CN110683767B - 一种高性能耐磨釉料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，尤其涉及一种高性能耐磨釉料及其制备方法，所述高性能耐磨釉料，按照原料重量百分比，其原料由生釉料粉65‑75％和熔块粉25‑35％组成；按照重量百分比，所述生釉料粉包括以下原料：钠长石30‑40％，烧滑石12‑16％，高岭土4％‑10％，方解石10‑15％，氧化锌2‑8％，硅灰石10‑15％，刚玉10‑20％和碳酸钡2‑8％。本发明的目的在于提出一种高性能耐磨釉料及其制备方法，通过该釉料制得的抛釉砖平整度满足生产工艺要求的同时，解决了釉层透明度和耐磨性能的矛盾，制成的抛釉砖耐磨度有极大提升，平整度高，发色好。

Description

一种高性能耐磨釉料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，尤其涉及一种高性能耐磨釉料及其制备方法。

背景技术

陶瓷抛釉砖集结了瓷质釉面砖和抛光砖的优点,不但图案形象丰富,而且表面光滑亮丽,其面世初期，凭借产品花色图案丰富和纹理层次清晰深受消费者欢迎。但随着时间的推移，抛釉砖的一些弊端也逐渐凸显，其中最为突出的则是产品耐磨度低，导致表面易磨花。抛釉砖釉料耐磨性是困恼业界的一个较大难题。在使用抛釉砖作为地面装饰材料时，对釉料的耐磨性能具有较高要求，耐磨性能低的釉料制备出来的抛釉砖很容易磨花，耐磨度不佳的产品使用时间长了，光泽度下降非常明显，表面暗淡无光，严重影响美观。目前，市面上抛釉类产品抛光后表面硬度在莫氏硬度4以下，耐磨性等级普遍在3级750转，耐磨性很难满足消费者的要求。制备高透明、耐磨、防污的高性能耐磨抛釉砖产品一直是行业不可逾越的技术瓶颈。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种高性能耐磨釉料，通过该釉料制得的抛釉砖平整度满足生产工艺要求的同时，解决了釉层透明度和耐磨性能的矛盾，制成的抛釉砖耐磨度有极大提升，平整度高，发色好。

本发明的另一目的在于提出上述高性能耐磨釉料的制备方法，制备获得的釉料膨胀系数与坯体匹配度高，应用于抛釉砖生产中，其作为面釉布施，高温烧结后平整度符合陶瓷墙地砖国家标准，可以不用调整砖的生产工艺，实现高效匹配生产系统。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高性能耐磨釉料，按照原料重量百分比，其原料由生釉料粉65-75％和熔块粉25-35％组成；

按照原料重量百分比，所述生釉料粉包括以下原料：钠长石30-40％，烧滑石12-16％，高岭土4％-10％，方解石10-15％，氧化锌2-8％，硅灰石10-15％，刚玉10-20％和碳酸钡2-8％。

更进一步的说明，所述熔块粉的原料包括高岭土和烧滑石，按照总原料的重量百分比计算，其中所述高岭土的添加量为40-50％，所述烧滑石的添加量为20-30％。

更进一步的说明，按照原料重量百分比，所述熔块粉包括以下原料组分：高岭土40-48％，烧滑石20-30％，石英粉10-15％，氧化锌2-5％，硅灰石5-10％，钠长石1-4％和刚玉1-4％。

更进一步的说明，所述熔块粉的太阳光直接透射比为13％～16％，莫氏硬度为5～6级，耐磨度6000转大于等于4级。

更进一步的说明，按照重量百分比，所述生釉料粉的化学组成为40-45％SiO₂，18-22％Al₂O₃,0.1-1％Fe₂O₃，0.05-0.1％TiO₂,10-12％CaO，3-6％MgO，0-1％K₂O，3-5％Na₂O,5-8％ZnO，4-6％BaO和3-6％IL。

更进一步的说明，按照重量百分比，所述熔块粉的化学组成为55-60％SiO₂，18-22％Al₂O₃,0.1-1％Fe₂O₃，0.05-0.1％TiO₂,2-3.5％CaO，8-10％MgO，1-3％K₂O，0-1％Na₂O,1-3％ZnO和3-6％IL。

