％、K₂O1～1.5％和Na₂O 1～2％；且在坯料的化学组成中，Fe₂O₃<0.1％，TiO₂<0.1％。

5.如权利要求1所述的高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述的熔块包含以下质量百分含量的成分：高温熔块20～50wt％和低温熔块50～80wt％。

6.如权利要求5所述的高白透光大理石瓷砖坯料，其特征在于，所述低温熔块粒径范围为2～3mm，始熔点为804℃；所述高温熔块粒径范围为0.25～0.3mm，始熔点为1201℃。

7.一种由权利要求1～6任一项所述的高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法，其特征在于，所述方法为：将各原料加入球磨罐中进行球磨，得到球磨浆料，将球磨浆料过筛过滤掉大颗粒物，然后加热烘干，保持浆料剩余水分在5.5～7.5％范围，然后通过双辊破碎机破碎制粉，筛分出20～60目区间的坯料粉料，得到所述高白透光大理石瓷砖坯料。

8.如权利要求7所述的高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法，其特征在于，所述球磨过程中的参数为：球料比为(2～3)：1，按浆料含水率30～40％加入水，水面高度为球磨罐高度的3/5～3/4，球磨时间为10～15min。

9.如权利要求7所述的高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法，其特征在于，所述瓷砖坯料：半干压成型的坯体强度>3Mpa，始熔点为1126～1130℃，软化点为1185～1188℃。

10.如权利要求7所述的高白透光大理石瓷砖坯料的制备方法，其特征在于，所述瓷砖坯料：烧制品白度>65度，400℃体膨胀系数为215～220×10^-7，入射光透过率>5％。