CN110698176A - 一种环保、低收缩的陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保、低收缩的陶瓷及其制备方法。所述陶瓷坯体的原料包括基础原料和碳化硅，所述碳化硅为所述基础原料的质量的0.005%～0.01%。本发明通过添加少量的碳化硅发泡剂，在不影响坯体强度的下，减少坯体的烧成收缩。

Description

一种环保、低收缩的陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及低收缩的陶瓷及其制备方法，属于陶瓷砖生产制造技术领域。
背景技术
陶瓷墙地砖坯体所使用的原料包括黏土类、长石类和石英类原料，原料经过一定的配比球磨、造粒、压机压制，在辊道窑高温烧成可制得低吸水率和高强度的陶瓷。为了响应环保的号召，在配方中添加高废渣量，降低废渣对环境的影响和废渣循环利用，以及废渣属于类似长石低温材料，通过替代部分长石类原料，降低生产成本。但当添加过多时，坯体收缩大，不利于坯体尺码和砖型的控制，以及后期的加工，因此往往通过增大模具，来增加坯体尺码，那么每块压制的坯体就需要更多的粉料，而购买模具和粉料的增加将会增加成本。因此减少坯体的收缩一方面有利于坯体的尺码和砖型的控制，另一方面降低成本。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种使用高废渣量，降低生产成本，同时在不影响坯体强度的下，减少坯体的烧成收缩的陶瓷坯体及陶瓷砖。
第一方面，本发明提供一种陶瓷坯体，所述陶瓷坯体的原料包括基础原料和碳化硅，所述碳化硅为所述基础原料的质量的0.005％～0.01％。
本发明添加少量的碳化硅发泡剂，在不影响坯体强度的情况下，减少坯体的烧成收缩。
较佳地，所述基础原料包括：按质量百分比计，陶瓷废渣0～20％。本发明通过使用高废渣量，实现对废渣循环利用，并添加少量的碳化硅发泡剂，在不影响坯体强度的情况下，减少高废渣量引起的坯体的烧成收缩。
优选地，所述基础原料包括：按质量百分比计，陶瓷废渣10～20％。
较佳地，所述基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20～30％、石英类原料50～60％、长石类原料：0～20％，陶瓷废渣0～20％。
较佳地，所述基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20～30％、石英类原料50～60％、长石类原料：0～10％，陶瓷废渣10～20％。
较佳地，所述基础原料包括：按质量百分比计，球土：20～30％、中温砂：30～40％、高温砂：15～20％、长石：0～20％、压滤渣：0～20％、煅烧铝矾土：2～7％。
较佳地，所述基础原料包括：按质量百分比计，球土：20～30％、中温砂：30～40％、高温砂：15～20％、长石：0～10％、压滤渣：10～20％、煅烧铝矾土：2～7％。
较佳地，所述陶瓷坯体的原料还包括相对于所述基础原料0.1～0.5wt％的坯体增强剂。
第二方面，本发明提供上述任一种陶瓷坯体的制备方法，包括：将所述陶瓷坯体的原料混合球磨，造粒，压制成型。
第三方面，本发明提供一种陶瓷砖，其使用上述任一陶瓷坯体得到。
较佳地，所述陶瓷砖通过在所述陶瓷坯体上装饰图案，施面釉，烧成而得到。
本发明通过添加高废渣量，得到基础配方，并添加0.005％～0.01％的碳化硅发泡剂，不影响原有配方的生坯强度和抗折强度，添加前后生坯和抗折强度都分别为1.7～1.9MPa和45～55MPa；收缩率由添加前10.84％降低到9.63％～10.14％，减少了陶瓷坯体的烧成收缩。本发明能够提高含较高废渣配方的陶瓷砖的性能，可以高效利用废渣而更加环保，提供一种环保且强度大收缩低的陶瓷砖。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。如无特别说明，本申请中述及的含量(添加量)百分比均为质量百分比。
本发明一实施方式的陶瓷坯体的原料包括基础原料和碳化硅，碳化硅为所述基础原料的质量的0.005％～0.01％。
一些实施方式中，基础原料中含有陶瓷废渣。陶瓷废渣的含量可为0～20％，优选为10～20％(质量百分比)。在不影响表面平整度情况下，使用废渣可降低生产成本，通过在陶瓷坯体的原料中添加上述含量的碳化硅，可以在不影响甚至提升基础原料配方的生坯强度和抗折强度的情况下减少陶瓷坯体的烧成收缩。如果基础原料中的废渣质量超过20％，则配方会低温(始熔温度低)，整个气体会排不出来，得到陶瓷不平整，起小鼓点。