本发明还提出一种高性能耐磨釉料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)熔块粉的制备：按重量百分比，取高岭土40-48％，烧滑石20-30％，石英粉10-15％，氧化锌2-5％，硅灰石5-10％，钠长石1-4％和刚玉1-4％来制备熔块粉，在熔融温度为1400-1600℃下保温20-40min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

(2)生釉料粉的准备：按重量百分比，取钠长石30-40％，烧滑石12-16％，高岭土4-10％，方解石10-15％，氧化锌2-8％，硅灰石10-15％，刚玉10-20％和碳酸钡2-8％，混合均匀后备用；

(3)按重量百分比，取上述步骤制备的生釉料粉65-75％和熔块粉25-35％，加水球磨8～10h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数0.8～1.2％，然后陈腐48h以上，制得高性能耐磨釉料。

进一步的说明，一种高性能耐磨釉料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)熔块粉的制备：按重量百分比，取高岭土48％，烧滑石28％，石英粉11％，氧化锌2％，硅灰石7％，钠长石2％和刚玉2％来制备熔块粉，在熔融温度为1520℃下保温30min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

(2)生釉料粉的准备：按重量百分比，取钠长石35％，烧滑石15％，高岭土6％，方解石12％，氧化锌6％，硅灰石10％，刚玉10％和碳酸钡6％，混合均匀后备用；

(3)按重量百分比，取上述步骤制备的生釉料粉65％和熔块粉35％，加水球磨8h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数1％，然后陈腐49h，制得高性能耐磨釉料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、通过在生釉料粉中添加高硬度刚玉粉，有效提高了配方体系的硬度及耐磨性，通过该釉料制得的抛釉砖平整度满足生产工艺要求的同时，解决了釉层透明度和耐磨性能的矛盾。

2、通过在釉料中添加一种高硬度耐磨熔块来提高其耐磨性能，熔块中高岭土、烧滑石分别作为堇青石晶体结构中硅、铝、镁元素的提供者，配合生釉料粉中提供高钙，镁离子成分的烧滑石、方解石溶剂，熔块在高温条件下充分熔融成Si-Al-Mg-Ca熔融玻璃体，在生产窑炉烧成工艺条件(1200°)下可以充分析晶为堇青石质透明晶体，具有透明、高硬度等特性。

3、本发明的高性能耐磨釉料配方膨胀系数与坯体匹配度高，通过该釉料制得的抛釉砖硬度提高，莫氏硬度可达5级；耐磨度提高，耐磨度可达4级(6000转)，有效降低瓷砖表面刮花的可能性；干法静摩擦系数可达0.62，湿法静摩擦系数可达0.55。使用本发明熔块的配方，熔块在熔融玻化时为致密玻璃体，冷却后釉面毛孔少，防污性能佳，防污等级可达5级。高温烧结后平整度符合陶瓷墙地砖国家标准，可以不用调整生产工艺，从而实现高效匹配生产系统。

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。

一种高性能耐磨釉料，按照原料重量百分比，其原料由生釉料粉65-75％和熔块粉25-35％组成；

按照重量百分比，所述生釉料粉包括以下原料：钠长石30-40％，烧滑石12-16％，高岭土4％-10％，方解石10-15％，氧化锌2-8％，硅灰石10-15％，刚玉10-20％和碳酸钡2-8％。

本发明通过在生釉料粉中添加高硬度刚玉粉提高配方体系的硬度及耐磨性，其中，刚玉限定比例在10-20％范围，比例过高需要大量的助熔剂氧化锌，成本高，若超过20％用量对配方体系的硬度和耐磨度提升几乎没有影响，过低对硬度和耐磨度的提升影响较小。通过该釉料制得的抛釉砖平整度满足生产工艺要求的同时，解决了釉层透明度和耐磨性能的矛盾。

更进一步的说明，所述熔块粉的原料包括高岭土和烧滑石，按照总原料的重量百分比计算，其中所述高岭土的添加量为40-48％，所述烧滑石的添加量为20-30％。熔块中高岭土、烧滑石分别作为堇青石晶体结构中硅、铝、镁元素的提供者，同时配合生釉料粉中提供高钙，镁离子成分的烧滑石、方解石溶剂，熔块在高温条件下充分熔融成Si-Al-Mg-Ca熔融玻璃体，在生产窑炉烧成工艺条件(1200°)下可以充分析晶为堇青石质透明晶体，这种晶体有透明，高硬度等特性，抛光后可明显增加釉料的耐磨性，熔融烧结后釉料透明度高，发色好。

更进一步的说明，按照重量百分比，所述熔块粉包括以下原料组分：高岭土40-48％，烧滑石20-30％，石英粉10-15％，氧化锌2-5％，硅灰石5-10％，钠长石1-4％和刚玉1-4％。

更进一步的说明，所述熔块粉的太阳光直接透射比为13％～16％，莫氏硬度为5～6级，耐磨度6000转大于等于4级。

通过在釉料中添加一种高透明度、高硬度耐磨熔块来提高其透明度和耐磨性能，烧成后析晶为柱状、透明堇青石高硬度透明晶体提升釉料耐磨，进一步的说明，除了高岭土与烧滑石的堇青石高硬度透明晶体作用之外，本发明还通过熔块中的硅灰石和氧化锌协同降低烧成温度，且烧成后毛孔极少，烧结后膨胀系数小，熔块中增加刚玉作为骨料，调节熔块熔融粘度，提高熔块质量及釉面质量，使得制成的抛釉砖耐磨度有极大提升，平整度高，发色好。进一步的说明，本发明通过限定熔块粉中烧滑石、氧化锌、硅灰石和刚玉的比例，制得高透明度、高硬度耐磨熔块，熔块粉的太阳光直接透射比可达到13％～16％，莫氏硬度达到5～6级，耐磨度≥4级(6000转)，而现有常规配方制得的熔块即使能够达到高硬度和高耐磨度，亦无法达到本发明中熔块的高透明度。通过该熔块制得的釉料能够同时达到高透明度、高硬度和高耐磨度的性能效果。

性能测试：

1、莫氏硬度测定：将抛釉砖试样平稳的放在坚硬的支撑物上，饰面朝上。从小到大选用不同莫氏值的标准矿石划试样表面，用矿石新刃口施力均匀垂直地对试样表面进行刻划，注意施力要适度，标准矿石的刃口不应因施力过大破碎而形成双线状或多线状刻划痕迹。以刚好能产生明显划痕的最低硬度值做为检验结果，以试样所有测试值中的最低值最为试验结果。

2、耐磨度测定：使用GB/T3810.7-2016《陶瓷砖试验方法第7部分：有釉砖表面耐磨性的测定》中的测试方法对制品釉面的耐磨性能进行测试，通过在釉面上放置研磨介质并旋转，对已磨损的试样与未磨损的试样的观察对比，以评价陶瓷砖耐磨性。

3、静摩擦系数测定：使用GB/T4100－2015陶瓷砖标准附录M《有釉陶瓷地砖和无釉陶瓷地砖表面的静摩擦系数测定方法》，采用拉动滑块方法测定陶瓷砖表面的干法静摩擦系数以及湿法静摩擦系数。

4、防污等级测定：测试瓷砖耐污染性的污染剂包含膏状污染剂、可发生氧化反应的污染剂、能生成薄膜的污染剂、橄榄油等多种，按清洗的难易度将耐污染性分为1-5级，等级越高表示防污性越好。

5、太阳光直接透射比测定：使用GB/T2680-94建筑玻璃太阳光直接透射比的测定方法进行测定。

实施例1-8：

一种耐磨抛釉砖，按以下步骤制备：

(1)按照重量百分比，按表2熔块粉的矿物组成进行熔块粉制备，在熔融温度为1520℃下保温30min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

(2)按照重量百分比，按表1高性能耐磨釉料的原料组成，以及表2生釉料粉的矿物组成，称取备用；

(3)将上述原料加水球磨9h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数1.2％，然后陈腐49h，制得高性能耐磨釉料。