现有碳化硅发泡剂要应用于轻质板制备，主要通过添加较多的碳化硅发泡剂，使坯体空隙增加得到保温隔热轻质板，此时的碳化硅主要作用是增加坯体空隙率，得到保温隔热的轻质板，且由于加入量较多坯体的抗折强度较低(7～15MPa)。而本发明主要考虑现有生产过程中为了响应环保的号召，在配方中使用高废渣量替代长石类料，但当添加过多时，坯体收缩大，不利于坯体尺码和砖型的控制，以及后期的加工，因此往往通过增大模具，来增加坯体尺码，那么每块压制的坯体就需要更多的粉料，而购买模具和粉料的增加将会增加成本，而现有技术也没有通过使用碳化硅发泡剂来增加坯体的尺码。由于碳化硅发泡剂在高温下发生氧化生成SiO2，同时生成CO2和CO，导致坯体气孔率增多，当添加较多(例如大于0.01％)时，坯体的气孔率将会大大增加，坯体抗折强度大大降低；当添加量适当(例如为0.005％～0.01％)时，不会影响坯体的抗折强度，但会增加坯体的尺码；当添加量过少(例如小于0.005％)时，起不到增加坯体尺码的效果。本发明所得的陶瓷砖不是发泡砖，而是普通瓷质砖。
基础原料中的其它成分没有特别限定，可以包括本领域常用的陶瓷坯体用原料，例如黏土类和石英类原料等。
一些实施方式中，基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20-30％、石英类原料50％-60％、长石类原料：0-20％、陶瓷废渣0-20％。优选地，上述各原料含量之和为100％。该实施方式中，用陶瓷废渣代替常规配方中的全部或部分长石类原料。
黏土类原料例如有黑泥、球土等。石英类原料例如有中温砂、高温砂、煅烧铝矾土等。陶瓷废渣是指在陶瓷生产过程中产生的废渣，例如可以是将陶瓷生产过程中产生的污水沉淀压滤打碎后得到的压滤渣。一些实施例中，基础原料包括：按质量百分比计，球土：20-30％、中温砂：30-40％、高温砂：15-20％、长石：0-20％、压滤渣：0-20％、煅烧铝矾土：2-7％。
一些实施方式中，陶瓷坯体的原料中还包括坯体增强剂，从而增强坯体的强度。坯体增强剂的添加量可为基础原料的0.1～0.5wt％。坯体增强剂例如可以是木质素、聚丙烯酸钠、甲基纤维素等。
一些实施方式中，基础原料中不含有长石类原料(例如钾长石、钠长石等)。通过使用废渣替代长石类原料，不但降低废渣对环境的污染，同时也降低了生产成本，同时通过添加少量碳化硅，可以尤其克服陶瓷废渣导致的收缩大的问题。例如，基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20-30％、石英类原料50％-60％、陶瓷废渣10-20％。优选地，上述各原料含量之和为100％。
陶瓷坯体的制备方法没有特别限定，可以通过本领域公知的方法制备，例如可以是将陶瓷坯体的原料混合球磨，造粒，压制成型，制得陶瓷坯体。球磨方法可为湿法球磨等。造粒方法可为喷粉造粒等。造粒之前可以进行除铁、陈腐。压制压力可为30000～70000KN。
陶瓷坯体可以烧成得到陶瓷砖，也可以根据需要在该陶瓷坯体上进行后加工例如图案装饰、施釉等再烧成制得陶瓷砖。图案装饰方法例如为喷墨打印等。在烧成之前，可先将陶瓷坯体干燥，例如可在200～250℃干燥55～80分钟。最高烧成温度可为1150-1180℃。烧成周期可为60～80分钟。
本发明的陶瓷坯体与仅以基础原料(即不添加基础原料的质量的0.005％～0.01％碳化硅)时得到的陶瓷坯体相比，烧成收缩率可以减少0.7％～1.21％，并且干燥强度和抗折强度基本相同。
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。
对比例1
步骤一：原料配比与混合：按原料所占质量百分数：球土20％、中温砂：37％、高温砂：19％、压滤渣20％、煅烧铝矾土：4％，并加入坯体增强剂(购自佛山市玻尔陶瓷科技有限公司)：0.2％，球磨15h混合均匀，得到混合料。
步骤二：陈腐、造粒：采用喷雾干燥、造粒后陈腐24h。
步骤三：压制成型：压机压制成型，压制压力为30000kN。
步骤四：烧成：坯体喷墨打印、淋釉后，在高温辊道窑烧成，最高烧成温度1160℃、周期63min。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率为0.099％、坯体干燥强度1.89MPa、抗折强度50MPa，收缩率10.84％。按排水法测试，体密度为2.36g/cm3。
实施例1：
步骤一：原料配比与混合：按原料所占质量百分数：球土20％、中温砂：37％、高温砂：19％、压滤渣20％、煅烧铝矾土：4％，并在基础原料的基础上加入碳化硅发泡剂：0.005％、在基础原料的基础上添加坯体增强剂：0.2％，球磨15h混合均匀，得到混合料。
步骤二：陈腐、造粒：采用喷雾干燥、造粒后陈腐24h。
步骤三：压制成型：压机压制成型，压制压力为30000kN。
步骤四：烧成：坯体喷墨打印、淋釉后，在高温辊道窑烧成，最高烧成温度1160℃、周期63min。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率0.078％、坯体干燥强度1.84MPa，抗折强度达53MPa，收缩率10.14％，外观平整无翘曲，与对比例1相比，收缩率减少0.7％，且不影响坯体干燥和抗折强度。按排水法测试，体密度为2.37g/cm3。
实施例2：
与实施例1的区别在于：碳化硅发泡剂的添加量为0.01％。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率为0.087％、坯体干燥强度1.87MPa，抗折强度达48MPa，收缩率9.63％，外观平整无翘曲，与对比例1相比，收缩率减少1.21％，且不影响坯体干燥和抗折强度。按排水法测试，体密度为2.35g/cm3。
实施例3：
与实施例1的区别在于：碳化硅发泡剂的添加量为0.0075％。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率0.08％、坯体干燥强度1.8MPa，抗折强度达49MPa，收缩率9.89％，外观平整无翘曲，与对比例1相比，收缩率减少0.95％，且不影响坯体干燥和抗折强度。按排水法测试，体密度为2.35g/cm3。
实施例4
与实施例1的区别在于：压滤渣的添加量为0％。即，基础原料包括：球土20％、中温砂：37％、高温砂：19％、长石：20％、压滤渣0％、煅烧铝矾土：4％。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率0.063％、坯体干燥强度1.7MPa，抗折强度达49MPa，收缩率10.42％，外观平整无翘曲。按排水法测试，体密度为2.36g/cm3。
对比例2：
与实施例1的区别在于：碳化硅发泡剂的添加量为0.3％。
按国家标准GB/T 3810《陶瓷砖试验方法》测试，吸水率为0.78％、坯体干燥强度1.3MPa，抗折强度达35MPa，收缩率6.12％。按排水法测试，体密度为2.28g/cm3。
对比例3
与对比例1的区别在于：压滤渣的添加量为25％。即，基础原料包括：球土20％、中温砂：32％、高温砂：19％、压滤渣25％、煅烧铝矾土：4％。
所得陶瓷表面不平整，出现小鼓点。
对比例4
与实施例1的区别在于：压滤渣的添加量为25％。即，基础原料包括：球土20％、中温砂：32％、高温砂：19％、压滤渣25％、煅烧铝矾土：4％。
所得陶瓷表面不平整，出现小鼓点。

Claims (9)

1.一种陶瓷坯体，其特征在于，所述陶瓷坯体的原料包括基础原料和碳化硅，所述碳化硅为所述基础原料的质量的0.005%～0.01%。
2.根据权利要求1所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述基础原料包括：按质量百分比计，陶瓷废渣0～20%，优选10～20%。
3.根据权利要求2所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20～30%、石英类原料50～60%、长石类原料：0～20%、陶瓷废渣0～20%。
4.根据权利要求3所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20～30%、石英类原料50～60%、长石类原料：0～10%、陶瓷废渣10～20%。
5.根据权利要求4所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述基础原料包括：所述基础原料包括：按质量百分比计，黏土类原料20～30%、石英类原料50～60%、陶瓷废渣10～20%，上述各原料含量之和为100%。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的陶瓷坯体，其特征在于，所述陶瓷坯体的原料还包括相对于所述基础原料0.1～0.5wt%的坯体增强剂。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的陶瓷坯体的制备方法，其特征在于，包括：将所述陶瓷坯体的原料混合球磨，造粒，压制成型。
8.一种陶瓷砖，其特征在于，使用权利要求1至6中任一项所述的陶瓷坯体得到。
9.根据权利要求8所述的陶瓷砖，其特征在于，所述陶瓷砖通过在所述陶瓷坯体上装饰图案，施面釉，烧成而得到。
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