(4)将现有抛釉砖的生产工艺中的面釉替换为上述高性能耐磨釉料进行淋面釉，烘干并入窑炉烧成后，抛磨制得耐磨抛釉砖。

表1-高性能耐磨釉料原料结构组成

表2-高性能耐磨釉料矿物组成

对比例1

选择实施例1进行比较。

在本对比例中，熔块粉的矿物组成中的硅灰石替换成硼酸，其余组分和实施例1一致，并按照实施例1的制备方法制得抛釉砖。

对比例2

选择实施例2进行比较。

在本对比例中，熔块粉的矿物组成中的氧化锌替换成碳酸锂，其余组分和实施例2一致，并按照实施例2的制备方法制得抛釉砖。

将上述实施例1-8以及对比例1、对比例2进行上述1-4的性能测试，制得表3。

对比例3

选择实施例3进行比较。

在本对比例中，按照重量百分比，原料由生釉料粉69％和熔块粉31％组成；

按照重量百分比计算，所述生釉料粉包括以下原料组分：钠长石30％，滑石14％，高岭土4％，方解石11％，氧化锌6％，硅灰石11％，刚玉20％和碳酸钡2％；

按照重量百分比计算，所述熔块粉包括以下原料组分：高岭土48％，烧滑石12％，石英粉15％，氧化锌7％，硅灰石10％，钠长石4％和刚玉4％。并按照实施例3的制备方法制得抛釉砖。

表3-实施例及对比例性能测试

由上述测试结果可知，实施例1-6制得的抛釉砖耐磨度提高，釉面光滑亮洁，有光泽质感好，透明度高，不影响抛釉砖的亮度，防污性能佳。高温烧结后平整度符合陶瓷墙地砖国家标准，可以不用调整生产工艺，从而实现高效匹配生产系统。耐磨抛釉砖莫氏硬度达到4-5级，耐磨度达到4级(6000转)，干法静摩擦系数≥0.62，湿法静摩擦系数≥0.55，防污等级达到5级，可适用于行人来往频繁的地面。

由实施例1-8可知，实施例7生釉料粉矿物组成中，刚玉重量百分比为8％，而实施例1生釉料粉矿物组成中，刚玉重量百分比为10％，由实施例1制得的抛釉砖莫氏硬度比实施例7制得的抛釉砖高，且耐磨度较高。随着生釉料粉矿物组成中刚玉重量百分比的增加，当刚玉重量百分比为20％时(实施例3)，抛釉砖莫氏硬度最高可达5级，耐磨度达≥4级(6000转)，且当刚玉比例过高时，需要大量的助溶剂氧化锌，抛釉砖制备成本将提高，因此生釉料粉矿物组成中刚玉重量百分比应在10％-20％范围内。

由实施例1-6以及对比例1-2可知，当实施例1、2中溶剂分别替换成硼酸和碳酸锂后，由于此类溶剂氧化物，始熔点温度太低，烧成过程有大量的气泡产生，同时不能满足原配方析晶条件。表面硬度不高，耐磨度无法提高。制备得到的瓷砖表面效果差，发色较差，光泽不好，透光性能差，且烧成后形成毛孔较多，平整度差，冷却后釉面毛孔较多，防污性能与实施例1、2相比较差，瓷砖整体耐磨性能降低。

由实施例1-6以及对比例3可知，熔块粉的矿物组成中烧滑石为堇青石晶体结构中镁元素提供者，高岭土为堇青石晶体结构中硅、铝元素提供者，当烧滑石占比不足时，无法在高温条件下充分熔融成Si-Al-Mg-Ca熔融玻璃体，从而在生产窑炉烧成工艺条件(1200°)下无法充分析晶为堇青石质透明晶体。导致表面硬度低，耐磨性不高。制得的砖体与市面上抛釉类产品相近，抛光后表面硬度在莫氏硬度4级以下，耐磨性等级仅达到3级1500转，耐磨性很难满足消费者的要求，且表面光泽不好，透光性能差。

实施例9

(1)熔块粉的制备：按重量百分比，取高岭土48％，烧滑石28％，石英粉11％，氧化锌2％，硅灰石7％，钠长石2％和刚玉2％来制备熔块粉，在熔融温度为1520℃下保温30min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

(2)生釉料粉的准备：按重量百分比，取钠长石35％，烧滑石15％，高岭土6％，方解石12％，氧化锌6％，硅灰石10％，刚玉10％和碳酸钡6％，混合均匀后备用；

(3)按重量百分比，取上述步骤制备的生釉料粉65％和熔块粉35％，加水球磨8h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数1％，然后陈腐49h，制得高性能耐磨釉料；

(4)将现有抛釉砖的生产工艺中的面釉替换为上述高性能耐磨釉料进行淋面釉，烘干并入窑炉烧成后，抛磨制得高透明且耐磨的抛釉砖，釉面透光度高，观察瓷砖喷墨图案清晰直观，有玻璃般通透感。

总结：本发明通过在釉料中添加一种高硬度耐磨熔块来提高其耐磨性能，熔块中高岭土、烧滑石分别作为堇青石晶体结构中硅、铝、镁元素的提供者，配合生釉料粉中提供高钙，镁离子成分的烧滑石、方解石溶剂，熔块在高温条件下充分熔融成Si-Al-Mg-Ca熔融玻璃体，在生产窑炉烧成工艺条件(1200°)下可以充分析晶为堇青石质透明晶体，具有透明，高硬度等特性。此外，通过熔块中的硅灰石和氧化锌协同降低烧成温度，且烧成后毛孔极少，烧结后膨胀系数小，砖面平整度高，且在生釉料粉中添加高硬度刚玉粉提高配方体系的硬度及耐磨性，通过该釉料制得的抛釉砖平整度满足生产工艺要求的同时，解决了釉层透明度和耐磨性能的矛盾，制成的抛釉砖耐磨度有极大提升，平整度高，发色好。

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 (5)

1.一种高性能耐磨釉料，其特征在于，按照原料重量百分比，其原料由生釉料粉65-75%和熔块粉25-35%组成；

按照重量百分比，所述生釉料粉包括以下原料：钠长石30-40%，烧滑石12-16%，高岭土4%-10%，方解石10-15%，氧化锌2-8%，硅灰石10-15%，刚玉10-20%和碳酸钡2-8%；

按照重量百分比，所述熔块粉包括以下原料组分：高岭土40-48%，烧滑石20-30%，石英粉10-15%，氧化锌2-5%，硅灰石5-10%，钠长石1-4%和刚玉1-4%。

2.根据权利要求1所述的一种高性能耐磨釉料，其特征在于，按照重量百分比，所述生釉料粉的化学组成为40-45%SiO₂，18-22%Al₂O₃，0.1-1%Fe₂O₃，0.05-0.1%TiO₂，10-12%CaO，3-6%MgO，0-1%K₂O，3-5%Na₂O，5-8%ZnO，4-6%BaO和3-6%IL。

3.根据权利要求1所述的一种高性能耐磨釉料，其特征在于，按照重量百分比，所述熔块粉的化学组成为55-60%SiO₂，18-22%Al₂O₃，0.1-1%Fe₂O₃，0.05-0.1%TiO₂，2-3.5%CaO，8-10%MgO，1-3%K₂O，0-1%Na₂O，1-3%ZnO和3-6%IL。

4.一种高性能耐磨釉料的制备方法，用于制备如权利要求2所述的高性能耐磨釉料，其特征在于，包括以下步骤：

（1）熔块粉的制备：按重量百分比，取高岭土40-48%，烧滑石20-30%，石英粉10-15%，氧化锌2-5%，硅灰石5-10%，钠长石1-4%和刚玉1-4%来制备熔块粉，在熔融温度为1400-1600℃下保温20-40min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

（2）生釉料粉的准备：按重量百分比，取钠长石30-40%，烧滑石12-16%，高岭土4-10%，方解石10-15%，氧化锌2-8%，硅灰石10-15%，刚玉10-20%和碳酸钡2-8%，混合均匀后备用；

（3）按重量百分比，取上述步骤制备的生釉料粉65-75%和熔块粉25-35%，加水球磨8～10h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数0.8～1.2%，然后陈腐48h以上，制得高性能耐磨釉料。

5.一种高性能耐磨釉料的制备方法，用于制备如权利要求2所述的高性能耐磨釉料，其特征在于，包括以下步骤：

（1）熔块粉的制备：按重量百分比，取高岭土40-48%，烧滑石20-30%，石英粉10-15%，氧化锌2-5%，硅灰石5-10%，钠长石1-4%和刚玉1-4%来制备熔块粉，在熔融温度为1520℃下保温30min后出料水冷制成熔块，并将制备的熔块打粉过筛、干燥取100目筛下物备用；

（2）生釉料粉的准备：按重量百分比，取钠长石30-40%，烧滑石12-16%，高岭土4%-10%，方解石10-15%，氧化锌2-8%，硅灰石10-15%，刚玉10-20%和碳酸钡2-8%，混合均匀后备用；

（3）按重量百分比，取上述步骤制备的生釉料粉65-75%和熔块粉25-35%，加水球磨8～10h得到釉浆，控制细度325目筛余为质量分数0.8～1.2%，然后陈腐48h以上，制得高性能耐磨釉料。